Informe Perdida Carga

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA

PRESIÓN, DESCARGA Y FRICCIÓN EN EL SISTEMA DE RIEGO POR

GOTEO

I. INTRODUCCIÓN

La pérdida de carga en tuberías es la pérdida de energía dinámica del fluido debido a la fricción de las partículas del fluido entre sí y contra las paredes de la tubería que las contiene. Las pérdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de dirección, la presencia de una válvula, etc.

La pérdida de carga que tiene lugar en una conducción representa la pérdida de energía de un flujo hidráulico a lo largo de la misma por efecto del rozamiento

II. OBJETIVOS

Determinar la relación de Caudal en función de la Presión para los Laterales.

Determinar experimentalmente la perdida de carga por fricción y compararla con el valor teórico de perdida de carga teórica.

III. MARCO TEORICO

CARACTERÍSTICAS HIDRÁULICAS DE LOS EMISORES

La descarga de los emisores empleados en el riego presurizado se ve afectada por los cambios de presión en el sistema. El diseño del emisor determina en qué medida un cambio de presión afecta la descarga del mismo. La relación entre la presión y la descarga se calcula con la siguiente ecuación:

q=Kd∗hX

Donde:q = Descarga del emisorKd = Constante característica del emisorh= Presión sobre la entrada al emisorX = Exponente de la presión (también denominado “exponente del emisor”)

El exponente “x” expresa la media en la cual un cambio de presión afecta a la descarga del emisor y su valor varía entre 0 y 1.Los goteros de flujo turbulento se caracterizan por exponentes entre 0.4 y 0.6, goteros regulados o compensados tienen exponentes que

se aproximan a 0 (cero) dentro del marco de presiones recomendada por el fabricante.

Figura: Gráfico de relación entre caudal y carga.

Figura: Gráfico de relación entre variaciones porcentuales de caudal y carga

Cuando los laterales se disponen sobre la superficie del terreno, la descarga de los goteros se verá afectada por cambios de temperatura. Al aumentar la temperatura disminuye la viscosidad del agua y aumente la descarga. El cambio de temperatura es más pronunciado en la sección final del lateral, ya que la velocidad de flujo decrece a medida que nos alejamos de la entrada al lateral.Por lo tanto, cuando imperan altas temperaturas, la descarga de los emisores en dicha sección puede exceder la de los goteros próximos al inicio del lateral.

CINTA TALDRIP

Son laterales con gotero integrado de régimen turbulento, fabricado en varios espesores de pared, un gran abanico de caudales y espaciamiento entre emisores de 20, 30 40 y 50 cm., lo que permite a los agricultores adaptarse a las diferentes situaciones de las explotaciones. Recomendados para terrenos con poca pendiente. Línea de goteo innovadora de pared delgada/media con el más avanzado gotero de laberinto del mercado: máxima durabilidad, precisión y resistencia al taponamiento.

Aplicaciones

Ideal para caña de azúcar y cultivos para biocombustibles, hortalizas, flores y otros cultivos de hilera que requieren baja descarga y espaciamiento de goteros más próximo.

Germinación y establecimiento de semillas SDI (riego por goteo subterráneo) e instalación superficial.

IV. RESULTADOS

Caudal de los goteros

TIEMPO(seg)

Volumen1(ml)

Volumen2(ml)

Presión(mca)

Caudal 1 (ml/seg)

Caudal 2(ml/seg)

Prueba 160 21 21

50.35 0.35

60 21 21 0.35 0.3560 21 21 0.35 0.35

Prueba 260 28 27.5

100.47 0.46

60 27 28 0.45 0.4760 28 26 0.47 0.43

Prueba 360 33 32.5

150.55 0.54

60 34 30 0.57 0.5060 34 34 0.57 0.57

Prueba 460 38 39

200.63 0.65

60 39 38 0.65 0.6360 39 39.5 0.65 0.66

Prueba 560 43 42

250.72 0.70

60 43 43 0.72 0.7260 43 42 0.72 0.70

Q1 medio (ml/seg) Q2 medio (ml/seg) Q medio (ml/seg) Q medio (L/h)0.35 0.35 0.35 1.260.46 0.45 0.46 1.650.56 0.54 0.55 1.980.64 0.65 0.65 2.330.72 0.71 0.71 2.56

0 5 10 15 20 25 300.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

f(x) = 0.605383901393172 x^0.444312565130508

Presión Vs Caudal

Presión (mca)

Caud

al (L

/h)

Presión(mca) Q prom(L/h)

K x'

5 1.26 0.605 0.44010 1.65 0.605 0.44015 1.98 0.605 0.44020 2.33 0.605 0.44025 2.56 0.605 0.440

Pérdida de Carga Teórica (Hf t)

Hf t= J * L * F

J puede ser calculado por la formula Hazen-Williams:

J = 1.131 * 1012(Q/C)1.852 * D-4.87

Dónde:J = La gradiente hidráulica (0/00)Q = Caudal expresado en m3/hora.C = Coeficiente de fricción en el rango de 80 a 150.D = diámetro interno de la tubería expresado en mm

El coeficiente de fricción C tiene valores representativos y para esta Cinta TalDrip valor que tomara se es 150. El valor del factor F depende del número de salidas a lo largo de la tubería y la distancia del primer emisor desde la entrada del lateral.

F = 0.469

Datos:

L = 1.8 m

Q = 1.26 m3/s * 4 = 5.04 m3/sF = 0.469C = 150H1 = 5 mH2 = 10 mHf exp= H2 – H1

Hf experimental: Hf exp= 5 m

-Calculando el diámetro comercial:

Hf exp = J * L * F

Hf = 1.131 * 1012(Q/C)1.852 * D-4.87 * L * F

5 = 1.131 * 1012(5.04 m3/s /150)1.852 * D-4.87 * 1.8 * 0.469

D = 57.01 mm

Entonces, D = 3 pulg.

- Calculando el Hf teórico:

Hf t= 1.131 * 1012(Q/C)1.852 * D-4.87 * L * F

Hf t= 1.131 * 1012(5.04/150)1.852 * (3 * 2.54 * 10)-4.87 * (1.8) * (0.469)

Hf t = 3.04 m

Datos de la Cinta Taldrip

H1 (m) 0

H2 (m) 5

L (m) 1.8

Q (m3/h) 5.04

Hf experimental (m) 5

F 0.469

C 150

D(pulg) 3

Hf teórico(m) 3.04

Datos de la Cinta TaldripH1 (m) 5H2 (m) 10L (m) 1.8Q (m3/h) 6.6Hf experimental (m) 5F 0.469C 150D(pulg) 3Hf teórico(m) 4.66



V. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Se tiene que para un caudal de 5.04 m3/Hr se presenta una pérdida de carga experimental de 5 mca, después de realizar los cálculos mediante la fórmula de Hazzen-Williams se determinó una pérdida de carga teórica numéricamente igual a 3.04 mca. Lógicamente ambas perdidas difieren en un 40%, se podría decir que esta diferencia está ligada al desgaste de los accesorios.

Para un caudal de 6.6 m3/Hr se tiene se mantiene la perdida de carga experimental de 5 mca. Por formula se obtiene una pérdida de carga teórica igual a 4.66 mca. Estas pérdidas se diferencian en un 7%. En este caso ambas perdidas están muy próximas.

Con un caudal de 7.92 m3/Hr y una pérdida de carga experimental de 5 mca, y mediante la expresión de Hazzen-Willliamns se logra obtener la perdida de carga teórica de 6.22 mca. Se tiene que la perdida teórica es mayor en un 20% a la perdida de carga experimental.

Manteniéndose la perdida de carga experimental numéricamente igual a 5 mca y con un caudal de 9.32 m3/Hr la perdida de carga teórica resulta con un valor de 8.05 mca. Existe amplia diferencia entre ambas perdidas, viéndose que la perdida teorica es mayor en un 38%.

En la ecuación del emisor (presión vs caudal) se ve que el exponente (x) es numéricamente igual a 0.44 y la constante del caudal del gotero (kd) es 0.61, al comparar estos resultados con el catálogo de TalDrip de 1.7l /h , tiene un exponente de caudal de gotero (x) es 0.46 y una constante del caudal de gotero (kd) es 0.59. Los términos de la

ecuación del emisor son muy cercanos a los que efectivamente brinda el catalogo del fabricante.

VI. CONCLUSIONES

Al aumentarse el caudal, las pérdidas se hacen mayores para 5.04 y 6.22 m3/Hr, en tanto para los caudales de 7.92 y 9.32 m3/Hr las perdidas teórica son mayores a la perdida experimental.

Se identificó cuáles eran los accesorios para tuberías que ocasionan mayores y menores diferencias piezométricas. A demás se pudo establecer cuáles son los materiales que generan mayores pérdidas de carga.

La diferencia entre perdida de carga experimental y teórica siempre existirá. L o que se debe buscar es reducir al mínimo dicha diferencia.

La ecuación del gotero que se determinó en base a datos experimentales es muy parecida a la ecuación del emisor que provee el fabricante del material mediante su catálogo.

VII. BIBLIOGRAFÍA

Riego por Goteo. NAADANJAIN Irrigation. Líneas de goteo de pared delgada TalDrip.

http://www.fagro.edu.uy/~hidrologia/riego/RIEGO%20LOCALIZADO.pdf http://www.naandanjain.es/Cinta-de-riego-Taldrip-23-13-

mil_a117.html

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