En el caso del riego por aspersión agrícola, se considera que la diferencia de caudal admitida en un ramal (y por extensión en un sector de riego) será de un 10% lo que equivale a una diferencia de presiones del 20% cuando se trate de aspersores estándar que no tengan la capacidad de compensar la presión de trabajo.
El control de la presión en los diferentes puntos de la parcela es fundamental para conseguir resultados satisfactorios durante la operación de riego. Si entendemos el comportamiento de la presión y la comprobamos durante el proceso de diseño y manejo obtendremos instalaciones bien dimensionadas e hidráulicamente compensadas.
La pérdida de carga o pérdida de presión máxima admisible en un sector de riego es función de ∆Ps y de Z de tal forma que:
∆Hs = f (∆Ps ± Zt)
Donde ∆Ps es la máxima diferencia de presión en el sector y Zt las diferencias de cota en las tuberías.
La condición de diseño en un ramal viene determinada, como hemos comentado, por la siguiente expresión:
∆Ps = (∆Pmáx - ∆Pmín) ≤ 0,2 * PN
En caso de ser aspersores compensantes, o que incluyan un sistema de compensación de presiones, esta restricción no aplica ya que el propio sistema se encargaría de absorber las diferencias de presión.
La presión nominal (PN) de un aspersor es aquélla a la que se obtiene el caudal nominal que se ha utilizado para realizar los cálculos hidráulicos.
La pérdida de presión continua de un tubo plástico destinado a ramal de riego por aspersión la calculamos mediante la fórmula de Hazen-Williams como sigue:
Donde J es la pérdida de presión continua del tubo en mca/m.
C es un coeficiente que depende del material de la conducción y del diámetro de la misma. Para tuberías de PVC y PE y hasta 400 mm de diámetro, se toma C=150.
D es el diámetro interior de la tubería en metros.
Q es el caudal de entrada en m3/segundo.
Recordemos las equivalencias de presión:
1 atmósfera (ATM) = 1 bar = 1 kg/cm2 = 10 metros de columna de agua (mca) = 100 kiloPascales (kPa) = 0,1 mega Pascales (MPa) = 14,22 psi (pounds per square inch, libras por pulgadas cuadradas)
Una vez hallada J necesitamos conocer la presión de entrada en el ramal de riego. Para ello utilizaremos la siguiente fórmula:
En la cual:
Po es la presión en el origen del ramal, en mca.
PN es la presión media en el lateral, que debe coincidir con la presión nominal del aspersor, en mca.
Hr es la pérdida de carga en el ramal, en mca.
Ha es la altura del tubo porta-aspersor, en m.
Z es el desnivel geométrico entre los extremos del ramal en m. Se toma signo positivo (+) cuando el desnivel es ascendente, y negativo (-) cuando el desnivel es descendente.
Veamos ahora un ejemplo
Se desea conocer la presión de entrada que debe tener un ramal de PE para riego por aspersión de 110 metros de longitud y diámetro interior de 55,4 mm. El ramal lleva incorporados cada 12 metros unos aspersores a una altura de 1,6 metros siendo el caudal nominal del aspersor de 1.200 l/h a 3 bares de presión. El sentido del ramal será ascendente con una pendiente de 1%
Ya sabemos que la restricción en riego por aspersión es que no debe existir en el ramal de riego una diferencia de presiones superior al 20%; por tanto el factor limitante es:
0,2 * PN = 0,2*30 = 6 mca.
Calculamos la pérdida de presión en el tubo. El caudal de entrada será Q=q*n, siendo q el caudal de un aspersor y n el número de aspersores en el ramal.
Por tanto Q=0,33 l/s * 9= 3 l/s
Aplicando la fórmula de Hazen-Williams, la pérdida de presión será:
J=0,0283 mca/m * 110 m = 3,11 mca
Recordemos que ésta es una pérdida de carga continua. Como cada 12 metros tenemos un aspersor, a lo largo del recorrido del lateral el caudal irá disminuyendo por lo que tendremos que aplicar a esta pérdida de presión un factor de reducción que para este caso será de 0,42.
Por tanto Hr = 3,11*0,42 = 1,31 mca.
Ahora entramos en la fórmula para conocer la presión de entrada del lateral:
Po = 30 + 0,75*1,31 + (1,1) / 2 + 1,6 = 33,1 mca
1,1 m es la diferencia de cota entre los extremos (1% de 110 metros, en positivo porque es conducción ascendente)
Teniendo en cuenta que debemos diseñar la instalación para que al último emisor -o el posicionado en zona más desfavorable- le llegue una presión de 30 mca, la diferencia de presiones en los extremos del ramal estudiado será de 33,1-30 = 3,1 mca por lo que se cumple la condición inicial de diseño (∆Pmáx - ∆Pmín) ≤ 0,2 * PN
