ESTRUCTURAS HIDRAULICAS CONEXASLas estructuras que se construyen
en los canales son las siguientes: Captaciones, o estructuras de
entrada, Compuertas y Vertederos, para derivaciones, medicin de
caudales y control de niveles, Transiciones, para empalmar tramos
de diferente seccin transversal, Sifones y Acueductos, o puentes,
para atravesar corrientes naturales y cruzar por depresiones del
terreno. Tneles, para atravesar obstculos naturales, Rampas,
escalones y disipadores de energa, para controlar las velocidades
en canales de alta pendiente. Descargas, o estructuras de
entrega.
CAPTACIONES Las captaciones son las obras que permiten derivar
el agua desde la fuente que alimenta el sistema. Esta fuente puede
ser una corriente natural, un embalse o un depsito de agua
subterrnea; en este artculo se tratar de captaciones en corrientes
naturales.
La captacin consta de la bocatoma, el canal de aduccin y el
tanque sedimentador o desarenador. En la figura siguiente se
muestran esquemticamente los tipos de bocatoma ms utilizadas.
Las magnitudes de los caudales que se captan en las bocatomas
son funcin de los niveles de agua que se presentan inmediatamente
arriba de la estructura de control. Como estos niveles dependen del
caudal Q de la corriente natural, y este caudal es variable,
entonces las bocatomas no captan un caudal constante. Durante los
estiajes captan caudales pequeos y durante las crecientes captan
excesos que deben ser devueltos a la corriente lo ms pronto
posible, ya sea desde el canal de aduccin o desde el desarenador.
La sedimentacin que se genera en la corriente natural por causa de
la obstruccin que se induce por la presencia de la estructura de
control es un gran inconveniente en la operacin de las bocatomas
laterales. El canal de aduccin conecta la bocatoma con el
desarenador; tiene una transicin de entrada, una curva horizontal y
un tramo recto, paralelo a la corriente natural, hasta el
desarenador. Es un canal de baja pendiente y rgimen tranquilo que
se disea para recibir los caudales de aguas altas que pueden entrar
por la toma. En la prctica es preferible que sea de corta longitud
y en algunos casos, cuando las condiciones topogrficas de la zona
de captacin lo permiten, se elimina el canal de aduccin y el
desarenador se incluye dentro de la estructura de la bocatoma. El
desarenador es un tanque sedimentador cuyas dimensiones dependen
del caudal de diseo de la toma, de la distribucin granulomtrica de
los sedimentos en suspensin que transporta la corriente natural y
de la eficiencia de remocin, la cual oscila entre el 60 y el 80%
del sedimento que entra al tanque. En el fondo tiene un espacio
disponible para recibir los sedimentos en suspensin que retiene;
estos sedimentos son removidos peridicamente mediante lavado
hidrulico o procedimientos manuales. Adems de su funcin de
sedimentador el desarenador cuenta con un vertedero de rebose que
permite devolver a la corriente natural los excesos de agua que
entran por la toma. COMPUERTAS Y VERTEDEROS Son estructuras de
control hidrulico. Su funcin es la de presentar un obstculo al
libre flujo del agua, con el consiguiente represamiento aguas
arriba de la estructura, y el aumento de la velocidad aguas
abajo.
Existen diferentes tipos de vertederos que se clasifican de
acuerdo con el espesor de la cresta y con la forma de la seccin de
flujo. En el primer caso se habla de vertederos de pared delgada,
vertederos de pared gruesa y vertederos con cresta en perfil de
cimacio. En el segundo se clasifican como vertederos rectangulares,
trapezoidales, triangulares, circulares, parablicos,
proporcionales, etc. Un caso particular es el vertedero lateral, el
cual se instala en una de las paredes de un canal para derivar
hacia otro canal o para descargar excesos de agua. Las compuertas a
su vez se clasifican como deslizantes y radiales.
Los esquemas y las ecuaciones particulares de los diferentes
tipos de estructuras se encuentran en los Manuales de Hidrulica y
en los textos que se presentan en las Referencias, al final del
artculo. TRANSICIONES Las transiciones son estructuras que empalman
tramos de canales que tienen secciones transversales diferentes en
forma o en dimensin. Por ejemplo un tramo de seccin rectangular con
uno de seccin trapezoidal, o un tramo de seccin rectangular de
ancho b1 con otro rectangular de ancho b2, etc. Las transiciones
funcionan mejor cuando los tramos que se van a empalmar son de baja
pendiente, con rgimen subcrtico; en este caso las prdidas
hidrulicas por cambio de seccin son relativamente pequeas. El
manejo clsico de las transiciones en rgimen subcrtico est explicado
con ejemplos en los textos de Hidrulica de Canales. Cuando la
transicin se coloca en tramos de alta pendiente, en rgimen
supercritico, las prdidas hidrulicas son altas y no son
cuantificables con buena precisin, lo cual hace que los clculos
hidrulicos no resulten aceptables. En esta circunstancia es
recomendable disear la transicin con ayuda de un modelo hidrulico.
SIFONES Y ACUEDUCTOS Cuando en la trayectoria de un canal se
presenta una depresin en el terreno natural se hace necesario
superar esa depresin con un sifn o con un puente que se denomina
acueducto.
La decisin que se debe tomas sobre cual de las dos estructuras
es mejor en un caso determinado depende de consideraciones de tipo
econmico y de seguridad. TUNELES Cuando en el trazado de un canal
se encuentra una protuberancia en el terreno, por ejemplo una
colina, se presenta la posibilidad de dar un rodeo para evitarla, o
atravesarla con un tnel. Antes de construir el tnel es necesario
realizar los diseos geotcnicos, estructurales, hidrulicos y
ambientales necesarios para garantizar su estabilidad y su
funcionalidad.
Un tnel que se emplea como canal funciona como un conducto
cerrado, parcialmente lleno. La seccin del canal puede ser
revestida o excavada y puede conservar la forma geomtrica del canal
original, o adaptarse a la seccin transversal del tnel. RAMPAS,
ESCALONES Y DISIPADORES DE ENERGIA Los canales que se disean en
tramos de pendiente fuerte resultan con velocidades de flujo muy
altas que superan muchas veces las mximas admisibles para los
materiales que se utilizan frecuentemente en su construccin. Para
controlar las velocidades en tramos de alta pendiente se pueden
utilizar combinaciones de rampas y escalones, siguiendo las
variaciones del terreno. Las rampas son canales cortos de pendiente
fuerte, con velocidades altas y rgimen supercrtico; los escalones
se forman cuando se colocan cadas al final de tramos de baja
pendiente, en rgimen subcrtico.
Los disipadores de energa son estructuras que se disean para
generar prdidas hidrulicas importantes en los flujos de alta
velocidad. El objetivo es reducir la velocidad y pasar el flujo de
rgimen supercrtico a subcrtico. Las prdidas de energa son
ocasionadas por choque contra una pantalla vertical en Disipadores
de Impacto, por cadas consecutivas en Canales Escalonados, o por la
formacin de un resalto hidrulico en Disipadores de Tanque. En la
literatura especializada se encuentran las instrucciones que
permiten dimensionar los disipadores ms apropiados en cada caso
particular. ESTRUCTURAS DE ENTREGA El tramo final de un canal
entrega su caudal a un tanque, a otro canal o a una corriente
natural. Estas entregas se hacen siempre por encima del nivel mximo
de aguas de la estructura recolectora. Las obras son sencillas
cuando la entrega se realiza a un tanque o a un canal porque los
niveles de agua en estos ltimos son controlados. Cuando el caudal
se entrega a una corriente natural deben tenerse en cuenta las
caractersticas de la corriente en lo referente a variacin de
niveles, velocidades de flujo, sedimentacin y ataques contra las
mrgenes. Esto implica que la estructura de entrega debe quedar
protegida contra las acciones de la corriente, y el canal debe
quedar libre de posibles represamientos.
REFERENCIAS Chow, Ven Te. OPEN CHANNEL HYDRAULICS. McGraw-Hill.
1959. Comit Nacional Espaol de Grandes Presas. ALIVIADEROS.
Direccin General de Obras Hidrulicas. Madrid. 1988. Department of
the Army Corps of Engineers. HYDRAULIC DESIGN OF RESERVOIR OTLET
WORKS. 1980. Domnguez, F. HIDRAULICA. Editorial Universitaria.
Universidad de Chile. 1974. French, Richard. OPEN-CHANNEL
HYDRAULICS. Mc Graw Hill. 1986. Hallmark, Dasel. PRESAS PEQUEAS EN
CONCRETO. Portland Cement Association. Limusa. 1978. Henderson,
F.M. OPEN CHANNEL FLOW. Macmillan. 1970 Leliavsky, Serge. DESIGN
TEXTBOOKS IN CIVIL ENGINEERING. Volume one: Irrigation Engineering:
Canals and Barrages. Volume two: Irrigation Engineering: Syphons,
Weirs and Locks. Volume five: Weirs. Chapman and Hall. 1985. Lpez
C, Ricardo. ELEMENTOS DE DISEO PARA ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS.
Editorial Escuela colombiana de ingeniera. Bogot. 1995. Naudascher,
Eduard. HIDRAULICA DE CANALES. Limusa, Noriega Editores. 2000.
Rivas M, Gustavo. ABASTECIMIENTO DE AGUAS Y ALCANTARILLADOS.
Ediciones Vega. Caracas. 1983. Torres H, Francisco. OBRAS
HIDRAULICAS. Editorial Limusa. Mxico. 1981. USBR. United States
Bureau of Reclamation. DISEO DE PRESAS PEQUEAS. 1960. USBR. United
States Bureau of Reclamation. HYDRAULIC DESIGN OF STILLING BASINS
AND ENERGY DISSIPATORS. Washington. 1978. Zipparro, V; Hasen, H.
DAVISHANDBOOK OF APPLIED HYDRAULICS. 4th Edition. McGraw-Hill.
1993.
DESARENADORES
Los desarenadores son estructuras hidrulicas que tienen como
funcin remover las partculas de cierto tamao que la captacin de una
fuente superficial permite pasar Se utilizan en tomas para
acueductos, en centrales hidroelctricas (pequeas), plantas de
tratamiento y en sistemas industriales. TIPOS DE DESARENADORES: -
Tipo Detritus (son los ms conocidos y utilizados) Convencional: Es
de flujo horizontal, el ms utilizado en nuestro medio. Las
partculas se sedimentan al reducirse la velocidad con que son
transportadas por el agua. Son generalmente de forma rectangular y
alargada, dependiendo en gran parte de la disponibilidad de espacio
y de las caractersticas geogrficas. La parte esencial de estos es
el volumen til donde ocurre la sedimentacin. Desarenadores de flujo
vertical: El flujo se efecta desde la parte inferior hacia arriba.
Las partculas se sedimentan mientras el agua sube. Pueden ser de
formas muy diferentes: circulares, cuadrados o rectangulares. Se
construyen cuando existen inconvenientes de tipo locativo o de
espacio. Su costo generalmente es ms elevado. Son muy utilizados en
las plantas de tratamiento de aguas residuales. Desarenadores de
alta rata: Consisten bsicamente en un conjunto de tubos circulares,
cuadrados o hexagonales o simplemente lminas planas paralelas, que
se disponen con un ngulo de inclinacin con el fn de que el agua
ascienda con flujo laminar. Este tipo de desarenador permite cargas
superficiales mayores que las generalmente usadas para
desarenadores convencionales y por tanto ste es ms funcional, ocupa
menos espacio, es ms econmico y ms eficiente.
- Tipo Vrtice: Los sistemas de desarenacin del tipo vrtice se
basan en la formacin de un vrtice (remolino) inducido mecnicamente,
que captura los slidos en la tolva central de un tanque circular.
Los sistemas de desarenador por vrtice incluyen dos diseos bsicos:
cmaras con fondo plano con abertura pequea para recoger la arena y
cmaras con un fondo inclinado y una abertura grande que lleva a la
tolva. A medida que el vrtice dirige los slidos hacia el centro,
unas paletas rotativas aumentan la velocidad lo suficiente para
levantar el material orgnico ms liviano y de ese modo retornarlo al
flujo que pasa a travs de la cmara de arena. Zonas de un
desarenador Zona de entrada Cmara donde se disipa la energa del
agua que llega con alguna velocidad de la captacin. En esta zona se
orientan las lneas de corriente mediante un dispositivo denominado
pantalla deflectora, a fin de eliminar turbulencias en la zona de
sedimentacin, evitar chorros que puedan provocar movimientos
rotacionales de la masa lquida y distribuir el afluente de la
manera ms uniforme posible en el rea transversal. En esta zona se
encuentran dos estructuras: 1. Vertedero de exceso: Se coloca
generalmente en una de las paredes paralelas a la direccin de
entrada del flujo y tiene como funcin evacuar el exceso de caudal
que transporta la lnea de aduccin en pocas de aguas altas. Si no se
evacua el caudal excedente, por continuidad, aumenta el rgimen de
velocidad en la zona de sedimentacin y con ello se disminuye la
eficiencia del reactor.
Se debe disear para evacuar la totalidad del caudal que pueda
transportar la lnea de aduccin, cuando se de la eventualidad de
tener que evacuar toda el agua presente. 2. Pantalla deflectora:
Separa la zona de entrada y la zona de sedimentacin, en ella se
realizan ranuras u orificios, de acuerdo con el diseo, a travs de
los cuales el agua pasa con un rgimen de velocidades adecuado para
que ocurra la sedimentacin, no debe sobrepasar de 0.3m/s. Los
orificios pueden ser circulares, cuadrados o rectangulares, siendo
los primeros los ms adecuados. Zona de sedimentacin Sus
caractersticas de rgimen de flujo permiten la remocin de los slidos
del agua. La teora de funcionamiento de la zona de sedimentacin se
basa en las siguientes suposiciones: Asentamiento sucede como lo
hara en un recipiente con fluido en reposo de la misma profundidad.
La concentracin de las partculas a la entrada de la zona de
sedimentacin es homognea, es decir, la concentracin de partculas en
suspensin de cada tamao es uniforme en toda la seccin transversal
perpendicular al flujo. La velocidad horizontal del fluido est por
debajo de la velocidad de arrastre de los lodos, una vez que la
partcula llegue al fondo, permanece all. La velocidad de las
partculas en el desarenador es una lnea recta. En esta zona se
encuentra la siguiente estructura: Cortina para slidos flotantes:
Es una vigueta que se coloca en la zona de sedimentacin, cuya
funcin es producir la precipitacin al fondo del desarenador de las
partculas o slidos como hojas y palos que pueden escapar a la accin
desarenadora del reactor. Zona de lodos Recibe y almacena los lodos
sedimentados que se depositan en el fondo del desarenador. Entre el
60% y el 90% queda almacenado en el primer tercio de su longitud.
En su diseo deben tenerse en cuenta dos aspectos: la forma de
remocin de lodos y la velocidad horizontal del agua del fondo, pues
si esta es grande las partculas asentadas pueden ser suspendidas de
nuevo en el flujo y llevadas al afluente. Zona de salida Esta zona
tiene por objeto mantener uniformemente distribuido el flujo a la
salida de la zona de sedimentacin, para mantener uniforme la
velocidad. El tipo de estructura de salida determina en buena parte
la mayor o menor proporcin de partculas que pueden ser puestas en
suspensin en el flujo. Existe una gran variedad de estructuras de
salida, las cuales podramos clasificar en: vertederos de rebose,
canaletas de rebose, orificios (circulares o cuadrados) Acueducto
veredal Santa Elena El caudal mximo diario es de 14.52 l/s, las
dimensiones del desarenador son: Ancho: 1.20m, largo: 4.80m,
Profundidad, 2.20m.
Desarenadores del proyecto hidroelctrico del Ro Piedras Las
obras de derivacin: Azud de control en concreto a filo de agua.
Ancho: 24,0 m Altura: 5,5 m Con una bocatoma de fondo y un
vertedero para evacuacin de crecientes. Un canal de aduccin. Un
desarenador con dos celdas de 7,5 m de ancho y 38,0 m de
longitud.
Desarenadores de la planta de tratamiento de aguas residuales de
San FernandoPara retirarla se cuenta con tres desarenadores tipo
vrtice de forma circular (uno de reserva) con 6 metros de dimetro.
El agua ingresa tangencialmente y el material pesado se concentra
en el fondo, de all es bombeado hasta el lugar destinado para su
lavado. Para el bombeo hay dos bombas (solo una trabaja) Diseo
patentado mnimo: Malla 100 Greeley and Hanse y Ca Colombiana de
Consultores SA Tamao
Caudal: Normal 1.8m3/s Mximo 3.6m3/s Se produce 1m3/da de arena
Problemas: Segn los manuales de los desarenadores, estos deben
funcionar durante ciclos pero se encontr que estos se atascaban,
por esto se opto en operarlos continuamente Sistema de riego y
componentes. 1.- Sistema de riego. 1.1.- Ventajas e inconvenientes
del riego localizado. 2.- Componentes del sistema. 2.1.- Cabezal de
riego. 2.1.1.- Necesidad de filtrado. 2.1.2.- Riego localizado.
2.2.- Tuberas. 2.3.- Emisores. 2.3.1.- De largo conducto. 2.3.2.-
De orificio 2.3.3.- Vortex. 2.3.4.- Autocompensante. 1.- Sistema de
riego El sistema de riego elegido, es el de riego localizado. El
riego localizado constituye un sistema de aplicacin de agua al
suelo o sustrato a travs de unos emisores situados en las tuberas
de riego. Mediante estos dispositivos se pone el agua a disposicin
de la planta, a bajo caudal y de forma frecuente, originando en el
suelo o sustrato una zona hmeda limitada conocida como bulbo, en la
cual se mantiene la humedad constante. En este sistema de riego,
adems del elemento agua, se suministran los fertilizantes y
ciertos
productos como pueden ser insecticidas, fungicidas, herbicidas,
etc. disueltos todos ellos en el agua. El agua, junto con el resto
de elementos fundamentales para la planta, es llevada de forma
continua desde un embalse a cada planta por una red de tuberas,
previo filtrado hasta el elemento fundamental del sistema que es el
emisor o gotero, donde se produce una descarga gota a gota. 1.1.-
Ventajas e inconvenientes del riego localizado. El riego localizado
en general, presenta las siguientes ventajas: o Mayor
aprovechamiento por planta del agua aportada. o Mantenimiento
constante del nivel ptimo de humedad en el sustrato. o Reduccin de
las dosis de fertilizantes debido a su mayor eficacia. o Mayor
uniformidad en el desarrollo vegetativo, aumento de la produccin y
mejora de la calidad. o No precisa abancalamiento. o Disminucin del
grado de infeccin de malas hierbas al mojar menos superficie de
suelo o sustrato. o No produce apelmazamiento del terreno al
eliminar labores mecnicas. o Buen acceso a la plantacin en
cualquier momento como consecuencia de permanecer las calles secas.
o Ahorro de mano de obra. Por el o o o contrario, presenta los
siguientes inconvenientes: Precisa una mayor especializacin por
parte del agricultor. Riesgo de salinizacin como consecuencia de un
inadecuado manejo del riego. Necesidad de diseo y montaje de las
instalaciones por personal altamente especializado. o Control de
calidad de los materiales que se instalan.
En general, se puede afirmar que el xito o fracaso de una
instalacin de riego localizado radica en el manejo del sistema,
mediante el control de la instalacin y del cultivo, teniendo todo
ello una clara incidencia en la productividad. 2.- Componentes del
sistema. Cualquier instalacin de riego localizado debe reunir los
siguientes componentes:
2.1.- Cabezal de riego. El cabezal constituye sin lugar a dudas
el elemento decisivo del sistema, pues a travs de l podemos
realizar las siguientes operaciones: o Eliminar slidos en
suspensin, esta operacin se realizar a travs de los sucesivos
filtros con los que se encontrar el agua en su recorrido. o Aplicar
al agua los fertilizantes y productos qumicos, operacin que se
puede llevar a cabo de diferentes maneras en el caudal principal de
agua. o Controlar la dosis de agua aplicada. Esta operacin se
realizar , a travs del contador de agua que se colocar a la entrada
de la tubera principal, de la que partir toda la red de riego. o
Mezcla y almacenaje de los distintos fertilizantes que se aplicarn
en los riegos de los distintos cultivos. Tendremos un depsito de
mezcla y dos o cuatro depsitos de almacenaje, para los cuatro
fertilizantes principales (N, P, K y Micronutrientes). Adems
contaremos con un depsito adicional para el almacenaje del cido,
que usaremos para el control del pH en el riego. o Coordinacin de
todas las operaciones, manualmente en caos de no disponer de
mezclador automtico de los abonos o travs de un sistema informtico
de control de riego. o Es el corazn del cabezal, controla todos los
procesos que se llevan a cabo durante el riego. Cuenta con sensores
de C.E., pH y Temperatura del agua, de forma que la mezcla con los
abonos, siempre este dentro de unos lmites adecuados al
cultivo.
o
La mezcla del agua y el abono se puede realizar en un tubo de
mezcla, mucho ms flexible que los depsitos de mezcla a la hora de
cambiar el riego de un sector a otro. El cabezal de riego adems
suele contar con caudalmetros para medir la cantidad de cada uno de
los abonos que se aplican.
2.1.1. Necesidad de filtrado. La limitacin actual de los
recursos hdricos ha propiciado la utilizacin agrcola de aguas de
muy diversa procedencia, que si bien en riego tradicional no
requieren filtrado previo, en los riegos localizados ste s es
necesario. El fundamento bsico de este tipo de riego consiste en la
aplicacin puntual del agua, a travs de un emisor o gotero, en cuyo
interior circula el agua por pequeos canales o laberintos tortuosos
de reducido paso. Ante el hecho de que la prctica totalidad de las
aguas contienen o arrastran materiales slidos capaces de obturar
por si mismos los emisores, surge la necesidad de la filtracin,
considerndose adecuada desde el punto de vista fsico, cuando
elimina los slidos de un dimetro mayor a 1/8 1/10 del dimetro del
emisor. No se debe hablar de aguas inadecuadas para riego
localizado por problemas de slidos en suspensin, ya que con
tratamientos qumicos y filtraciones adecuadas pueden ser
corregidas, salvo en casos donde la elevada concentracin de slidos
en suspensin lo haga econmicamente inviable. Dependiendo de la
procedencia del agua de riego y del proceso de transporte y
almacenamiento de sta antes de ser utilizada, podemos tener una
idea aproximada de la naturaleza de los elementos en suspensin, y
en funcin de stos elegir el tipo de filtrado necesario. Resultar
por tanto imprescindible disponer de un anlisis de agua cualitativo
y cuantitativo de los slidos en suspensin. La naturaleza de las
partculas slidas en suspensin puede ser: Orgnica: algas, bacterias,
materiales abiticos, etc. Inorgnica: arenas, limos y arcillas. En
el primer caso requieren filtrado de arena y en el segundo de
mallas o anillas; en caso muy especial han de realizarse
prefiltrados, fundamentalmente cuando los contenidos de slidos en
suspensin ya sean orgnicos o inorgnicos aparezcan en cantidades
elevadas. As, se utilizarn los hidrociclones para la eliminacin de
las arenas, y los filtros de arena para tratamiento de aguas
residuales con alto contenido en materiales orgnicos. En el
filtrado del agua, generalmente, es necesario el uso de filtros de
arena y de mallas o anillas colocados en este orden, de manera que
el agua circula primero por el de arena, encontrndose a continuacin
el punto de entrada de los fertilizantes y productos qumicos a la
red, que queda situado entre ambos filtros (de forma que cualquier
impureza del fertilizante o precipitado que se forme al reaccionar
con el agua queden retenidos). El dimensionamiento de las
superficies filtrantes viene definido por tres parmetros: o o o
Intensidad de filtrado Caudal Velocidad
La intensidad del filtrado est determinada por el tipo de
emisor. El segundo parmetro est en funcin del volumen de agua
demandado por la instalacin. La velocidad del agua a travs de los
filtros influye directamente tanto en las prdidas de carga, como en
la frecuencia de limpieza de los mismos. Como norma general
cualquier tipo de filtrado debe reunir las siguientes
caractersticas: o Material adecuado, resistente a la oxidacin y a
las presiones normales de trabajo. o Prdidas de carga mnimas al
paso del agua a travs del filtro, para evitar consumo de energa
innecesaria, con la consiguiente repercusin econmica. o Fcil manejo
del equipo de limpieza, ya que los elementos retenidos por el
filtro van obturndolo progresivamente, exigiendo su limpieza
peridica. o Resistencia de los materiales al ataque de los
distintos productos qumicos disueltos en el agua de riego que
puedan destruir la estructura interna de los filtros. o Fcil
automatizacin de los dispositivos de limpieza, lo que posibilita un
mejor rendimiento de la instalacin.
o
o
El cabezal de la instalacin necesita de manmetros, colocados a
la entrada y a la salida de cada bloque de elementos de filtrado,
de forma que las diferencias de presin nos indican el estado de
obturacin de los filtros y el momento oportuno de realizar la
limpieza, as como qu elementos son los que necesitan ser limpiados.
Por ltimo, debemos resaltar el alto nivel tecnolgico alcanzado en
sistemas de filtracin en nuestra Regin, altamente competitivo
frente a los equipos de importacin, generalmente ms costosos y
concebidos para condiciones de calidad de aguas menos
problemticas.
2.1.2.- Riego localizado La agricultura moderna, y en particular
la de los riegos localizados, requiere un control eficaz, preciso y
balanceado de la calidad del agua de riego, que no puede obtenerse
sin una adecuada eleccin y dimensionamiento de los elementos de
filtrado. La misin de los filtros es retener, en la superficie o en
el seno de la masa filtrante, los slidos en suspensin que contiene
el agua de riego. Pasamos a describir los primeros elementos
filtrantes con los que se encuentra el agua en un cabezal de riego,
y que a veces son susceptibles de eliminacin en funcin de su
calidad desde el punto de vista fsico. SALIDA DEL EMBALSE Es de
destacar que en los actuales sistemas de riego a la demanda es
imprescindible la utilizacin de embalses reguladores, sobre todo en
explotaciones donde utilicen el riego localizado, para asegurar la
disponibilidad de agua en funcin de la demanda hdrica de cultivo.
Para ello es muy importante tener en cuenta que la alimentacin del
cabezal, desde tomas superficiales, mejora el rendimiento de los
sistemas de filtrado; esto se realiza mediante la colocacin de un
flotador del que cuelga la boca de toma, a un metro aproximadamente
de la superficie del agua, con el fin de no arrastrar las materias
que pudiesen encontrarse en el fondo o flotando en la superficie.
HIDROCICLN
Se hace necesario cuando el agua lleva partculas gruesas ms
densas que el agua, y que no sean limos ni arcillas, tales como la
separacin de arena de agua de pozos artesianos y cieno del agua
fluvial. Su fundamento es un dispositivo de acero en forma
troncocnica donde se produce un movimiento giratorio del agua a
gran velocidad, mantiene una prdida de presin muy reducida, y una
eficacia estimada en un 90% o an mayor. Los slidos decantados son
reunidos en un tanque de sedimentacin, que puede ser drenado en
forma constante o peridica, en este ltimo caso si la acumulacin de
slidos se produce en una forma ntensiva. Batera de hidrociclones en
un cabezal de riego localizado.
Ventajas del hidrocicln: Se trata de un dispositivo simple, de
fcil operacin y mantenimiento que no dispone de partes mviles ni
cedazos o tamices. Acusa un descenso constante de presin para una
capacidad dada, no es afectado por cadas bruscas de presin y no
puede ser obturado por los slidos que son separados. Necesita una
superficie mnima de suelo y de espacio libre reducido hacia arriba
que realiza una separacin constante. La inversin inicial es
reducida, adems de que los costes de mantenimiento y operacin son
tambin reducidos. Es de destacar, tambin, que el hidrocicln
propiamente dicho y el depsito colector tienen la misma presin y,
por tanto, no necesitan bombas o depsitos adicionales. Ya que el
descenso de presin es mnimo, pueden ser introducidos con facilidad
en sistemas ya existentes. Los slidos son purgados del depsito
colector con una descarga mnima de lquido. En los filtros
convencionales nos encontramos con una descarga mayor de agua para
su limpieza, adems de que se obturan con los elementos filtrados,
con lo que su eficiencia se va viendo reducida.
Aplicaciones del hidrocicln: Principalmente es utilizado para
proteccin de bombas, vlvulas, etc., para evitar daos y el desgaste
causado por materias slidas en exceso, sobre todo en aguas
procedentes de pozo, antes de que sea filtrada mediante otros
mtodos como la arena y los discos o mallas, ya que puede reducir la
inversin inicial y el costo de operacin de los equipos. Los datos
tcnicos correspondientes a los lmites de funcionamiento, eficiencia
de separacin y capacidad en relacin con la cada de presin, deben
ser aportados por la casa suministradora del material y nos dar
idea de la conveniencia de incorporar o no este tipo de elementos a
nuestro cabezal de riego. FILTROS DE SEGURIDAD Los filtros de
seguridad suelen ser pequeos filtros universales de material
plstico o metlico con dimetros 3/4" a 2", y se utilizan sobre todo
en cabeza de las subunidades de riego para evitar entrada de
suciedad a los ramales portagoteros por roturas o reparaciones de
la red principal. Excepcin hecha de los filtros de disco, todos
ellos han sido diseados de modo tal que la direccin del flujo corre
a lo largo del eje longitudinal del cilindro, causando una prdida
mnima de presin. Este principio de flujo directo logra que las
partculas filtradas se acumulen en el extremo del cilindro, de
donde pueden ser fcilmente eliminadas por la limpieza a chorro
realizada por medio de una vlvula de descarga, provista para
cumplir esta funcin. Este tipo de filtro tambin debe ser utilizado
a la salida de la cuba de fertilizantes, con el fin de eliminar las
impurezas que puedan llevar stos consigo. 2.2.- Tuberas. Partiendo
del cabezal y formando un entramado en toda el invernadero, las
tuberas distribuyen el agua y los fertilizantes hasta los emisores.
Las tuberas se van bifurcando desde el cabezal de riego, hasta
llegar a los emisores o goteros. Los distintos nombres que reciben
las tuberas vienen dados por el rango de ramificacin: o o o o
Primaria o Principal. Es la tubera que parte del cabezal de riego,
llevando el agua desde este hasta las distintas bifurcaciones.
Secundarias. Son todas aquellas tuberas que nacen de la primaria.
Terciarias. Nacen de las secundarias y llevan el agua desde estas
hasta los ramales. Laterales o ramales. Son el ltimo eslabn de la
cadena, llevan el agua hasta los goteros.
Los materiales utilizados para su fabricacin son el PVC y el PE,
normalmente el primero para tuberas principales y secundarias en
tramos enterrados, y el segundo para las tuberas terciarias y
portagoteros, aunque en algunos casos toda la instalacin se realiza
en PE. Descripcin de la instalacin diseada: Todas las tuberas de
PE, estn regidas por las normas UNE 53131 y UNE 53367, siendo el PE
utilizado de baja densidad (0,932).
2.3.- Emisores. Los emisores o goteros son el ltimo eslabn y
pieza clave del sistema, cuya misin es dosificar el agua aportada
al cultivo. El agua se distribuye en el suelo o sustrato utilizado
para la implantacin de las plantas, formando un bulbo hmedo en el
mismo. Existen multitud de tipos de emisores, en funcin del
dispositivo o sistema en que se basan para reducir la presin con
que circula el agua en el interior de la instalacin y como
consecuencia directa segn el rgimen de funcionamiento. Segn el
dispositivo de prdida de carga: Goteros de tipo no autocompensante.
2.3.1.- De largo conducto. Los goteros de largo conducto son los ms
antiguos, evolucionaron en el tiempo, partiendo del microtubo,
pasando por el helicoidal, para llegar por fin al de laberinto. El
de microtubo es el ms antiguo, consta de un tubo, generalmente de
polietileno, de dimetro comprendido entre 0,6 y 2 mm., y de
longitud variable. El rgimen de descarga es laminar (x = 1), con lo
que son muy sensibles a las variaciones de temperatura y presin,
adems de tener un alto riesgo de obturacin. El helicoidal es una
evolucin del anterior, consiste en enrollar el microtubo alrededor
de un cilindro, para conseguir un gotero ms compacto. El hecho de
que la trayectoria del agua sea helicoidal, aleja el rgimen
hidrulico de laminar, con lo que son menos sensibles que los
anteriores a las variaciones de temperatura, presin y obturaciones.
Por ltimo, el de laberinto. En estos goteros se obliga al agua a
recorrer un camino tortuoso, de forma que el rgimen de
funcionamiento es prcticamente turbulento (x=0,5), con lo que son
muy poco sensibles a temperatura, presin y obturaciones. 2.3.2.-
Orificio.
Es la primera solucin que se le ocurre a cualquiera para obtener
un riego localizado, consiste en hacer una perforacin de pequeo
dimetro en la tubera. Es una solucin poco recomendable, por la
variacin de las caractersticas de los materiales plsticos con el
tiempo. Las caractersticas hidrulicas de descarga son turbulentas,
pero dado el pequeo dimetro de la perforacin, son muy sensibles a
las obturaciones. 2.3.3.- Vortex. Evolucionaron a partir de los
anteriores, para intentar paliar el problema de su pequeo dimetro.
De hecho, el gotero vortex, es un gotero de orificio, en el que el
agua, despus de atravesar un orificio, se ve obligada a circular
por una cmara donde entra tangencialmente, debido a lo cual, la
presin del agua se disipa en parte en energa centrfuga, por lo que
el tamao del orificio no tiene porque ser tan pequeo como en el
anterior gotero. El rgimen de descarga es turbulento (x=0,4), adems
de contar con una pequea autocompensacin, debido a que al aumentar
la presin del agua, aumenta la velocidad de la misma en la cmara
del vortex, con lo que aumenta su prdida de carga.
2.3.4.- Autocompensante.
Estos goteros cuentan con una membrana de caucho o silicona, que
se deforma con la diferencia de presiones existentes antes y despus
de la misma, con lo que el caudal se mantiene constante. Un gotero
autocompensante perfecto tendra un exponente de descarga x=0,
aunque en la prctica no es as, los valores de x estn muy prximos a
este valor, con lo que se consigue una uniformidad de caudal dentro
de un rgimen de presiones, que deber marcar el fabricante. Este
tipo de goteros es muy interesante para conseguir un coeficiente de
uniformidad en el riego alto, independientemente de las perdidas de
carga sufridas por el agua en los distintos elementos de la
instalacin y las debidas a las diferencias topogrficas del terreno.
El tipo de gotero utilizado en nuestra instalacin, es de este ltimo
tipo con una variacin en el concepto y es que se abre y se cierra a
una determinada `presin 0,5 kg/cm por lo que podemos afirmar que
tambien es antidrenante. Hemos elegido este tipo de gotero, debido
a que queremos conseguir la mxima uniformidad de riego en la
instalacin, independientemente de las prdidas de carga que se
producen, debidas a la insercin de los distintos laterales, la
insercin de los goteros y la propia longitud de las tuberas, que
ocasionan que la presin de llegada del agua a los goteros no sea
uniforme. As, con este tipo de goteros conseguimos tener un caudal
constante en todos los emisores, consiguiendo un mximo control del
riego y una mxima eficiencia del riego.
Compilado por: Ing. Harvey C.L. [email protected]
