Consejos de diseño de riego: Cálculo de pluviometría
La pluviometría de los aspersores que ha seleccionado para el proyecto debe ser calculada para determinar, en primer lugar, si se excede la capacidad de absorción del suelo (que no debería) y, en segundo lugar, si se aplica suficiente agua durante los tiempos de funcionamiento para cumplir con las necesidades de riego (que debería).
La pluviometría media se expresa en litros por metro2 y por hora (milímetros por hora).
Se utiliza una fórmula simple para calcular la pluviometría de los aspersores con el área dentro del espaciamiento de los aspersores y los galones por minuto (metros cúbicos por hora) que se aplican a esa área.
La fórmula se ve así:
| Medidas de EE. UU. | Métrico |
| PR = la pluviometría media en pulgadas por hora | PR = la pluviometría media en milímetros por hora |
| 96,3 = una constante que incorpora pulgadas por pie cuadrado por hora | 1000 = una constante que convierte los metros en milímetros |
| gpm = el total de gpm aplicados a la zona por los aspersores | m3/h = los m3 totales/h aplicados al área por los aspersores |
| S = superficie entre los aspersores | |
| L = el espacio entre las filas de aspersores | |
La constante de 96,3 (1000) se deriva de la siguiente manera:
1 gal de agua = 231 pulg.3 1 pie2 = 144 pulg.2
(1000 mm = 1 m)
Pregunta: Si se aplicó un galón de agua a 1 pie2 ¿Qué profundidad tendría el agua en pulgadas?
231 pulg.3/gal = 1,604 pulgadas de profundidad
144 pulg.2/pie2
Uno de los multiplicadores en la mitad superior de la ecuación son los galones por minuto aplicados por los aspersores. Para convertir esto en galones por hora necesitamos multiplicarlo por 60 minutos. Para trabajar esto en la constante, multiplicamos 1,604 en x 60 min y obtenemos el 96,3 para la fórmula. (En la versión de las unidades del sistema internacional de la fórmula, debido a que los multiplicadores ya están en metros cúbicos por hora, no es necesario convertir el 1000 antes de usarlo en la fórmula).
Ejemplo de cuatro aspersores de impacto de círculo completo
Veamos un ejemplo de cálculo de la pluviometría para cuatro aspersores de impacto de círculo completo. Cada aspersor tiene un radio de alcance de 40 pies (12 m) a 40 psi (3 bar), una descarga de 4,4 gpm (1 m3/h) y los aspersores están espaciados a 40 pies (12 m).
Cada aspersor de círculo completo entrega solo 1/4 de su caudal en el área entre los cuatro aspersores. Los otros 3/4 del patrón de rotación de cada aspersor están fuera del área. Con 4,4 gpm (1 m3/h) totales por aspersor, solo 1,1 gpm (0,25 m3/h) se entrega por aspersor en el área entre ellos. Cuando cuatro aspersores que suministran 1,1 gpm (0,25 m3/h) se agregan, son el equivalente a un aspersor de círculo completo o 4,4 gpm (1 m3/h). Con los aspersores de círculo completo, se puede usar el equivalente a la descarga de un aspersor como los galones por minuto (metros cúbicos por hora) para la fórmula de la pluviometría.
La fórmula para este ejemplo sería
El cálculo anterior le indica que los aspersores en ese espacio, si se les da la presión necesaria, aplicarán agua a un poco más de 1/4 pulgada (6,9 mm) por hora.
Ejemplo de cuatro aspersores de impacto de medio círculo
Usando el mismo espacio de 40 pies x 40 pies (12 m x 12 m) que usamos antes, veamos esos mismos aspersores en configuración de medio círculo.
Con las mismas especificaciones de rendimiento de 4,4 gpm (1 m3/h) por aspersor y todos los aspersores ahora establecidos en medio círculo, la fórmula es:
Aunque hay ocho aspersores en el diagrama, solo estamos interesados en el área entre cuatro aspersores adyacentes. Los 8,8 gal (2 m3/h) se determinaron sumando la parte de la descarga de cada aspersor que contribuyó al área. Con cada aspersor en el ajuste de medio círculo, una mitad de su flujo se distribuyó en el patrón cuadrado mientras que la otra mitad fue al patrón vecino. La cantidad de caudal por aspersor, entonces, es de 2,2 gpm (0,5 m3/h) multiplicado por cuatro aspersores para un total de 8,8 gpm (2 m3/h).
Ejemplo de cuatro aspersores (esquina)
Los aspersores tienen arcos fijos de cobertura y algunos han igualado las pluviometrías. Veamos un cálculo de PR para cuatro aspersores en la esquina de un área de césped con estas estadísticas:
| Separación | S = 11 pies (3 m), L = 12 pies (4 m) |
| Funcionamiento de psi en el aspersor | 25 psi (1,7 bar)* |
| Radio de alcance | 11 pies (3 m), con independencia del patrón |
| Descarga | |
| Círculo completo | 2,4 gpm (0,56 m3/h) |
| Medio círculo | 1,2 gpm (0,28 m3/h) |
| Cuarto de círculo | 0,6 gpm (0,14 m3/h) |
El patrón de separación podría verse así:
La cantidad total de agua que se aplica a la zona por estos aspersores de pluviometría igualada es:
| Aspersor de círculo completo = | 0,6 gpm (0,14 m3/h) | [1/4 de su descarga] |
| Aspersor de medio círculo = | 0,6 gpm (0,14 m3/h) | [1/2 de su descarga] |
| Aspersor de medio círculo = | 0,6 gpm (0,14 m3/h) | [1/2 de su descarga] |
| Aspersor de cuarto de círculo = | 0,6 gpm (0,14 m3/h) | [toda su descarga] |
| Total= 2,4 gpm (0,56 m3/h) aplicado al área | ||
Al calcular la velocidad para este ejemplo, la fórmula sería:
Ahora sabe que se espera una pluviometría de 1,75 pulg./h (47 mm/h).
Cálculo de la distancia triangular del aspersor
La distancia triangular es tan fácil de trabajar cuando se calcula la pluviometría como la separación cuadrada o rectangular. La principal diferencia es el cálculo de la altura del patrón antes de usarlo como una de las dimensiones de la fórmula.
En este ejemplo, los aspersores de gran tamaño están separados cara a cara a 70 pies (21 m) en un patrón triangular. Los galones por minuto (metros cúbicos por segundo) de cada uno de estos aspersores de círculo completo es de 27,9 (6,33 m3/h).
El patrón se podría ver así:
Un buen ejemplo del uso del método del patrón de deslizamiento es la separación de los aspersores que a menudo se diseña para el campo exterior de un campo de béisbol. El diseñador puede comenzar con una separación rectangular detrás de la tercera base y, mientras sigue la curva exterior del área escalonada de las líneas de base, deslizarse gradualmente a través de los patrones del paralelogramo hasta el triángulo detrás de la segunda base, y continuar deslizándose de nuevo a través de los patrones hasta el rectángulo de nuevo detrás de la primera base. Este método de deslizamiento para separar los aspersores continuaría hasta los aspersores de círculo parcial a lo largo de la valla del campo.
Una dimensión en el patrón de separación es 70 pies (21 m), el espacio entre los aspersores, y la otra es la altura del patrón, el espacio entre las filas de aspersores.
Esta altura es la separación multiplicada por 0,866.
En este caso, tenemos el cálculo de la altura:
70 pies x 0,866 = 60,62 pies (21 m x 0,866 = 18,19 m)
Las dimensiones que se utilizan en la fórmula PR para esta situación son 70 pies x 60,62 pies (21 m x 18,19 m).
La forma más fácil de calcular el PR de los patrones triangulares es tratarlos como paralelogramos, usando cuatro aspersores en lugar de tres. Al examinar el patrón en forma de paralelogramo, se puede ver que dos de los aspersores están contribuyendo con menos arco (y por lo tanto con una parte más pequeña de su caudal al área) que los otros dos. Los otros dos, sin embargo, contribuyen con flujos proporcionalmente mayores para que el flujo total coincida con el de cuatro aspersores en un patrón rectangular.
El cálculo del PR para este ejemplo sería:
Ahora que se ha expuesto al cálculo de las pluviometrías, puede hacer unos cuantos problemas de muestra relacionados con los elementos cubiertos en esta punta de riego. Puede encontrar ejercicios en la página 47 del Manual de diseño del riego de Rain Bird, después compare sus respuestas con las de la sección de soluciones de la página 90.
Este consejo se extrajo del Manual de diseño de riego