necesito hacer unos cálculos de presión y caudal para una parcela en la que voy a establecer un sistema de riego por goteo. la parcela tiene una superficie a regar de 25-30m2, en la que voy a tirar 4 tuberías secundarias de 5, 5, 6.5 y 6.5 metros, cada una y de diámetro de 16mm. Estas tuberías secundarias están conectadas a una principal de 5 metros y 20mm de diámetro que va hasta el depósito de 1000 litros de capacidad. Se estima colocar un número de unos 12-15 goteros autocompensantes en cada una de las tuberías secundarias. A qué altura debo situar el depósito para proveer de suficiente agua todas las tuberías secundarias y goteros?

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Para calcular la altura adecuada a la que debe situarse el depósito de agua para un sistema de riego por goteo en tu parcela, es crucial considerar varios factores que influyen en la presión del agua necesaria para que el sistema funcione correctamente. Estos factores incluyen la longitud y el diámetro de las tuberías, el tipo de goteros (en este caso, autocompensantes), y la topografía del terreno.

Consideraciones Generales

  1. Presión de los Goteros: Los goteros autocompensantes generalmente funcionan bien dentro de un rango específico de presiones. Aunque no especificaste el rango exacto de presión para tus goteros, típicamente estos dispositivos están diseñados para operar entre 0.5 y 4.0 bar.
  2. Cálculo de la Presión Necesaria: La presión en un sistema de riego por goteo se puede estimar a partir de la altura del depósito, ya que cada metro de altura proporciona aproximadamente 0.1 bar de presión.

Cálculo de la Altura del Depósito

Dado que los goteros autocompensantes pueden manejar una amplia gama de presiones, el objetivo es asegurar que la presión mínima necesaria sea alcanzada. Si consideramos el mínimo del rango típico (0.5 bar), necesitaríamos una altura de depósito de al menos 5 metros para alcanzar esta presión mínima (0.5 bar = 5 metros x 0.1 bar/metro).

Factores Adicionales a Considerar

  • Pérdida de Carga: La pérdida de carga en las tuberías debido a la fricción del agua moviéndose a través de las tuberías puede afectar la presión disponible en los goteros. Las tuberías más largas y de menor diámetro aumentan la pérdida de carga.
  • Topografía del Terreno: Si el terreno tiene pendientes, esto puede influir en la presión necesaria en diferentes puntos del sistema de riego.

Recomendación Práctica

Para un sistema de riego por goteo en una parcela de 25-30 m² con las características que has descrito, y considerando que deseas minimizar la posibilidad de una presión insuficiente debido a la pérdida de carga y otros factores, sería prudente colocar el depósito a una altura de al menos 5 metros. Esto proporcionará una presión de inicio de 0.5 bar, que es adecuada para goteros autocompensantes y debería compensar cualquier pérdida de carga en las tuberías secundarias y principal. Sin embargo, si es posible, elevar el depósito un poco más (hasta 6 o 7 metros) podría ofrecer un margen de seguridad adicional, asegurando una presión más uniforme y eficiente en todo el sistema, especialmente si hay variaciones en la topografía o en la instalación de las tuberías que no fueron consideradas inicialmente.
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supon que ma parcela está en pendiente del 2% a favor de la caída del agua y realiza los cálculos

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Dado que la parcela tiene una pendiente del 2% a favor de la caída del agua, esto influirá positivamente en la presión disponible en el sistema de riego por goteo, ya que la pendiente descendente ayuda a aumentar la presión debido a la gravedad.

Cálculos de Presión con Pendiente

  1. Altura del Depósito: Si estás dispuesto a colocar el depósito a una altura máxima de 4 metros, esto proporcionará una presión inicial de 0.4 bar0.4\text{ bar} (cada metro de altura proporciona aproximadamente 0.1 bar de presión).
  2. Contribución de la Pendiente: La pendiente del 2% significa que por cada 100 metros de tubería, el agua desciende 2 metros. Aunque tus tuberías son mucho más cortas (la más larga es de 6.5 metros), el efecto acumulativo de la pendiente a lo largo de la instalación puede ser considerado para añadir un pequeño incremento en la presión. Para simplificar, podemos estimar que la pendiente añade aproximadamente 0.013 bar por cada tubería de 6.5 metros (considerando 0.02 m m×6.5 m=0.13 m0.02\text{ m m}\times 6.5\text{ m}=0.13\text{ m}, y 0.13 m×0.1 bar m=0.013 bar0.13\text{ m}\times 0.1\text{ bar m}=0.013\text{ bar}).
  3. Presión Total Disponible: Sumando la presión del depósito y el incremento por la pendiente, tendríamos aproximadamente 0.4 bar+0.013 bar=0.413 bar0.4\text{ bar}+0.013\text{ bar}=0.413\text{ bar} en el punto más alto de la instalación. Esta presión se incrementará ligeramente al moverse el agua hacia los puntos más bajos de la instalación debido a la pendiente.

Consideraciones Adicionales

  • Pérdida de Carga: Aunque la pendiente ayuda, aún debes considerar la pérdida de carga en las tuberías. Las pérdidas de carga son generalmente mayores en tuberías más largas y de menor diámetro. Sin embargo, dado que los goteros son autocompensantes, son menos susceptibles a variaciones menores de presión, lo que es una ventaja en tu caso.
  • Uniformidad de la Emisión: Los goteros autocompensantes ayudarán a mantener una emisión uniforme a lo largo de las tuberías secundarias, incluso si hay pequeñas variaciones en la presión debido a la pendiente o a la pérdida de carga.

Conclusión

Con un depósito a 4 metros de altura y una pendiente del 2% a favor, la presión inicial de aproximadamente 0.413 bar debería ser suficiente para operar los goteros autocompensantes, considerando que estos suelen funcionar bien en un rango de presión de 0.5 a 4.0 bar. Sin embargo, es recomendable realizar una verificación detallada de la presión en el punto más alejado de la instalación una vez montado el sistema para asegurar que todos los goteros funcionan dentro del rango deseado.
mis goteros funcionan a una presión de entre 0.5 y 4atm

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Para calcular la altura adecuada del depósito de agua que garantice una presión de funcionamiento efectiva para tus goteros autocompensantes, que operan entre 0.5 y 4 atmósferas (atm), es necesario considerar varios factores, incluyendo la conversión de atmósferas a metros de columna de agua (mca), la pérdida de carga en las tuberías, y la influencia de la pendiente del terreno.

Conversión de Presión y Cálculo de Altura

1 atmósfera equivale aproximadamente a 10.33 metros de columna de agua (mca). Por lo tanto, para alcanzar una presión mínima de 0.5 atm en los goteros, necesitas una columna de agua de:
0.5atm×10.33mca atm=5.165mca0.5\,\text{atm}\times 10.33\,\text{mca atm}=5.165\,\text{mca}

Consideración de la Pendiente

Dado que tu parcela tiene una pendiente del 2% a favor de la caída del agua, esto ayuda a aumentar la presión del agua en el sistema de riego. La pendiente del 2% significa que por cada 100 metros de tubería, el agua desciende 2 metros, lo que añade aproximadamente 0.02 atm de presión por cada 100 metros de tubería.

Pérdida de Carga

La pérdida de carga en las tuberías debido a la fricción y otros factores puede reducir la presión disponible en los goteros. Aunque los goteros autocompensantes son menos susceptibles a las variaciones de presión, es prudente considerar una cierta pérdida de carga en el diseño.

Recomendación Práctica

Para asegurar que todos los goteros reciban al menos 0.5 atm de presión, considerando la pérdida de carga y la ayuda de la pendiente, se recomienda situar el depósito a una altura de al menos 5 metros, como se calculó inicialmente. Sin embargo, para proporcionar un margen de seguridad y compensar cualquier pérdida de carga no anticipada, podría ser beneficioso elevar el depósito a una altura de 6 a 7 metros. Esta altura debería ser suficiente para superar las pérdidas de carga y aprovechar la pendiente del terreno para mantener una presión adecuada en los goteros a lo largo de toda la instalación. Además, esta configuración debería permitir que el sistema funcione eficientemente incluso en el extremo superior del rango de presión de los goteros, cerca de 4 atm, si fuera necesario.
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