04 MEC 058 INFORME CIENTIFICO
Contents
1. Table 7 Flow rates in the secondary pipe The flows circulating in the secondary pipe are the values of the third iteration Q 0 275 23 0 0 364 24 2 2 5 DIAMETER PIPE HIGH These are calculated in the same manner as was calculated in the main pipe but the flow rates found for each branch 2 Hrs Z1 472 Z3 i Zn gt 20 Accessory Amount Factor Z Factor f Footvalve 1 75f 0 025 Solenoid 2 340f 0 025 90 Elbow 5 30f 0 025 Teas 2 60f 0 025 union 5 0 08 Filter discs 1 0 60 psi 0 42 m c a Table 6 Accessories for the mainline Hrs 26 0 051 0 42 1 74 m c a 21 2 2 4 FLOW INTENSITIES IN THE SECONDARY PIPING For calculating the flow rate of the branches is based on Hardy Cross method for parallel piping networks _ __XUH 22 nE LH Q0 Branch 1 V 2200350 25 D Branch 2 V 0000463 26 D nominal nominal inside Gears diameter thickness diameter m seg 20 mm 1 5 mm 0 017 mm 1 21 1 60 25 mm 1 5 mm 0 022 mm 0 72 1 00 32 mm 1 5 mm 0 029 mm 0 42 0 50 Table 8 Speeds for secondary pipe To keep the speed of the main pipe and whereas the two arms of equal diameter 25mm diameter will work 2 2 6 PRIMARY SECONDARY LOSSES IN PIPES Are based on the Hazen Williams V 0 85 C x R063 y 90 54 27 From Equation 27 the following expression is cleared Q 1 852 Hrp 1 asaca ee Branch 12. Hrp 0 68 m c a 29 Branch 2 Hrp 1m c a 30 2 2 7 HIGH LOSSES IN PIPE INDUSTRIES 19 b Hb Pb 2 76 n 36 0 639 24 22 Pb 76 0 70 0 3 HP 37 2 4 DESIGN OF WATER LEVEL CONTROL OF IRRIGATION It is based on sensors installed in the float type level tank Name Height Area Volume Time Is calculated from Equation 20 but with Sensor 4 1 25m 63m 7 87m 7 days attachments which each branch Sensor3 0 60m 6 3m 3 78 m 3 days Sensor 2 0 40m 6 3 m 2 53 m 2 days Branch 1 Sensor 1 0 00m 6 3m 0 m Accessory Amount Factor 7 Factor f Table 10 Volumes of water counted 90 Elbow 5 30f 0 0292 Teas 2 60f 0 0292 2 5 SELECTION OF ELECTRONIC Union 3 0 08 PROGRAMMABLE Reduction 1 0 10 Branch 2 As best choice you choose to work with a Accessory Amount Factor Z Factor f programmable logic relay PLR which is 90 Elbow 1 30f 0 0269 similar to a PLC but in a smaller range This Teas 2 60f 0 0269 device is responsible for activating or not the Union 3 0 08 time selected by the user this depends on the Reduction 1 0 10 water level in the tank has Table 9 Accessories secondary piping Hrs branch 1 0 22 m c a 31 Hrs branch 2 0 22 m c a 32 Hrs total 0 44 m c a 33 2 2 8 CALCULATION OF PIPE THICKNESS To calculate the thickness using Equation 34 indicates that the thickness should
3. is avoided e As technically advanced irrigation systems involve various areas such as agriculture hydraulic electrical and control should have a sound knowledge advice to apply when executing the design REFERENCES 1 Balair n L 2008 Tuber as de Polietileno Manual t cnico Madrid Espa a AENOR 2 Bonilla J L amp Hidrobo F O 2011 Dise o de un sistema de turbobomb o y riego por aspersi n en la Comunidad de San Franciso de Cunuguachay Riobamba Ecuador Tesis de Grado FACULTAD DE MEC NICA ESPOCH 3 Cengel Y A amp Cimbala J M 2006 Mec nica de Fluidos Fundamentos y Aplicaciones M xico McGraw Hill 4 Fern ndez P amp Fern ndez N 2003 Montaje e instalaci n de cuadros de maniobra y control Espa a IdeasPropias 5 Franco G 8 Giraldo M J 1999 El Cultivo de la Mora Colombia 22 6 Giles R V 1994 Mecanica de los fluidos e hidr ulica Madrid Espa a McGranw Hill 7 INIAP UTA 2007 Manual del Cultivo de la Mora de Castilla Ambato Ecuador V 8 P Publicidad 8 Kuszczewski A 2004 Redes Industriales de Tuber as Bombas Para Agua Ventiladores y Compresores Barcelona Espa a REVERTE S A 9 Losada A 2009 El Riego Fundamentos Hidr ulicos Barcelona Espa a Mundi Prensa 10 Mataix C 1986 Mec nica de fluidos y Maquinas hidr ulicas Madrid Espa a Ediciones del Castillo S A 11 Mott R L 2006 Mec nica
4. 38 Costo 3127 26 2089 64 15 gt 1 39 As the reason benefit cost is greater than unity the project is acceptable because it means that the benefit is 1 5 for every dollar invested CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS CONCLUSIONS e This paper is a modernized irrigation system spraying this offers farmers an optimization of irrigation water reducing the labor employed and improving income for the owner e When the system is in operation lets you apply a sheet of water suitable for the cultivation of mulberry depending on the selected time the farmer will know the time interval following application of irrigation e The operation of the system is very simple for the operator to be a modernized system should only press the buttons control and irrigation were running Shutdown is automatic so the time spent is very short compared with furrow irrigation previously used e Since the area is not too large irrigation works with low pressure sprinklers When working with this type of sprinkler is able to reduce costs especially in the pumping stage getting adequate range spray e The introduction of programmable devices in the field of agriculture creates great advantages then they can be programmed run times according to crop needs e Tests show the system is very reliable this is because the whole system operation is based on the program that runs on the programmable relay LOGO e Costs that are generate
5. A PRINCIPAL Se producen porque el fluido sufre rozamientos con las paredes de la tuber a Para determinar estos valores se realiza mediante la ecuaci n general de p rdidas primarias de Darcy Weisbach Hrp fie 14 D 2g Para calcular el coeficiente de Darcy f se realiza con la ecuaci n de Blasius Esta se utiliza en tuber as consideradas lisas y con n meros de Reynolds entre 3000 y 100000 feo o 15 El n mero de Reynolds indica si el fluido se encuentra en flujo laminar o turbulento seg n este valor se tiene que si Re lt 2000 el flujo es laminar si Re gt 4000 el flujo es turbulento y si Re se encuentra entre 2000 y 4000 se dice que el flujo est en una regi n cr tica Para su c lculo se utiliza la siguiente formula Re 22 16 n v Con estas f rmulas y los datos de la velocidad di metros longitudes densidad y la viscosidad del fluido se tienen los siguientes resultados 1 0 029 Re 25217 4 2 52174 10 17 1 15 10 f la as 4925 0 025 18 31 il Hrp 0 025 136m c a 19 0 029 29 81 2 2 3 PERDIDAS SECUNDARIAS EN LA TUBERIA PRINCIPAL Estas p rdidas se deben a los accesorios que tienen las tuberias para producir cambios de secci n y de direcci n para su c lculo se utiliza la siguiente ecuaci n 2 Hrs Z1 Z2 Z3 ln 20 Accesorio Cantidad Factor Z Factor f V lvula de pie 1 75f 0 025 Electrovalvula 2 34
6. Permanecen inm viles durante el periodo de riego Dentro de estos se puede identificar principalmente los sistemas fijos semifijos y m viles e De desplazamiento continuo Se encuentran en movimiento durante el periodo de riego Dentro de estos se puede identificar principalmente los sistemas pivotantes laterales de avance frontal y ca ones enrolladores 1 2 CRITERIOS A CONSIDERAR EN LA INSTALACI N DEL RIEGO POR ASPERSI N Los criterios agron micos e hidr ulicos son la base primordial en la instalaci n de un sistema de riego por aspersi n son de gran importancia ya que permiten una buena implementaci n y un buen funcionamiento del mismo e Criterio agron mico Tiene el objeto de ofrecer un riego capaz de suministrar la cantidad adecuada de agua para el cultivo toma principalmente en cuenta el tipo de suelo cultivo rea de plantaci n clima y las necesidades de agua de la planta e Criterio hidr ulico Determina as caracter sticas de todos los elementos necesarios para la instalaci n del sistema de riego Estos componentes deben dotar la suficiente agua en todas las etapas de desarrollo de las plantas En el riego por aspersi n tambi n deben dotar de agua de riego en forma de lluvia suficiente y uniforme en toda la superficie del cultivo 1 3 COMPONENTES DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSI N Un factor importante para el correcto funcionamiento de un sistema de riego por aspersi n son sus componentes e
7. Velocidad critica para la sedimentaci n de las part culas Q _ 0 0022 Y sc Ad La altura se calcula para un tiempo de sedimentaci n de 60 segundos y para una mejor eficiencia se incrementa la altura h en 10 por metro de longitud del desarenador h Ve t 0 002 60 0 12m 12 ZONA DE SEDIMENTACION ZONA DE ENTRADA sf l 0 32m i 0 12m Figura 1 Dimensiones del desarenador 2 2 DISENO DE LA RED DE TUBER AS PARA LA DISTRIBUCI N DEL AGUA DE RIEGO Para el dise o de la red de tuber as primeramente se tiene en cuenta que es un sistema de riego fijo es decir que las tuberias principales secundarias y aspersores deben estar fijos 2 2 1 DIAMETRO DE TUBER A PRINCIPAL Se parte del caudal de dise o de 2 3 m3 h 0 000639 m3 seg La ecuaci n 13 muestra la velocidad en funci n del di metro 0 000813 y 20m 13 La siguiente tabla muestra las velocidades que se pueden dar con los di metros de las tuber as comerciales Di metro Espesor Di metro Velocidad nominal nominal interior m seg 20 mm 1 5mm 0 017 mm 2 8 25 mm 1 5mm 0 022 mm 1 68 32 mm 1 5mm 0 029 mm 1 Tabla 5 Velocidades en tuber as comerciales Por cuestiones de reducir p rdidas por fricci n se trabaja con el di metro nominal de 32 mm el cual tendr un caudal de 2 3 m h con una velocidad de 1 m seg 2 2 2 P RDIDAS PRIMARIAS EN LA TUBER
8. de Fluidos M xico PEARSON EDUCACI N 12 Organizaci n Panamericana de la Salud O P S 2005 Gu as para el dise o de estaciones de bombeo de agua potable Lima Per 13 Ogata K 1998 Ingenier a de control moderna M xico Pearson Educaci n 14 Palomino K 2007 Riego por Aspersi n Lima Per Macro 15 Saldarriaga J 2007 Hidr ulica de Tuber as Abastecimiento de Agua Redes Riegos Bogot Colombia Alfaomega 16 Tarjuelo J M 2005 El riego por aspersi n y su tecnolog a Madrid Espa a Mundi Prensa 17 S nchez C 2004 Sistemas de Riego Lima Per Ripalme 18 Tipos de riego en la agricultura Recuperado el 17 de Julio de 2013 http www etceter com c agricultura p tipos de riego en la agricultura 19 Propiedades f sicas del suelo Recuperado el 17 de Octubre de 2013 http www funprover org formatos manualT omate Propiedades 20Fisica 20del 20S uelo pdf 20 FAO Organizaci n de las Naciones Unidas para la Alimentaci n y la Agricultura 2006 Evapotranspiraci n del cultivo Recuperado el 24 de Julio de 2013 ftp ftp fao org docrep fao 009 x0490s x04 90s03 pdf 21 Manual de Riego para Agricultores 2010 Modulo 3 Riego por Aspersi n Recuperado el 09 de Mayo de 2013 http www juntadeandalucia es servicios p ublicaciones detalle 67124 html 22 Senninger Irrigation 2011 Productos para riego de cobertura total Recuperado el 14 de Noviembre de 2013
9. e instalaci n de cuadros de maniobra y control Espa a IdeasPropias 5 Franco G 8 Giraldo M J 1999 El Cultivo de la Mora Colombia 6 Giles R V 1994 Mec nica de los fluidos e hidr ulica Madrid Espa a McGranw Hill 7 INIAP UTA 2007 Manual del Cultivo de la Mora de Castilla Ambato Ecuador V 8 P Publicidad 8 Kuszczewski A 2004 Redes Industriales de Tuber as Bombas Para Agua Ventiladores y Compresores Barcelona Espa a REVERTE S A 9 Losada A 2009 El Riego Fundamentos Hidr ulicos Barcelona Espa a Mundi Prensa 10 Mataix C 1986 Mec nica de fluidos y Maquinas hidr ulicas Madrid Espa a Ediciones del Castillo S A 11 Mott R L 2006 Mec nica de Fluidos M xico PEARSON EDUCACI N 12 Organizaci n Panamericana de la Salud O P S 2005 Gu as para el dise o de estaciones de bombeo de agua potable Lima Per 13 Ogata K 1998 Ingenier a de control moderna M xico Pearson Educaci n 14 Palomino K 2007 Riego por Aspersi n Lima Per Macro 15 Saldarriaga J 2007 Hidr ulica de Tuber as Abastecimiento de Agua Redes Riegos Bogot Colombia Alfaomega 16 Tarjuelo J M 2005 El riego por aspersi n y su tecnolog a Madrid Espa a Mundi Prensa 17 S nchez C 2004 Sistemas de Riego Lima Per Ripalme 18 Tipos de riego en la agricultura Recuperado el 17 de Julio de 2013 http www etceter com c agricultur
10. instalar cualquier tipo de riego tecnificado se debe realizar un estudio agron mico esto sirve para conocer la cantidad de agua y el tipo de riego que necesita el cultivo Se debe instalar los componentes necesarios para que el sistema tecnificado funcione de una excelente forma Al ser m todos que trabajan con agua de acequias que acarrean sedimentos se debe instalar los filtros necesarios para limpiarla y no da ar los componentes del sistema Para una buena eficiencia en los sistemas de riego por aspersi n se recomienda programarlos durante las ltimas horas de la tarde o noche de esta forma se evita las p rdidas de agua por evaporaci n o por distorsi n a causa del viento Como los sistemas de riego tecnificados involucran varias areas como la agronom a hidr ulica electricidad y control se debe tener un asesoramiento para tener s lidos conocimientos para aplicarlos al momento de ejecutar el dise o BIBLIOGRAF A 1 2 3 Balair n L 2008 Tuberias de Polietileno Manual t cnico Madrid Espa a AENOR Bonilla J L 4 Hidrobo F O 2011 Dise o de un sistema de turbobomb o y riego por aspersi n en la Comunidad de San Franciso de Cunuguachay Riobamba Ecuador Tesis de Grado FACULTAD DE MEC NICA ESPOCH Cengel Y A amp Cimbala J M 2006 Mec nica de Fluidos Fundamentos y Aplicaciones M xico McGraw Hill 4 Fernandez P amp Fernandez N 2003 Montaje
11. m t s ivs Se calculan a partir de la ecuaci n 20 pero 22 7 0 275 0 14 317 11 55 0 002 0 275 E 18 2 0 363 0 17 3 17 8 72 0 002 0 363 con los accesorios que tenga cada rama gt 0 63 gt 0 001 gt 20 28 gt 0 63 0 001 _ 1 85 20 283 Qu 0 27506 0 0000266 0 2750334 Qiz 0 36394 0 0000266 0 363966 0 0000266 Tabla 7 Caudales en la tuberia secundaria Los caudales que circulan por la tuber a secundaria son los valores de la tercera iteraci n 0 0 275 23 0 0 364 24 2 2 5 DIAMETROS DE TUBER AS SECUNDARIAS Estas se calculan de la misma forma que se calcul en la tuber a principal pero con los caudales encontrados para cada rama 0 000350 Rama 1 V 25 D Rama 2 y e 26 D Diametro Espesor Diametro Velocidades nominal nominal interior m seg 20 mm 1 5mm 0 017 mm 1 21 1 60 25mm 1 5mm 0 022 mm 0 72 1 00 32 mm 1 5mm 0 029 mm 0 42 0 50 Tabla 8 Velocidades para la tuberia secundaria Por conservar la velocidad de la tuber a principal y considerando las dos ramas de igual di metro 25mm ser el di metro de trabajo Rama 1 Accesorio Cantidad Factor Z Factor f Codo de 90 5 30f 0 0292 T s 2 60f 0 0292 Uni n 3 0 08 Reducci n 1 0 10 Rama 2 Accesorio Cantidad Factor Z Factor f Codo 90 1 30f 0 0269 T s 2 60f 0 0269 Uni n 3 0 08 R
12. the control program 5 IMPLEMENTATION COSTS The implementation cost analysis is performed to determine the feasibility of implementing the sprinkler system For correct analysis is divided into direct and indirect costs 5 1 DIRECT AND INDIRECT COSTS Detail Value USD Cost of materials for civil works 470 75 Cost of hydraulic material 349 25 Cost of electrical equipment 680 39 Cost of labor 500 00 Cost of various materials 49 25 TOTAL 2049 64 Table 11 Total Direct Cost Detail Months Value U Subtotal USD USD Agua 1 6 00 6 00 Luz 3 3 00 9 00 Tel fono 5 2 00 10 00 Asesorias 1 15 00 15 00 TOTAL 40 00 Table 12 Total cost indirect 5 2 TOTAL PROJECT COSTS Detail Value USD Direct Project Costs 2049 64 Indirect Project Cost 40 00 TOTAL 2089 64 Table 13 Total Project Cost 5 3 RECOVERY TIME INVESTMENT It is made according to the analysis of production of furrow irrigation and spraying in 2013 and 2014 respectively Detail Annual Net Profit Furrow irrigation 2061 00 USD Sprinkling 3127 26 USD Additional Gain 1066 26 USD Table 14 Utilities with two methods of irrigation 260 61 Gain 1 mes 2089 64 Cost of installation 8 01 meses Time Payback 8 months Table 15 Period Payback 5 4 REASON BENEFIT COST Feneficio gt 1 acceptable project
13. the crop 2 1 1 2 INTERVAL IRRIGATION As irrigation control is manual it has three operating irrigation intervals per week available The following table irrigation intervals and the required volume of water sample 2 1 1 3 RUN TIMES Taking into account not cause damage to the plant in the flowering stage but providing adequate irrigation at all stages of the crop one chooses to apply a maximum time of 192 minutes for the interval of seven days while the remaining times governing the flow is handled in this range Interval in Volume Caudal Times days interval m h min 7 7 378 m 2 3 192 3 3 162 m5 2 3 82 2 2 108 m 2 3 55 Interval in Volume Volume for Irrigations days interval week for week 7 7 378 m 7 378 m 1 3 3 162 m 6 324 m 2 2 2 108 m 6 324 m 3 Table 3 Irrigation Intervals Table 4 Run Times 2 1 2 SELECTION OF SPRINKLER Figure 3 Distribution of sprinklers The sprinkler used is a CEL WOBBLER X is suitable because they have a coverage angle of 360 degrees and is also working at low pressures and abuse produces plants 2 1 3 RESERVOIR TANK SIZING For these measures take into account the required flow to fill a reservoir tank 8m3 As water is an hour each week to work with a flow rate of 8m3 hour To size is considered that the reservoir has a square base without cover and the thickness of the building material is n
14. tiene este tipo de riego que es el 70 Req 1 24 litros m d a 4 Como el rea de riego es de 850m aproximadamente se necesita un total de 1 054 m dia para suplir las necesidades h dricas del cultivo 2 1 1 2 INTERVALOS DE RIEGO Como el control de riego es manual se tiene tres intervalos de riego disponibles de operaci n por semana A continuaci n se muestra la tabla de intervalos de riego y el volumen de agua requerido Volumen Volumen Riegos Intervalo or or r en d as A P p P intervalo semana semana 7 7 378 m 7 378 m 1 3 3 162 m5 6 324 m 2 2 2 108 m5 6 324 m 3 Tabla 3 Intervalos de riego 2 1 1 3 TIEMPOS DE RIEGO Tomando en cuenta de no provocar da o a la planta en la etapa de floraci n pero ofreciendo una adecuada irrigaci n en todas las etapas del cultivo se opta por aplicar un tiempo m ximo de 192 minutos para el intervalo de siete d as mientras que los tiempos restantes se rigen al caudal que se maneja en este intervalo Intervalo l na Caudal Tiempo 3 en d as intervalo m h min 7 7 378 m 2 3 192 3 3 162 m 2 3 82 2 2 108 m 2 3 55 Tabla 4 Tiempos de riego 2 1 2 SELECCION DE ASPERSORES Figura 3 Distribuci n de aspersores El aspersor a utilizar es un X CEL WOBBLER es apropiado ya que tienen un angulo de cobertura de 360 grados ademas trabaja a bajas presiones y no produce maltrato a las plan
15. 0f 0 025 Codo de 90 5 30f 0 025 T s 2 60f 0 025 Uni n 5 0 08 7 Filtro de discos 1 0 60 psi 0 42 m c a Tabla 6 Accesorios en la tuberia principal Hrs 26 0 051 0 42 1 74m c a 21 2 2 4 CAUDALES EN LAS TUBER AS SECUNDARIAS Para el calculo del caudal de las ramas se basa en el m todo de Hardy Cross para redes de tuber as en paralelo X LH 2 2 6 P RDIDAS PRIMARIAS EN TUBER AS SECUNDARIAS A 22 Se encuentran en base a la ecuaci n de nX LH Qo as PRIMERA ITERACION Hazen Williams L Qo S LH A a LH Qo m Its supuesto m It s It s 0 63 0 54 22 7 0 30 0 12 2 72 8 99 0 02 0 27 V 085 C R S 27 18 2 0 33 0 11 2 00 5 97 0 02 0 36 270 63 a 27063 A partir de la ecuaci n 27 se despeja la ar 002 siguiente expresi n Qa 0 303 0 0259 0 2771 Qiz 0 336 0 0259 0 3619 sey SEGUNDA ITERACION _ Q L Qo s LH A Qi Hrp L aa 28 m Us see m quen vs vs R 1 Hro 0 68 29 22 7 0 27 0 14 3 17 11 46 0 002 0 27 ama 1 arp 0 00 m c a 29 18 2 0 36 0 17 3 10 8 57 0 002 0 36 Rama 2 Hrp 1 m c a 30 gt 0 63 gt 0 07 gt 20 04 gt 0 63 P 0 0755 0 00204 1 85 20 042 ee ce carte O 2 2 7 PERDIDAS SECUNDARIAS EN LAS Qiz 0 3619 0 00204 0 36394 TUBERIAS DE LAS RAMAS TERCERA ITERACION L Qo S LH ve A Q l m Us supuesto
16. UNIVERSIDAD TECNICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS APLICADAS CARRERA DE INGENIER A EN MECATR NICA INFORME CIENT FICO TEMA SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSI N PARA EL CULTIVO ARTESANAL DE MORA AUTOR DIEGO ARMANDO GUAM N GUAM N DIRECTOR ING H CTOR SILVA G IBARRA ECUADOR SEPTIEMBRE 2014 Sistema de riego por aspersion para el cultivo artesanal de mora Diego Armando Guaman Guaman Universidad T cnica del Norte Carrera de Ingenieria en Mecatronica Ibarra Ecuador diego_arm19 hotmail com diego arm19 gmail com Resumen EI trabajo que se detalla a continuaci n tiene la finalidad de ofrecer un m todo de f cil aplicaci n y mayor eficiencia en las labores de riego que tienen los agricultores artesanales de mora La plantaci n se encuentra ubicada en la provincia de Imbabura Cant n Ibarra parroquia Caranqui sector barrio San Diego El proyecto promueve el adecuado manejo del agua mediante un sistema de riego por aspersi n tecnificado a trav s de la integraci n de elementos hidr ulicos el ctricos y de control que facilitan la irrigaci n en las plantas El dise o y la implementaci n del sistema que se expone a continuaci n se fundamentan en par metros agron micos de evapotranspiraci n del cultivo de mora y en los requerimientos de agua que tiene este tipo de plantaci n INTRODUCCI N En estos ltimos a os se viene dando una gran preocupaci n debido al mal manej
17. a fixed irrigation system ie water main secondary and sprinklers should be fixed 2 2 1 MAIN PIPE DIAMETER It is part of the design flow of 2 3 m3 h 0 000639 m3 sec Equation 13 shows the velocity versus diameter V am 1 3 The following table shows the speeds that can occur with commercial pipe diameters Nominal Nominal Inside Speed diameter thickness diameter m seg 20 mm 1 5 mm 0 017 mm 2 8 25 mm 1 5 mm 0 022 mm 1 68 32 mm 1 5 mm 0 029 mm 1 Table 5 Speed in commercial pipes For reasons of reducing friction losses working with the nominal diameter of 32 mm which have a flow rate of 2 3 m3 h with a speed of 1 m sec 2 2 2 PRIMARY HOME LOSSES IN PIPELINE Occur because the fluid undergoes friction with the pipe walls To determine these values is performed by the general equation of primary losses Darcy Weisbach Hrp fe 14 D 2g To calculate the Darcy coefficient f is performed with the Blasius equation This is used in pipes considered smooth and Reynolds numbers between 3000 and 100000 po ms 15 18 The Reynolds number indicates whether the fluid is in laminar or turbulent flow as this value has to be if Re lt 2000 the flow is laminar if Re gt 4000 the flow is turbulent and if Re is between 2000 and 4000 said the flow is in a critical region Determined according to the following formula is used Re PA n v 16 With such arrangements and t
18. a p tipos de riego en la agricultura 19 Propiedades f sicas del suelo Recuperado el 17 de Octubre de 2018 http www funprover org formatos manualT omate Propiedades 20Fisica 20del 20S uelo pdf 20 FAO Organizaci n de las Naciones Unidas para la Alimentaci n y la Agricultura 2006 Evapotranspiraci n del cultivo Recuperado el 24 de Julio de 2013 11 ftp ftp fao org docrep fao 009 x0490s x04 90s03 pdf 21 Manual de Riego para Agricultores 2010 Modulo 3 Riego por Aspersi n Recuperado el 09 de Mayo de 2013 http www juntadeandalucia es servicios p ublicaciones detalle 67124 html 22 Senninger Irrigation 2011 Productos para riego de cobertura total Recuperado el 14 de Noviembre de 2013 http www senninger com wordpress wp content uploads 201 1 10 Solid Set Catalog Spanish pdf 23 PLASTIGAMA 2008 Cat logos de divisi n agr cola Recuperado el 30 de Octubre de 2013 www plastigama com ec 24 LOGO SIEMENS 2003 Manual LOGO A5E00228594 01 Recuperado el 23 de Enero de 2014 http cache automation siemens com dnl z Q zQ10Dg5AAAA_16527461_HB Logo_s pdf 25 Salazar Ren 2010 Sistemas de control Antolog a y manual de pr cticas Recuperado el 16 de Enero de 2014 http www cnad edu mx sitio matdidac md control sistemas pdf AUTOR Diego Armando Guam n Guam n Naci en Ibarra Ecuador el 13 de septiembre de 1986 Realiz sus estudios secundarios en el Colegio Naci
19. aspersores se logra reducir los costos principalmente en la etapa de bombeo consiguiendo un adecuado alcance de aspersi n La introducci n de dispositivos programables al campo de la agricultura genera grandes ventajas pues en ellos se puede programar los tiempos de riego de acuerdo a las necesidades del cultivo Seg n las pruebas realizadas el sistema es muy confiable esto se debe a que todo el funcionamiento del sistema se basa en el programa que se ejecuta en el rel programable LOGO Los costos que se generan en la tecnificaci n del riego implican una elevada inversi n inicial pero seg n el an lisis de beneficio costo es una inversi n a largo plazo porque aumenta la producci n de moras sobre todo en temporadas secas esto permite la recuperaci n del costo inicial en un tiempo adecuado para el agricultor RECOMENDACIONES El dise o de este sistema se implement en base a las caracter sticas propias del cultivo de mora Para la aplicaci n en otros cultivos sera necesario redise ar el sistema en base a las condiciones que requiera el mismo Se recomienda promover y capacitar a cerca de los sistemas de riego tecnificados sobre todo en cultivos artesanales donde se practican formas de riego poco eficientes que generan un gran desperdicio del agua Para el buen funcionamiento del sistema se recomienda seguir todas las indicaciones descritas en el manual de usuario adjunto en el Anexo 1 Antes de
20. d Among these can be identified mainly fixed semi fixed and mobile systems e Continuously scrolling They are in motion during the irrigation period Within these you can swivel systems primarily identify side front and rollers feed guns 1 2 CRITERIA FOR CONSIDERATION IN THE INSTALLATION OF SPRINKLER IRRIGATION The agronomic and hydraulic criteria are the fundamental basis for the installation of a sprinkler system are of great importance as they allow good implementation and a good operation e Agronomic criteria It aims to provide a watering can supply the right amount of water to grow mainly takes into account soil type crop planting area climate and water needs of the plant e Hydraulic Criteria Determine the characteristics of all the elements necessary for the installation of the irrigation system These components must provide sufficient water at all stages of plant development In the sprinkler must also provide irrigation water as rain sufficient uniform throughout the surface of the crop 1 3 COMPONENTS OF IRRIGATION SYSTEM SPRINKLER An important for proper operation of a sprinkler system components are factor they must work in an appropriate way to achieve greater efficiency when applying irrigation The main system components are as follows 1 Source of water Can be rivers ponds ditches or any other source to supply the amount of water needed for irrigation 2 Sand trap It is the first c
21. d has branched roots at depths between 40 50 cm Kc equals 0 5 and evapotranspiration September with 4 19mm day which is the most critical for the month is taken crop ETc 2 1mm dia 2 The value of ETc indicates that mulberry cultivation requires a sheet of 2 1 mm of water per day distributed uniformly in the cultivated area This film should be provided by natural rainfall or irrigation 16 2 1 1 1 CROP WATER REQ REQUIREMENT It is the extra layer of water per day needed by the crop The calculation is based on the type of irrigation employed here is the sprinkler ETc PE Req Frictencia 3 The effective precipitation PE refers to the volume fraction of water used by the plant s total rainfall To calculate the PE CROPWAT software and precipitation data from meteorological yearbooks are also used Estaci n Otavalo M todo Prec Ef M todo USDA S C Enero Febrero Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total Table 2 Calculation of the effective rainfall Like most evapotranspiration is in September the value of effective rainfall for this month is 36 9 mm per month 1 23 mm day Since a sprinkler system applies the minimum efficiency that has this type of irrigation is 70 used Req 1 24 litros m dia 4 As the irrigation area is approximately 850m2 a total of 1 054 m3 day is needed to meet the water needs of
22. d in the irrigation technology involve high initial investment but depending on the cost benefit analysis is a long term investment because it increases the production of blackberries especially in dry seasons this allows cost recovery starting at an appropriate time for the farmer RECOMMENDATIONS 21 e The design of this system was implemented based on the characteristics of mulberry cultivation For application on other crops will be necessary to redesign the system based on the conditions required for the same e It is recommended to promote and train about technically advanced irrigation systems particularly in cultures where artisanal inefficient irrigation methods that generate a waste water takes place e For proper operation of the system is advised to follow the instructions given in the user manual provided in Annex 1 e Before installing any type of irrigation technology should make an agronomic study this serves to determine the amount of water and type of irrigation in cultivation e You must install the necessary components to make the system work technicized excellent shape As methods that work with water from ditches that carry sediment you must install the necessary filters to clean and do not damage the system components e For good efficiency in sprinkler irrigation systems is recommended to program during the last hours of the afternoon or evening thus water loss by evaporation or by wind distortion
23. des con los dos m todos de riego 260 61 Ganancia 1 mes 2089 64 Costo de instalaci n 8 01 meses Tiempo de recuperaci n de la inversi n 8 meses Tabla 15 Periodo de recuperaci n de la inversi n 5 4 RAZ N BENEFICIO COSTO Ferefo gt 1 Proyecto aceptable 88 Costo 3127 26 2089 64 15 gt 1 39 Como la ras n beneficio costo es mayor que la unidad el proyecto es aceptable porque esto significa que el beneficio es de 1 5 por cada dolar invertido CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES e El presente trabajo es un sistema de riego por aspersi n tecnificado este ofrece al agricultor una optimizaci n del agua de riego reduciendo la mano de obra empleada y mejorando los ingresos econ micos para el propietario e Cuando el sistema se encuentra en funcionamiento permite aplicar una lamina de agua adecuada para el cultivo de mora dependiendo del tiempo seleccionado el agricultor sabr el intervalo de tiempo de la siguiente aplicaci n del riego 10 La operaci n del sistema es muy sencilla para el operador al ser un sistema tecnificado solo se debe de presionar los botones de mando y se ejecutara el riego el apagado es autom tico por lo que el tiempo empleado es muy corto con respecto al riego por surcos que se utilizaba anteriormente Como el rea de irrigaci n no es demasiada grande se trabaja con aspersores de baja presi n Al trabajar con este tipo de
24. educci n 1 0 10 Tabla 9 Accesorios en tuber as secundarias Hrs rama 1 0 22 m c a 31 Hrs rama 2 0 22 m c a 32 Hrs total 0 44 m c a 33 2 2 8 C LCULO DEL ESPESOR DE TUBER AS Para calcular el espesor se utiliza la ecuaci n 34 Indica el grosor que debe tener la tuber a P D e 2 nT 230 K Z P C 34 Tanto para la tuber a principal y secundaria se obtiene el resultado de e gt 1 00mm 35 Por lo tanto las tuber as comerciales son aptas para trabajar en el sistema 8 2 3 DISENO DEL SISTEMA DE BOMBEO Para la selecci n de la bomba se tiene que la altura manom trica total del sistema es de 24 22m c a y requiere un caudal de 2 3 m3 h La potencia necesaria se calcula con la siguiente ecuaci n __ Qb Hb 76 n _ 0 639 24 22 Pb 76s0 70 36 0 3 HP 37 2 4 DISE O DEL CONTROL DE NIVEL DEL AGUA DE RIEGO Se basa en los sensores de nivel tipo flotadores instalados en el tanque Nombre Altura rea Volumen Tiempo Sensor4 1 25m 6 3m 7 87 m 7 d as Sensor 3 0 60m 6 3 m 3 78 m 3 d as Sensor2 0 40m 6 3 m 2 53 m 2 d as Sensor 1 0 00m 6 3 m 0 m Tabla 10 Vol menes de agua censados 2 5 SELECCI N DEL DISPOSITIVO ELECTR NICO PROGRAMABLE Como mejor elecci n se opta por trabajar con un rel l gico programable PLR el cual es similar a un PLC pero de una gama menor Este disposi
25. eglected To set these dimensions is based on the optimization criteria material this involves minimizing or maximizing the value of a variable Equation 5 shows the representation of the total area of the tank as a function of a single variable A x x 4x 5 x 32x71 5 From this equation the absolute minimum value is determined by applying the criteria of the first and second derivative Y 1 26 m X 2 52 m X 2 52 m Figure 4 Dimensions of the reservoir tank 2 1 4 SIZING SAND TRAP As the reservoir tank the sand trap is dimensioned according to the required capacity of 8m3 hour also takes into account the water intake channel of 0 3 and 0 2 feet wide and high respectively the base b grit chamber will be 0 5 meters Q V A 6 Vo 7 Ac Initial velocity with which the particle enters the grit chamber 3 0 0022 seg O oom Vo 0 036 seg 8 L V t 9 From equation 9 is the length of the scraper l 0 037 seg 60 seg 2 20m 10 The height is calculated for a settling time of 60 seconds for better efficiency and height h is increased by 10 per meter of sand trap h Ve t 0 002 60 0 12m 12 17 ZONA DE SEDIMENTACI N ZONA DE ENTRADA 5 yy 0 32m 3 0 12m Figure 1 Dimensions of the sand trap 2 2 NETWORK DESIGN FOR DISTRIBUTION PIPE IRRIGATION WATER For the design of the pipe network must first note is
26. es que se utilizan en m todos de riego tecnificados sirven para controlar el funcionamiento de todo el sistema Permiten controlar tiempos de riego horas de encendido o apagado y otras funciones que se puede integrar al programador de acuerdo a las necesidades del cultivo 1 4 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE UN SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSION 1 4 1 VENTAJAS DEL SISTEMA e Se consigue regar terrenos ondulados o con demasiada pendiente sin necesidad de una nivelaci n Adem s se reduce el costo de mano de obra que se necesita para la aplicaci n del riego e Se aprovecha m s la superficie de cultivo ya que no hay que destinar parte del suelo a Canales y acequias porque el agua se conduce por tuber as e Es una forma de riego que se adapta muy bien a las primeras fases de desarrollo de los cultivos donde son necesarios riegos ligeros pero frecuentes Adem s se puede utilizar para proteger al cultivo contra heladas y temperaturas excesivas que reducen la producci n e Es un m todo eficaz para realizar un lavado de sales que se encuentren en la parte superficial del suelo e Se elimina el riesgo de erosi n en el suelo ya que se consigue una alta uniformidad en la aplicaci n tambi n se evita la p rdida de agua por percolaci n profunda 1 4 2 INCONVENIENTES DEL SISTEMA e Se genera un al alto valor econ mico en instalaciones iniciales dependiendo del tipo de riego por aspersi n que se instale tambi n se dan altos cos
27. have the pipeline P D E 230 K Z P C 34 For both the main branch line and the result is obtained e gt 1 00mm 35 Here for commercial pipes are suitable to work in the system 2 3 PUMPING SYSTEM DESIGN For the selection of the pump has to the total head of the system is 24 22mca and requires a flow rate of 2 3 m3 h The functions of the PLR in the irrigation system are based on an open loop control It is regarded as open loop because it works in terms of time 3 DEVELOPMENT AND IMPLEMENTATION OF THE SYSTEM 3 1 GENERAL OPERATING SYSTEM The system works by irrigation times and areas defined by user The selection of these variables depends on the level of water you have for this the three sensors in the tank is used to determine the time that can be selected Furthermore the sensor has low water level when this signal stops the system has to ensure the safety of the components of the pumping stage 3 2 PROGRAMMABLE PROGRAMMING ELECTRONIC As a PLR one of the most common used is the LOGO Siemens So this is the device used is of type 12 24 RC and also incorporate the necessary modules for programming all parameters of irrigation 20 3 2 1 PROGRAM PARAMETERS e Phase switch takes into account the state of the sensor at the zero level of the tank and see if the emergency stop is activated If the sensor does not send any signal or the emergency stop is activated the system will not tu
28. he speed data the diameter length density and viscosity of the fluid will have the following results Re 2 25217 4 2 52174 x 10 17 1 15 x10 p 03 8 7 0717 q025 0 025 18 31 1 Hrp 0 025 er ose 1 36m c a 19 2 2 3 HIGH LOSSES ON MAIN PIPE These losses are due to the accessories have to produce pipes and section changes direction for calculating the following equation is used First iteration L Qo S LH A Qi my us aes m LHIQo dvs dvs 22 7 0 30 0 12 2 72 8 99 0 02 0 27 18 2 0 33 0 11 2 00 5 97 0 02 0 36 2 0 63 50 71 y 14 9 gt 0 63 07165 A gasaa36 00259 Qu 0 303 0 0259 0 2771 Qiz 0 336 0 0259 0 3619 Second iteration L Qo Ss LH A Qi m tvs supuesto m ES Vs vs 22 7 0 27 0 14 3 17 11 46 0 002 0 27 18 2 0 36 0 17 3 10 8 57 0 002 0 36 50 63 30 07 3 20 04 50 63 0 0755 A 0 00204 1 85 20 042 Qu 0 2771 0 00204 0 27506 Qiz 0 3619 0 00204 0 36394 Third iteration L Qo S LH A Qi m l s s piisolo m ples It s lts 22 7 0 275 0 14 3 17 11 55 0 002 0 275 18 2 0 363 0 17 3 47 8 72 0 002 0 363 7 0 63 30 001 3 20 28 7 0 63 7 0 001 _ A aseo Qu 0 27506 0 0000266 0 2750334 Qiz 0 36394 0 0000266 0 363966 0 0000266
29. http www senninger com wordpress wp content uploads 201 1 10 Solid Set Catalog Spanish pdf 23 PLASTIGAMA 2008 Cat logos de divisi n agr cola Recuperado el 30 de Octubre de 2013 www plastigama com ec 24 LOGO SIEMENS 2003 Manual LOGO A5E00228594 01 Recuperado el 23 de Enero de 2014 http cache automation siemens com dnl z Q zQ10Dg5AAAA_16527461_HB Logo_s paf 25 Salazar Ren 2010 Sistemas de control Antolog a y manual de pr cticas Recuperado el 16 de Enero de 2014 http www cnad edu mx sitio matdidac md control sistemas pdf AUTOR Diego Armando Guaman Guaman Born in Ibarra Ecuador on 13 September 1986 He completed his secondary education at the College National Teodoro Gomez de la Torre where he earned a Bachelor of Science Mathematical Physics specialty He finished his studies at the Technical University in Northern Engineering in Mechatronics in 2014 Areas of interest Industrial automation robotics alternative energy industrial networks 23
30. iendo de estas se puede fijar el tiempo de riego caso contrario se activa una salida de error Tambi n se considera el estado del bot n de paro de emergencia si se activa se suspenden todas las funciones del sistema Para fijar otra condici n se debe desactivar el paro de emergencia y el sistema debe encenderse nuevamente para ejecutar otro tiempo de riego 3 3 TABLERO DE CONTROL DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSI N El tablero de control es la parte de interfaz mediante pulsadores entre el sistema de riego y el usuario permite la activaci n o finalizaci n del riego e indica los par metros que se est n ejecutando mediante indicadores visuales Adem s se encarga de alojar los dispositivos de conexi n control PLR y sus m dulos maniobra y protecci n Estos dos ltimos se encargan del control del circuito de potencia del sistema y permiten un correcto funcionamiento de la parte el ctrica 3 4 INSTALACI N DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSI N La instalaci n del sistema de riego por aspersi n se realiza de acuerdo a la siguiente descripci n e Construcci n de obra civil e Instalaci n de componentes hidr ulicos e Instalaci n del sistema de control 4 PRUEBAS Y AJUSTES DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSI N Las pruebas y ajustes del sistema se realizan para comprobar y poner en correcto funcionamiento los par metros establecidos en el dise o hidr ulico y de control Los par metros que se verifican y aju
31. irrigation channels because water is piped e It is a form of irrigation is well suited to the early stages of crop development where light but frequent irrigation is necessary It can also be used to protect the crop from frost and excessive temperatures that reduce production e tis effective for washing of salts that are in the topsoil method e The risk of erosion is released into the soil as high application uniformity is achieved water loss by deep percolation is also avoided 1 4 2 DISADVANTAGES OF SYSTEM e Ais generated by high economic value on initial installations depending on the type of sprinkler is installed are also given high costs in maintenance e You can apply when winds occurs as water dispersion distorts generating poor irrigation uniformity e You can have negative effects on the leaves flowers and fruits as when wet the aerial part of the plants increases the risk of disease development e Water should be clean and without large amounts of salt because some plants can suffer leaf burn 2 DESIGN AND PARAMETERS OF SPRINKLER IRRIGATION SYSTEM 2 1 GENERAL CONSIDERATIONS IRRIGATION SYSTEM The project is located in the San Diego Caranqui Parish Canton Ibarra Imbabura Province It has a water potential of the canal CARIYACU OVALO LA ESPERANZA with a provision of one hour per week irrigation water The flows having this ditch are variations but the minimum flow useful for irrigation
32. is around 1 67 1 s The total land area is 1222 34m2 and blackberry cultivation area range arms is approximately 852 36m2 texture sandy clay soils 2 1 1 PARAMETERS TO WATER First crop evapotranspiration ETc under standard conditions is calculated using the formula proposed by the FAO study 56 2006 ETc ETo x Kc 1 The reference evapotranspiration ETo is a parameter related to climate and expresses the evaporating power of the atmosphere 15 cultivo de referencia pasto Figure 1 Crop evapotranspiration For the calculation of ETo and Kc is performed by software CROPTWAT FAO average meteorological yearbooks Otavalo INAMHI station and data mulberry cultivation FAO 56 2006 study Pais Ecuador Estaci n Otavalo Altitud 2550 m Latitud 024 N z Longitud 7825 w y Temp Min Temp Max Humedad Viento Insolaci n Rad ETo ac T m s horas MJ m d a 21 5 82 03 85 89 21 6 81 0 4 85 89 21 9 81 0 3 87 9 6 21 8 83 0 3 83 87 221 81 0 3 89 82 21 1 80 0 4 8 7 74 21 6 7 0 5 9 4 74 221 74 0 5 7 0 226 73 0 6 8 4 228 78 05 87 223 81 0 3 9 4 217 84 0 3 Siembra 22 04 Cosecha 18 10 Nombre del Cult Mora Arbusto i I i I i i H i i J 020 f 0 20 os i os fom oo oo os I Altura de cult m I 7 50 opcbnal Figure 2 Curve Kc Blackberry As the Blackberry plant variety arms is evergreen an
33. ndidades entre 40 a 50 cm se toma el valor de Kc igual a 0 5 y la evapotranspiraci n de septiembre con 4 19mm d a que es el mes m s cr tico para el cultivo ETc 2 1 mm dia 2 El valor de la ETc indica que el cultivo de mora requiere una l mina de 2 1 mm de agua por d a repartida uniformemente en el rea cultivada Esta l mina debe ser proporcionada a trav s de la lluvia natural o del riego 2 1 1 1 REQUERIMIENTO DE AGUA DEL CULTIVO REQ Es la l mina de agua adicional por d a que necesita el cultivo Para el c lculo se basa en el tipo de riego empleado en este caso es el riego por aspersi n ETC PE rre 3 La precipitaci n efectiva PE se refiere a la fracci n de volumen h drico aprovechado por la planta del total de las lluvias Para el c lculo de la PE tambi n se utiliza el software CROPWAT y los datos de precipitaci n de los anuarios meteorol gicos Estaci n Otavalo M todo Prec Ef M todo USDA S C Precipit Prec efec mm Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Noviembre Diciembre Total Tabla 2 Calculo de la precipitaci n efectiva Como la mayor evapotranspiraci n se encuentra en septiembre el valor de la precipitaci n efectiva para este mes es de 36 9 mm por mes 1 23 mm dia Puesto que se aplicara un sistema de riego por aspersi n se utiliza la eficiencia m nima que
34. o del agua sobre todo en el rea de riego es por esto que en la actualidad se impulsa desde el gobierno el uso de sistemas tecnificados que mejoren la eficiencia del riego para disminuir la cantidad de agua empleada en estas tareas Dentro de este tipo de sistemas los m s difundidos son el riego por aspersi n y goteo estos dos m todos pueden ofrecer entre el 80 y 95 de eficiencia es por eso que cualquiera de estos se puede aplicar tanto a grandes extensiones de cultivos como a peque os productores artesanales En nuestro pa s existe una gran cantidad de peque os agricultores que se dedican al cultivo artesanal de mora sobre todo en la zona interandina del Ecuador pero al no tener m todos de riegos eficientes la mayor a de estos agricultores disminuyen su producci n sobre todo en pocas de sequ a El presente trabajo comprende el dise o y la implementaci n de un sistema de riego por aspersi n que permite satisfacer las necesidades h dricas de un cultivo de mora de aproximadamente 850m Para cumplir con esta demanda el sistema se dise a para trabajar con agua proveniente de la acequia de riego CARIYACU 1 SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSION 1 1 TIPOS DE SISTEMA POR ASPERSI N Estos sistemas pueden clasificarse de distintas formas pero la forma m s conveniente puede ser considerando la estructura de instalaci n seg n esto se clasifican en estacionarios y de desplazamiento continuo e Estacionarios
35. omponent to the uptake of water is intended for the removal of sand and solids that are suspended in the irrigation canals and rivers 3 Pump set Is the hydraulic power source which provides sufficient flow to a pressure suitable for proper operation of the sprinklers 4 Hydraulic Filters Serve to deliver fluid to the system free of impurities which could damage the elements of the pumping stage also prevent blockages in hydraulic installation accessories 5 Solenoid Are devices designed to open and close the flow of fluid in ducts which are generally closed pipes 6 In sprinkler irrigation systems pipelines are the components that carry water from the pump outlet to the sprinklers 7 Sprinklers Are the devices responsible for the distribution of irrigation water as rain with a high degree of uniformity and proper spray jet 8 Programmable electronic devices Are components that are used in irrigation methods enteched used to control the operation of the entire system Allows you to control watering times hours of on or off and other functions that can be integrated programmer according to crop needs 1 4 ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF A SPRINKLER IRRIGATION SYSTEM 1 4 1 ADVANTAGES OF THE SYSTEM e The water gets too steep or hilly terrain without leveling Besides the cost of labor is needed for the application of irrigation is reduced e Acreage is fail but not because you have to use part of the soil and
36. onal Teodoro G mez de la Torre donde obtuvo el t tulo de Bachiller en Ciencias especialidad F sico Matem tico Termin sus estudios en la Universidad T cnica del Norte en la carrera de Ingenier a en Mecatr nica en el a o 2014 reas de inter s Automatizaci n Industrial rob tica energ as alternativas redes industriales UNIVERSIDAD TECNICA DEL NORTE FACULTAD DE INGENIERIA EN CIENCIAS APLICADAS CARRERA DE INGENIER A EN MECATR NICA SCIENTIFIC REPORT TEMA SPRINKLING IRRIGATION SYSTEM FOR CROP BLACKBERRY CRAFT AUTHOR DIEGO ARMANDO GUAM N GUAM N DIRECTOR ING H CTOR SILVA G IBARRA ECUADOR SEPTIEMBRE 2014 13 SPRINKLING IRRIGATION SYSTEM FOR CROP BLACKBERRY CRAFT Diego Armando Guaman Guaman Universidad T cnica del Norte Carrera de Ingenieria en Mecatr nica Ibarra Ecuador diego_arm19 hotmail com diego arm19 gmail com Summary The work described below is intended to provide a method for easy application and greater efficiency in irrigation work with craft farmers blackberry The plantation is located in the province of Imbabura Ibarra Canton parish Caranqui Sector San Diego neighborhood The project promoter appropriate water management through a modernized irrigation system spraying through the integration of hydraulic electrical and control systems that facilitate irrigation for plants The design and implementation of the system set out below is based on agronomic pa
37. rameters of blackberry crop evapotranspiration and water requirements that have this type of planting INTRODUCTION In recent years has been taking a major concern due to mismanagement of water especially in the area of irrigation which is why today is driven by the government s use of technically advanced systems to improve irrigation efficiency to reduce the amount of water used in these tasks Within this type of the most widespread systems are sprinkler and drip irrigation these two methods can provide between 80 and 95 efficiency is why any of these can be applied to both large areas of crops as small craft producers In our country there is a lot of small farmers engaged in handmade mulberry cultivation especially in the inter zone Ecuador but having no efficient irrigation methods most of these farmers reduce their production especially in times of drought This work includes the design and implementation of a sprinkler system that meets the water needs of a growing arrears of approximately 850m2 To meet this demand the system is designed to work with water from the irrigation canal CARIYACU 14 1 SPRINKLER IRRIGATION SYSTEMS 1 1 TYPES OF SPRINKLER SYSTEM These systems can be classified in different ways but the most convenient way may be considering installation structure accordingly are classified as stationary and continuous scrolling e Stationary They remain motionless during the irrigation perio
38. rn on e Signal level sensors depending on this you can set the watering time otherwise an error output is activated It is also considered the status of the emergency stop button If enabled all system functions are suspended To set another condition you must disable the emergency stop and the system must be switched back to run another run time 3 3 CONTROL BOARD OF SPRINKLER IRRIGATION SYSTEM The control panel is part of interface using pushbuttons between the irrigation system and the user allows the activation or termination of irrigation and indicates the parameters that are running through visual indicators Also charged is responsible for connecting devices control PLR and modules switching and protection These two are responsible for the control circuit of the system and allow proper operation of the electrical part 3 4 INSTALLATION OF IRRIGATION SYSTEM SPRINKLER The installation of the sprinkler system is done according to the following description e Construction of civil works e Installation of hydraulic components e Installing the Control System 4 TESTS AND ADJUSTMENTS OF SPRINKLER IRRIGATION SYSTEM The testing and system settings are performed to verify proper operation and put in the parameters of the hydraulic design and control The parameters are checked and adjusted are e Pressure at the pump e Pressure in the sprinklers e Volume Spray e Rated operational current e Parameters of
39. stan son e Presi n en la bomba e Presi n en los aspersores e Volumen de aspersi n e Corriente nominal de funcionamiento e Par metros del programa de control 5 COSTOS DE IMPLEMENTACI N El an lisis del costo de implementaci n se realiza para conocer la factibilidad en implementar el sistema de riego por aspersi n Para el correcto an lisis se divide en costos directos e indirectos 5 1 COSTOS DIRECTOS E INDIRECTOS Detalle Valor USD Costo de material de obra civil 470 75 Costo de material hidr ulico 349 25 Costo de material el ctrico 680 39 Costo de mano de obra 500 00 Costo de materiales varios 49 25 TOTAL 2049 64 Tabla 11 Costo total directo Detalle Meses Valor U USD bhris Agua 1 6 00 6 00 Lus 3 3 00 9 00 Tel fono 5 2 00 10 00 Asesorias 1 15 00 15 00 TOTAL 40 00 Tabla 12 Costo total indirecto 5 2 COSTO TOTAL DEL PROYECTO Detalle Valor USD Costo directo del proyecto 2049 64 Costo indirecto del proyecto 40 00 TOTAL 2089 64 Tabla 13 Costo total del proyecto 5 3 TIEMPO DE RECUPERACION DE LA INVERSION Se realiza de acuerdo al an lisis de producci n del riego por surcos y aspersi n en los a os 2013 y 2014 respectivamente Detalle Ganancia neta anual Riego por surcos 2061 00 USD Riego por aspersi n 3127 26 USD Ganancia adicional 1066 26 USD Tabla 14 Utilida
40. stos deben trabajar de una forma adecuada para lograr una mayor eficiencia al momento de aplicar el riego A continuaci n se detallan los principales componentes del sistema 1 Fuente de abastecimiento de agua Pueden ser r os acequias estanques o cualquier otra fuente que suministre la cantidad de agua necesaria para el riego 2 Desarenador Es el primer componente para la captaci n de agua est destinado a la remoci n de las arenas y s lidos que est n en suspensi n en los canales de riego y r os 3 Equipo de bombeo Es la fuente de energ a hidr ulica que suministra el suficiente caudal a una adecuada presi n para el correcto funcionamiento de los aspersores 4 Filtros hidr ulicos Sirven para entregar al sistema un fluido libre de impurezas que puedan deteriorar los elementos de la etapa de bombeo adem s evitan obstrucciones en los accesorios de una instalaci n hidr ulica 5 Electrov lvulas Son dispositivos dise ados para abrir y cerrar el flujo de un fluido en conductos cerrados que generalmente son tuber as 6 Tuber as En los sistemas de riego por aspersi n las tuber as son los componentes que llevan el agua desde la salida de la bomba hasta los aspersores 7 Aspersores Son los dispositivos encargados de la distribuci n del agua de riego en forma de lluvia con un alto grado de uniformidad y una pulverizaci n adecuada en el chorro 8 Dispositivos electr nicos programables Son component
41. tas 2 1 3 DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE RESERVORIO Para estas medidas se toma en cuenta el caudal requerido para llenar un tanque reservorio de 8m Como se tiene una hora de agua cada semana se debe trabajar con un caudal de 8m3 hora Para dimensionar se considera que el reservorio es de base cuadrada sin tapa y se desprecia el espesor del material de construcci n Para establecer estas dimensiones se fundamenta en los criterios de optimizaci n de material esto implica en minimizar o maximizar el valor de una variable La ecuaci n 5 muestra la representaci n del rea total del tanque en funci n de una sola variable A x x 4x 5 x 32x71 5 A partir de esta ecuaci n se determina el valor m nimo absoluto aplicando los criterios de la primera y segunda derivada Y 1 26 m X 2 52 m Figura 4 Dimensiones del tanque reservorio 2 1 4 DIMENSIONAMIENTO DEL DESARENADOR Al igual que el tanque reservorio el desarenador se dimensiona de acuerdo al caudal requerido de 8m3 hora adem s se toma en cuenta el canal de entrada de agua de 0 3 y 0 2 metros de base y altura respectivamente la base b del desarenador ser de 0 5 metros Q Vx A 6 n 2 7 Velocidad inicial con que entra la particula al desarenador _ 0 0022 seg _ m Vo 0 036 seg 8 0 06 m2 L V t 9 A partir de la ecuaci n 9 se encuentra la longitud del desarenador l 0 037 seg 60 seg 2 20m 10
42. tivo es el encargado de activar o no el tiempo seleccionado por el usuario esto depende del nivel de agua que se tenga en el tanque Las funciones del PLR en el sistema de riego se basan en un control de lazo abierto Es considerado como lazo abierto porque trabaja en funci n de tiempos 3 DESARROLLO E IMPLEMENTACI N DEL SISTEMA 3 1 OPERACI N GENERAL DEL SISTEMA El sistema trabaja mediante tiempos y zonas de riego definidos por el usuario La selecci n de estas variables depende del nivel de agua que se tenga para esto los tres sensores ubicados en el tanque sirven para determinar los tiempos que se puede seleccionar Adem s se tiene el sensor de nivel bajo de agua cuando se tenga esta se al el sistema se detiene para garantizar la seguridad de los componentes de la etapa de bombeo 3 2 PROGRAMACI N DEL DISPOSITIVO ELECTR NICO PROGRAMABLE Como se utiliza un PLR uno de los m s utilizados es el LOGO de Siemens Por lo tanto este es el dispositivo a utilizarse es de tipo 12 24 RC y adem s se incorporar los m dulos necesarios para programar todos los par metros de riego 3 2 1 PAR METROS DEL PROGRAMA e Etapa de encendido toma en cuenta el estado del sensor situado en el nivel cero del tanque y considera si el paro de emergencia se encuentra activado Si el sensor no env a ninguna se al o el paro de emergencia est activado el sistema no se enciende e Se ales de los sensores de nivel depend
43. tos en el mantenimiento e No se puede aplicar cuando se produce fuertes vientos ya que distorsiona la dispersi n del agua generando una mala uniformidad en la irrigaci n e Puede tener efectos negativos sobre las hojas flores y frutos ya que al humedecerse la parte a rea de las plantas aumenta el riesgo de desarrollo de enfermedades e El agua debe ser limpia y sin grandes cantidades de sales porque algunas plantas pueden sufrir quemaduras en las hojas 2 DISE O Y PAR METROS DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSI N 2 1 CONSIDERACIONES GENERALES DEL SISTEMA DE RIEGO El proyecto se encuentra ubicado en el barrio San Diego Parroquia Caranqui del Cant n Ibarra Provincia de Imbabura Cuenta con un potencial h drico de la acequia CARIYACU OVALO LA ESPERANZA con una disposici n de una hora de agua de riego por semana Los caudales que presenta esta acequia son muy variantes pero el caudal til m nimo para el riego esta alrededor de 1 67 lt s El rea total del terreno es de 1222 34m2 y el rea de cultivo de mora variedad brazos es de 852 36m2 aproximadamente con una textura de suelo arenoso arcilloso 2 1 1 PAR METROS DE RIEGO Primeramente se calcula la evapotranspiraci n del cultivo ETc bajo condiciones est ndar seg n la f rmula propuesta por el estudio de la FAO 56 2006 ETc ETo Kc 1 La evapotranspiraci n de referencia ETo es un par metro relacionado con el clima y expresa el poder e
44. vaporante de la atm sfera cultivo de clima referencia AA pasto Figura 1 Evapotranspiraci n del cultivo Para el c lculo de la ETo y Kc se realiza mediante el software CROPTWAT de la FAO el promedio de los anuarios meteorol gicos de la estaci n Otavalo del INAMHI y los datos del cultivo de mora del estudio FAO 56 2006 Pa s Ecuador Estaci n Otavalo Altitud 2550 m Latitud 024 N xf Longitud 78 25 w x Mes Temp Min Temp Max Humedad Viento Insolaci n Rad ETo T amp m s horas Mi n dia _ mm dia Enero 21 5 82 03 85 Febrero 83 21 6 el 04 85 Marzo 88 21 9 el 03 ez p az Abril 36 21 8 83 03 a3 P Mayo 87 221 81 03 89 ae Junio 82 21 1 80 04 87 206 Julio 74 21 6 77 05 94 is Agosto 74 221 74 05 a7 Mam Septiembre 70 226 73 06 101 249 Octubre 84 28 78 05 95 at Noviembre 87 223 el 03 30 Diciembre 34 21 7 84 03 83 Tabla 1 Calculo de evapotranspiraci n del cultivo Nombre del Cult Mora Arbusto Siembra 22 04 Cosecha 18 10 i 1 05 i E I 030 H 050 i finde tempore total i 180 desarrollo j I Prof radicular a m ia Agotam cr tico fracci n i F respuesta rend 0 80 0 30 i i I I i Altura de cult m 7 50 opcional Figura 2 Curva Kc de la mora Como la planta de mora variedad brazos es perenne y tiene ra ces ramificadas en profu
Download Pdf Manuals
Related Search