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• JamesA̲̲̅̅l̲̲̅̅v̲̲̅̅a̲̲̅̅r̲̲̅̅a̲̲̅̅d̲̲̅'̲̲o̲̲̲̲̅̅̅̅

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SOLUCIONARIO DE 3ER EXAMEN IRRIGACIONES BALTAZAR ARANDA YOSI PREGUNTA 2: Diseñar el riego por surcos para una parcela de 80 has, cuyo largo es el doble del ancho, las pendientes naturales son de 0.32% en sentido N-S y 0.23% en el sentido O-E Adicionalmente se conoce que el MR= 0.48 l.p.s/h para una eficacia de riego de 0.60 considere una textura del suelo franco arcilloso. S=0.23%

N

O

E S=0.32%

S

SOLUCIÓN: 1.-

TIEMPO DE RIEGO

1.1.-- TIEMPO DE INFILTRACION Ti = LB / Vip (hr) Donde: Ti : tiempo de infiltración (hr) LB : lámina bruta (mm); Vip: velocidad de infiltración promedio (mm/hr). DATOS:

LB Vip

= =

44.8 8

mm mm/s

Ti

=

5.2

horas

La lamina bruta utilizada corresponde máximo alcanzado durante la temporada de riego. 1.2.-- TIEMPO DE LLENADO DEL SURCO: Tll = Ti (hr) / 4 (hr) Tll 1.3 .-- TIEMPO TOTAL DE RIEGO : Tt

=

1.3

horas

=

6.5

horas

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2.--

CAUDAL MAXIMO NO EROSIVO : Qmne = 0,75 / S

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(L/s)

Donde: S: Pendiente longitudinal de los surcos, mayores a 0,2 % y menores a 1,2 %. S=0.666666667 Qmne =1.1250l/s 3.--

DISEÑO DE LOS SURCOS:

3 .1-- NUMERO DE SURCOS : Número de surcos = ancho del paño de riego (m) / espaciamiento entre surcos (m) Ancho de paño de riego espaciamiento entre surcos numero de surcos Perimetro mojado Radio del surco (r):

= = = = =

600 m 0.5 m 1200 π*r 15.91549431 cm

Pm=50.00cm Área de escurrimiento (Ae) Ae = p * r2 / 2 (cm2) Ae=397.89cm2 Velocidad de avance (Va) Va = Qmne(cm3/s) / Ae (cm2) (cm/s) Va=2.8

cm/s

Largo máximo de surcos (Lmáx). Lmáx = Va(cm/s) * Tll(s) (cm) Lmáx = 13232.39 cm Lmáx = 132 m 4.--

CORRECCION DE LOS DATOS: Largo real del surco El paño de riego cuenta con surcos de 100 m de largo. Este valor se debe a que el largo máximo es de 136 m, de manera que no será necesario dividir en sectores de riego. Para efectos de acequias cabecera y de desagüe se debe destinar un metro, por lo que el largo real de los surcos, será de 99 m. Tiempo de llenado real (Tllr) Tllr = Lr (cm) / Va (cm/s) (s) Lreal = 132 m Tllr = 4668.545 seg Tllr = 1.30 horas

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Tiempo de infiltración real (Tir) Tir = Tllr (hr) * 4 Tir

=

5.19

(hr) horas

Área de infiltración real del surco (Air) Air = Lr (cm) * Pm (cm) Air 5.--

=

66000.00

(cm2) cm2

CALCULO DE CAUDALES Caudal infiltrado (Qi) Qi = (vip (cm/hr) * Air (cm2)) / 3.600.000 (l/s) Qi = 0.147 l/s Caudal reducido (Qr) Qr = Qi (l/s) * 1,3 (l/s) Qr = 0.191 l/s

6.--

DIMENSIONAMIENTO DE ACEQUIAS Tirante hidráulico (Rc)

Rc = ((Qac * n * 3,175) / (3,1415 * Y0, 5))0,375 (cm) Donde: Rc : altura de agua de acequia cabecera (m) Qac, caudal requerido para los surcos (m3/ s) n : coeficiente de Manning (n = 0,025, dado por las características de terreno limpio y sin vegetación) Y: pendiente del terreno (tanto por uno) Qac = Qmne * n° de surcos en operación Qac n Y Rc

= = = =

1350.0 l/s 0.025 0.003 0.837 m

Diámetro mínimo de la acequia cabecera (Dc) Dc = 2 * Rc (cm) Dc = 167.5 cm

Rebalse (Re) Re = 0,2 * Rc (cm)

(m3/s)

31658.28671

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Re

=

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16.75 cm

Altura de la acequia cabecera (At) At = Rc (cm) + Re (cm) (cm) At = 100.5 cm   Acequia de desagüe Tirante hidráulico (Rd) Rd = ((Qad * n *3,175) / (3,1415 * Y0,5))0,375 (cm) Donde: Qad : caudal de agua de desagüe de los surcos. Qad = (Qr (l/s) - Qi (l/s)) * n° de surcos en operación Qad Rd Rd

= = =

0.05280 0.248 m 24.830 cm

m3/s

Diámetro mínimo de la acequia de desagüe (Dd) Dd = 2 * Rd (cm) Dd = 49.66 cm Rebalse (Re) Re = 0,2 * Rd (cm) Re = 4.97 cm Altura total de la acequia de desagüe (At) At = Rd (cm) + Re (cm) (cm) At = 29.80 cm

PREGUNTA 3: Calcular el diámetro del lateral de aluminio de riego por aspersión con los siguientes datos: Número de aspersores

: 12

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Caudal del aspersor Presión de trabajo Separación de aspersores Distancia de primer aspersor al origen Se pide determinar:

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: 2 m3/h : 4kgs/cm2 : 10m : 5m

a) Presión de operación en el origen, si la altura del tubo porta aspersor es de 1 m; considere el lateral es descendente con un desnivel de 2m entre ambos extremos. b) Presión de operación en el origen, si la altura del tubo porta aspersor es de 1m; considere el lateral es ascendente con un desnivel de 2m entre ambos extremos c) Realice un comentario sobre las presiones de operación.

SOLUCION: Longitud lateral: L= distancia del primer aspersor + separación de los aspersores * (N° asp. - 1) L =115m Longitud ficticia del lateral: Lf = 1.10 L = 126.5 m Caudal en el origen del lateral: Q = Número de aspersores * caudal cada aspersor Q = 24 m3/h =0.006666667m3/s Las pérdidas de carga admisibles en un lateral serían: ha = 0.1/x = H * 0.55

Donde: H = 40 mca x=

0.004545

Pérdidas de carga en el lateral, en mca:

h = J. F. Lf Donde: De tabla (factor de Cristiansen) F=

0.361

para n = 12 ; B = 1.9 (aluminio) y lo = l/2 J =0.055H/(x*F*Lf)

J=

10.60 mca/m Entonces:

Hallamos el diámetro del lateral:

h=

4.84

mca

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D = (0.496*Q^1.75*x*F*lf/(0.055*H))^(1/4.75) D=

0.082857426 m

D=

=

3.262

pulg

3 pulg (Comercial)

a) Presion cuando el lateral es descendente:

Po = Pm + 0.75*h - Hg/2 + Ha

Po = 43.63 m

b) Presion cuando el lateral es ascendente: Po = Pm + 0.75*h + Hg/2 + Ha

Po = 45.63 m

PREGUNTA 4: Una tubería de aluminio (C=30) de 300 m de largo tiene 10 salidas para aspersores, con descargas en cada salida de 0.63 lps. Las primeras 5 salidas se encuentran acopladas a una tubería con un diámetro interno de 74.90 mm (3”) y el resto en un diámetro de 49.50 mm (2”).

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Se pide determinar: a) La perdida de carga del sistema por fricción (Pf). b) La presión promedio de operación y su localización en el lateral En el cuadro siguiente podemos resumir la perdida de carga en cada sección del lateral. Consideraremos la sección 0-1 como la distancia de la tubería principal al primer aspersor y la sección 9-10 en la parte final del lateral. Mediante Hazen-Willian, se determina el valor de J y con la misma fórmula se determinan los valores de hf. En nuestro caso se tiene: Q 1.8552 1 J ( m/ m)=1.21∗1 010∗ ∗ 4.87 C D

( ) ( )

Hf=J*L/100

SECCION TUBO DE 49.5mm 10 --9 9--8 8 --7 7 --6 6 --5 TUBO DE 74.9mm 5--4 4--3 3--2 2--1 1--0

DESCARGA POR ASPERSOR EN LPS ACUMULADOS

J/100 m ACUMULADOS

Nº DE SALIDA

Hf (m)

TOTALES Hf (m)

6.31 5.68 5.05 4.42 3.79

0.35 1.26 2.67 4.55 6.89

10 9 8 7 6

0.1 0.38 0.8 1.37 2.07

0 0.1 0.48 1.28 2.65 4.72

3.16 2.53 1.9 1.27 0.64

1.28 1.71 2.19 2.72 3.31

5 4 3 2 1

0.39 0.51 0.66 0.82 0.99

 la perdida de carga máxima en el lateral combinado es hf

5.11 5.62 6.28 7.1 8.09 41.43

=8.09 m

 La presión promedio del sistema en metros (Ha) se puede determinar mediante la fórmula:

H a=H m+

sHf N

Hm = Es la presión mínima del sistema sHf = suma de perdida de carga Hf N= número de aspersores y salida

Ha =4.24 m Esta presión ocurre entre las salidas 6 y 7 muy cerca de 6 más exactamente a un 52% del final lateral.