Manual de obras menores de riego 1996

COMITÉ EDITOR
JOSÉ ANTONIO BUSTAMANTE G.
ERNESTO SCHULBACH E.
MARIA LORETO MERY C.
HERIBERTO PINTO R.
ENRIQUE SANHUEZA B.
DISEÑO TÉCNICO
JOSE LUIS GOMEZ A.
ANA MARÍA BUSTAMANTE V.
REVISORES
MIGUEL ANDRADE M.
RODOLFO BAUER H.
MIGUEL ANGEL GUAJARDO R.
LORETO SAGARDÍA A.
MANUEL SILVA G.
ARTE Y DISEÑO
MARÍA ANTONIA DIAZ E.
PATRICIA ARTIGAS A.
FOTOGRAFIAS
ARCHIVO CIREN
AGRO RIEGO
VINILIT DURATEC
INVERSIONES PORTEZUELO S. A.
HACIENDA SAN VICENTE, LOS ANDES
IMPRESOR
EDITORIAL ANTÁRTICA S.A.
REGISTRO PROPIEDAD INTELECTUAL N° 97.388
ISBN N° 956 - 7153 - 17 – 5
PUBLICACIÓN CIREN N° 111
INDICE
PRESENTACION.......................................................................................................................................6
PROLOGO ..................................................................................................................................................9
INTRODUCCION ....................................................................................................................................11
CAPITULO 1
EMBALSE DE REGULACION CORTA...............................................................................................15
CAPITULO 2
EMBALSE DE REGULACION INTERANUAL ..................................................................................77
CAPITULO 3
POZO DE CAPTACION DE AGUAS SUBTERRANEAS.................................................................119
CAPITULO 4
SISTEMA DE RIEGO CON ELEVACION MECANICA .................................................................169
CAPITULO 5
SISTEMAS DE RIEGO CALIFORNIANO.........................................................................................211
CAPITULO 6
SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSION ........................................................................................235
CAPITULO 7
SISTEMAS DE RIEGO POR GOTEO ................................................................................................285
CAPITULO 8
SISTEMAS DE RIEGO POR MICROASPERSION ..........................................................................325
BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................................335
INDICE GENERAL ...............................................................................................................................339
PROLOGO
La presente publicación, denominada Manual de Obras Menores de Riego, es una actualización y
complementación del Manual de Estándares Técnicos y Económicos de Obras Menores de Ríego, que formó
parte del estudio de la Corporación de Fomento de la Producción, CORFO, 'Análisis y Evaluación de
Necesidades de Crédito de Inversión y Producción en las Areas Habilitadas con Obras Menores de Regadío",
Primera Etapa, realizado el año 1986.
La Corporación de Fomento de la Producción encargó en el año 1984 al Centro de Información de Recursos
Naturales, CIREN - CORFO, la ejecución del estudio antes mencionado, incluyendo el presente manual
El objetivo de este manual es difundir información técnica y económica relacionada con algunas obras
menores de riego que permita, por una parte, apoyar a los inversionistas privados en la toma de decisiones, de
modo de disminuir sus riesgos inherentes a la inversión, y por otra parte, servir a CORFO para evaluar
solicitudes de créditos que contemplen estas obras menores de riego.
Los aspectos más relevantes de los resultados del manual son los siguientes.
Se ha recopilado información relacionada con las normas y criterios de diseño de embalses de regulación
corta y embalses de regulación ínteranual que existen en nuestro país. Además, se han establecido curvas de
costos para todo el rango de diseño de dichas obras de acumulación de aguas.
En lo que se refiere a pozos de captación de aguas subterráneas, se ha actualizado la información técnica y de
costos disponible al año 1977, que corresponde a la elaborada por CORFO en el año 1972.
Existe en la actualidad, gran cantidad de bibliografías y normas que se refieren a captacíones con planta d
ebombeo pero la información entregada por este manual se refiere específicamente a instalaciones de riego
mecánico, estableciéndose costos para el rango de diseño más frecuente y basados en la realidad existente en
nuestro país, especialmente en lo que se refiere a fabricación de equipos de bombeo y características de las
instalaciones.
En lo que se refiere a los sistemas de riego presurizados, o sea, riego por aspersión, goteo y mícroaspersíón,
este manual pretende entregar una visión técnica y económica que permita al inversionista evaluar
adecuadamente los riesgos que significa cambiar la tecníficacíón del regadío de su predio.
Las distintas secciones del manual tienen los objetivos que se indican a continuación.
En la sección A, "Definición de la Obra ", se da una definición técnica de la obra indicando su utilización
específica.
En la sección B, "Características Técnicas de la Obra Física ", se indican las partes físicas que componen las
obras, señalando sus características técnícas y su funcionamiento, y también, sus ventajas y desventajas.
En la sección C, "Normas y Criterios Constructivos y de Diseño", no se pretende incluir todas las normas v
criterios existentes en la hidráulica, mecánica de suelos, resistencia de materiales, etc., sino señalar las normas
y criterios de diseño, más relevantes y usadas en la práctica de la Ingeniería, y las normas y criterios
constructivos que inciden en el diseño de las obras de riego contempladas.
En la sección D, "Disposiciones Típicas de la Obra " se establecen las disposiciones típicas de los
componentes de la obra de riego, con sus respectivos planos y especificaciones, cuando fue necesario. Dado
el amplio rango de diseño de estas obras menores de riego, las disposiciones típicas son absolutamente
necesarias para poder determinar costos.
En las secciones E y F, "Cubicación de las Obras Típo-y "Costos de Inversión de las Obras Tipo' se
determinan, como sus nombres lo indican, las cubícacíones y los costos de Inversión en base a dichas
cubícaciones, cotizacíones y lista de precios unitaríos actuales.
Finalmente, en la sección G, "Costos Anuales", se entregan los costos anuales de operación, mantenímiento
y reposición que permiten efectuar evaluacíones económicas privadas.
La preparación de este Manual fue responsabilidad del Centro de Información de Recursos Naturales,
CIREN, bajo la coordinación del Ingeniero Civil Sr. José Luis Gómez Avendaño.
Los Capítulos VI, VII y VIll que se refieren a instalaciones de riego por aspersión, goteo y microaspersíón
fueron revisados por el Ingeniero Agrónomo Sr. Zví Lavi, ex- Jefe del Departamento de Eficiencia de
Irrigación del Ministerio de Agricultura de Israel. Los textos de dichos capítulos contienen cálculos
hidráulicos, recomendaciones y comentarios hechos por el Sr. Lavi.
El contenido de este Manual ha sido revisado y aprobado por la Comisión Nacional de Riego.
INTRODUCCION
En el presente texto se incluyen los estándares técnicos y económicos de las siguientes obr menores de riego,
en los capítulos que se indican:
Capítulo 1: Embalse de Regulación Corta.
Capítulo 2: Embalse de Regulación Interanual.
Capítulo 3: Pozo de Captación de Aguas Subterráneas.
Capítulo 4: Sistema de Riego con elevación mecánica.
Capítulo 5: Sistema de Riego Californiano.
Capítulo 6: Sistema de Riego por aspersión.
Capítulo 7: Sistema de Riego por goteo.
Capítulo 8: Sistema de Riego por microaspersión.
Las características comunes a estas obras son que se trata de obras de tipo predial y cuyo costo no debe
superar el equivalente a 12.000 Unidades de Fomento Reajustables (U.F.) para el caso de agricultores
individuales y 24.000 U.F. para el caso de organizaciones de usuarios.
Las materias tratadas en cada uno de los capítulos se refieren a lo menos a lo siguiente:
A.
B.
C.
D.
Definición de la Obra
Características Técnicas de la Obra Física.
Normas y Criterios Constructivos y de Diseño.
Disposiciones Típicas de la Obra.
Planos de las Obras Tipo
Especificaciones de las Obras Tipo
E. Cubicación de las Obras tipo
F. Costo de Inversion de las Obras tipo
G. Costos Anuales
Este manual no es un texto de estudio, ni tampoco puede sustituir la experiencia y el buen criterio que deben
ser parte integral del arte de la ingeniería. Las normas, criterios de diseño y disposiciones típicas tienen por
objeto obtener una solución rápida del dimensionamiento la obra menor de riego que permita definir sus
características técnicas y determinar sus costos aproximados, a fin de conocer el orden de magnitud de la
inversión. En ningún caso, este manual pretende reemplazar los estudios y diseños de ingeniería que deberán
ejecutar posteriormente los consultores o profesionales especialistas para la realización de proyectos.
Todos los costos determinados se expresan en dólares americanos a la tasa de cambio 1 US$=$395,53
observada el día 31 de Agosto de 1995. El valor de 1 U.F. a considerar pa el día 31 de Agosto de 1995 es de
$ 12.079,45.
Capítulo I
EMBALSE DE REGULACION CORTA
A. DEFINICION DE LA OBRA
El embalse de regulación corta es una obra predial que permite la acumulación de agua de riego para la
regulación nocturna o de fin de semana.
En los embalses de regulación nocturna se acumula el agua de riego durante la noche y se utiliza al día
siguiente con mayor eficiencia, puesto que se evitan las grandes pérdidas de agua por riego nocturno. En
estos embalses se acumula agua durante 12 ó 14 horas en la noche, para entregarla en 12 ó 10 horas de riego
diurno efectivo. Los embalses de regulación de fin de semana permiten, además de acumular agua durante la
noche, almacenar el volumen de agua que se recibe durante las 24 horas del día domingo y entregarla en
forma díurna durante los seis días siguientes.
B. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA OBRA FISICA
Los embalses de regulación corta son estructuras hidráulicas que se componen generalmente de las siguientes
obras:
G
G
G
G
G
Poza de Inundación
Muros
Decantador
Obras Anexas de Entrega
Obras Anexas de Toma y Rebaíse
POZA DE INUNDACION
La poza de inundación o cubeta es la cavidad donde se acumula el agua de riego en el embalse. En general, la
poza se excava en la zona de inundación y en su perímetro se construyen muros en terraplén, utilizando el
material proveniente de los cortes en el terreno (Ver Figura I-01).
MUROS
Los muros del embalse se construyen de tierra, de sección trapecial, con un coronamiento de ancho adecuado
y con taludes de pendiente definida, de acuerdo a la naturaleza del material que formará el terraplén.
DECANTADOR
El decantador es una obra hidráulica especialmente diseñada para mantener el agua de riego que se entregará
al embalse a una velocidad reducida, durante un intervalo suficiente, para que la materia suspendida se
deposite gravitacionalmente, lo que permite la eliminación de las partículas sólidas contenidas en el agua.
Esta obra es físicamente un estanque alargado, construido en tierra, sin revestir, de sección trapecial y de
ancho variable que aumenta en el sentido del escurrimiento. En la parte inferior y en toda su longitud, se
construye una canaleta revestida para facilitar la remoción automática de los sedimentos, sin que se produzca
erosión en los taludes (Ver Figura I-02).
OBRAS ANEXAS DE ENTREGA
Las características de las obras anexas de entrega o alimentación pueden ser diferentes, si la entrega del agua
al embalse es directa, desde el canal alimentador o a través de un decantador. En el primer caso, la obra
puede consistir simplemente en una estructura de derivación, en la cual se instalan compuertas en el ramal
saliente hacia el embalse y en el pasante del canal alimentador, más la tubería de entrega propiamente tal
hasta la cubeta del embalse (Ver Figura I-03). En el caso de entrega a un decantador, dicha obra deberá tener
además de las dos compuertas y de la tubería de entrega hasta la entrada al decantador, un embudo de entrada
revestido para evitar que existan remolinos laterales en contacto con los taludes de tierra del decantador (Ver
Figura I-04).
OBRAS ANEXAS DE TOMA Y REBALSE
Las obras anexas de torna y rebaise consisten en una estructura común para descargar agua, desde el embalse
a los canales de distribución del predio, y para evacuar los excesos de agua desde el embalse. Estas obras
pueden consistir en algunas de las siguientes estructuras:
G
Una canalización de hormigón armado que corte el muro del embalse, con una compuerta de fondo sobre
la cual se construye una cortina que actúa como vertedero de rebalse.
G
Una torre circular, ubicada dentro del embalse, que consiste en un muro de hormigón armado, de eje
circular, que funciona como vertedero, y una compuerta de fondo que conecta la toma en el embalse con
la tubería de descarga, que se instala bajo el muro hacia el exterior (Ver Figura I-05).
En el caso que se contemple la construcción de un decantador, la obra anexa puede consistir en una torre
circular, compuesta de dos muros de hormigón armado concéntricos, ubicada en la sección final del
decantador, en la cual el anillo cilíndrico exterior está comunicado con el embalse mediante una tubería, y el
cilindro interior está conectado con el canal de descarga hacia el exterior. Entre el anillo cilíndrico exterior y
el cilindro interior, se instala un sistema de compuerta doble, que permite vaciar el decantador y descargar
agua desde el embalse. Estando cerrada la compuerta, el caudal que llega al decantador lo llena y luego
rebalsa por sobre el muro exterior, cayendo a través del espacio anular hacia el embalse. De este modo se
empieza a llenar el embalse, subiendo su nivel junto con el del sector anular, hasta que alcanza la cota normal
de aguas máximas del embalse y comienza a rebalsar por sobre el muro interior, cayendo a través del cilindro
hueco o hacia la tubería de descarga. Para vaciar el decantador y el embalse se procede, en primer lugar,
abriendo la compuerta hasta el nivel que permita comunicar el decantador con la descarga, para vaciar las
aguas con los sedimentos que se hayan decantado; posteriormente se levanta más la compuerta hasta descubrir
el orificio que comunica al sector anular con'la tubería de descarga, permitiendo vaciar el embalse en forma
controlada (Ver Figura I-06).
Los embalses pueden tener las más variadas formas, desde circulares a triangulares, siendo las más comunes
de forma rectangular y cuadrada. La forma de los embalses depende de su ubicación en el predio, respecto al
apotreramiento, caminos y canales existentes. También depende de su emplazamiento respecto a la
topografía o microrelieve del predio, siendo a veces conveniente trazar muros de ejes curvos.
El emplazamiento de un embalse de regulación corta de un predio se elige mediante planos topográficos, con
curvas de nivel cada 0,50 m como mínimo, de modo que sea factible acumular el volumen de agua requerido
con el mínimo volumen de tierra en sus muros, o sea con una relación agua/muro aceptable. Además se debe
tener presente, que la incorporación de un embalse en el sistema de riego del predio, significa que una vez
construida la obra, habrá una superficie con riego directo desde el canal de entrada al predio y una superficie
con riego desde el embalse o indirecto; por lo tanto, el embalse debe emplazarse de modo que deje bajo cota
de riego el porcentaje de superficie necesario (58% de la superficie en predios con embalses de regulación
nocturna de 14 horas y 64% de la superficie en predios con embalses de regulación de 38 horas). Al elegir el
emplazamiento, se debe tomar en consideración también que el punto de entrega más alejado pueda recibir el
agua con un retardo inferior a dos horas, a contar de inicio de la entrega desde el embalse.
C. NORMAS Y CRITERIOS CONSTRUCTIVOS Y DE DISEÑO
Para el proyecto de embalse de regulación corta, se deberá considerar a lo menos las norma y criterios de
diseño y los aspectos constructivos que afectan al diseño, que se especifican continuación:
VOLUMEN DE ACUMULACION
El volumen de acumulación necesario de un embalse es equivalente al caudal del mes de máxima dotación
para el área a regar en el predio, almacenado durante el número de horas de acumulación nocturna o de fin de
semana considerado. Además el embalse se deberá emplazar en el predio de modo que exista una superficie
suficiente para el riego indirecto desde dicho embalse.
Por ejemplo, para un área de 100 ha se tiene una dotación de 120 l/seg (tasa de l,2 l/Seg/ha) los embalses de
regulación corta deberán tener los siguientes volúmenes de acumulación (Va) y las superficies bajo riego que
se indican:
a) Regulación nocturna de 14 horas
Va = 14 x 3,6 x 120 = 6.048 m3
(1 l/seg = 3,6 m3/hora)
Superficie de riego indirecto con embalse = 14/24 de 100 ha = 58,3 ha
b) Regulación de 38 horas (nocturna + día domingo)
Va = 38 x 3,6 x 120 = 16.416 m3
Superficie riego indirecto con embalse
64% de 100 ha = 64 ha
En Chile, los proyectos de embalses con volúmenes de acumulación superiores a 50.000 m3 deben ser
aprobados por la Dirección General de Aguas del Ministerio de Obras Públicas (Código de Aguas Art. 294).
Además, la Comisión Nacional de Riego ha establecido las siguientes normas para el dimensionamiento de
embalses de regulación nocturna:
G
Si el caudal disponible con 85% de seguridad es continuo, se supondrá que se utiliza para riego directo
durante 10 horas diarias y que se acumulará en el embalse durante las 14 horas restantes.
G
Si el caudal disponible con 85% de seguridad se obtiene mediante un sistema de turnos, se deberá
precisar la duración total del turno, el tiempo de riego que corresponde al predio, y el día y hora a la cual
recibe el turno. El dimensionamiento del embalse se efectuará considerando como máximo 14 horas de
acumulación durante cada noche incluida en el turno, las horas restantes se supondrán de riego directo
diurno.
El dimensionamiento de embalses reguladores de fin de semana se regirá por las siguientes normas:
G
Si el caudal disponible con 85% de seguridad es continuo, se supondrá que se utiliza para riego directo
durante 1 8 horas del día Sábado y que se acumulará en el embalse durante las 6 horas restantes, las 24
horas del Domingo y 6 horas del Lunes.
G
Si el caudal disponible con 85% de seguridad se obtiene mediante un sistema de turnos, se deberá
precisar la duración total del turno, el tiempo de riego que corresponde al predio, y el día y hora a la cual
recibe el turno. El dimensionamiento del embalse se efectuará considerando como máximo 36 horas de
acumulación, durante cada fin de semana, incluido en el turno; las horas restantes se supondrán de riego
directo diurno.
PROFUNDIDAD MINIMA
La profundidad mínima del agua en el embalse deberá ser de 0,50 m a fin de evitar el crecimiento de
vegetación en el fondo.
REVANCHA
Se deberá dejar una revancha, por razones de seguridad, entre el coronamiento del muro y la superficie del
agua en el embalse, a su nivel de aguas máximas, para evitar el rebasamiento del muro por efecto de oleaje
fuerte anormal, o por mal funcionamiento de las obras de entrega, o vertedero que aumenten el nivel de las
aguas sobre lo previsto. Además esta revancha constituye un factor de seguridad contra asentamientos en el
muro mayores que los calculados. El oleaje fuerte anormal puede resultar de vientos sostenidos de alta
velocidad en una dirección crítica. La altura de la ola depende de la velocidad del viento, de su duración, de
la distancia dentro de la superficie del embalse en que puede actuar, de la profundidad del agua, del ancho del
embalse y de la inclinación y textura de los taludes del muro. Debido a que no existen datos específicos sobre
la altura de las olas en embalses, ni lo que sube el agua cuando ellas chocan con una superficie inclinada, la
determinación de la revancha requiere criterio y la consideración de factores locales. Si se considera el rango
de tamaños de los embalses de regulación corta, se estima suficiente dejar una revancha de 0,50 m a 0,70 m.
PROYECTO DEL MURO DE TIERRA
Para el proyecto del muro de tierra se deben aplicar las normas y técnicas de la mecánica de suelos, y se
requieren los correspondientes análisis de materiales para el muro y sus fundaciones. Sin embargo, para
muros de alturas inferiores a 4 m se podrán disminuir estas exigencias, siempre que los materiales a usar en el
muro sean homogéneos y de naturaleza arcillo - arenosos, o arcillosa con grava. En estos casos, el talud de
aguas arriba (interior) debe ser como mínimo de 2:1 y el de aguas abajo de 1,5: 1, y el ancho mínimo de
coronamiento debe ser igual a 0,80 m más el 50% de la altura de muro. Debido a que en las regiones V, VI y
Metropolitana el suelo de fundación para embalses más representativo es la granodiorita descompuesta, se
recomienda un talud interior de 2,5:1 y un talud exterior de 2:1 para alturas de muro inferiores o iguales a 5
m.
Cuando el material empleado en la construcción del muro no asegura la impermeabilidad necesaria para su
estabilidad y buen funcionamiento, se puede impermeabilizar colocando en el talud interior del muro una
lámina de Polietileno de Alta Densidad de espesor mínimo 1,0 mm (existen en el mercado láminas de
espesores entre 1,0 y 3,0 mm), con esto se elimina el escurrimiento de aguas a través del terraplén, lo cual
permite mejorar considerablemente la estabilidad del muro del embalse.
Para proyectar muros de altura mayor a 4 m se recomienda determinar los taludes de aguas arriba y aguas
abajo, en base a la clasificación obtenida de la naturaleza de los materiales que se utilizarán en la construcción
de los terraplenes, así como su homogeneidad, considerando que estos embalses están sujetos a vaciados
rápidos. Para estos muros de embalses, también se recomienda verificar su estabilidad mediante los métodos
simplificados de Bishop (Soil Mechanics, Lambe-Whitman, Cap. 24), de Terzaghi y Peck (Mecánica de
suelos en la Ingeniería Práctica, Art. 42), u otro método similar.
En el presente manual se han considerado solamente embalses de regulación corta con alturas de muro
inferiores o iguales a 5 m.
En Chile, los proyectos de embalses con muros de alturas superiores a 5 m deben ser aprobados por la
Dirección General de Aguas del Ministerio de Obras Públicas (Código de Aguas, Art. 294).
ANCHO DEL CORONAMIENTO
El ancho del coronamiento (b) del muro se puede calcular utilizando las fórmulas siguientes:
i)
b=0,8 + 0,5 H (m) si H < 7 m ó
ii)
b = 3,0 + 0,2 H (m) si H < 1 5 m
Siendo H la altura máxima del muro en metros
Para establecer el ancho del coronamiento se tomará en cuenta el método de construcción y la exigencias de la
maquinaria que se utilizará para la construcción del muro (Trocha del tracto con traílla o mototraílla).
Si se emplea maquinarias en la construcción del terraplén se utiliza la fórmula ii) para el cálculo del ancho del
coronamiento, si el terraplén se compactara con un sistema manual (placa o rodillo vibrador manual), la
fórmula i) es la más indicada ya que entrega anchos de coronamiento menores para muros de poca altura.
DECANTADOR
En el caso que el agua del canal alimentador contenga permanentemente un gasto sólido de importancia que
pueda embancar el embalse en pocos años, se deberá proyectar un decantador. En los demás casos se deberá
proyectar un decantador, siempre que un estudio económico lo justifique.
Para proyectar un decantador se deberá estudiar las características del gasto sólido que conduce el canal
alimentador y se determinará el tamaño de la partícula mínima que interesa separar. El diseño hidráulico del
decantador se efectuará para obtener la velocidad de escurrimiento necesaria para que se produzca la
decantación de las partículas en el tiempo de retención recomendado. Estas estructuras hidráulicas pueden ser
las siguientes:
DESARENADORES
Los desarenadores se utilizan para remover hasta partículas de arena fina (diámetro 0, 1 mm), con velocidades
de escurrimiento de 0,2 m/seg y tiempo de retención de 20 minutos.
SEDIMENTADORES SIMPLES O CLARIFICADORES
Los sedimentadores o decantadores simples o clarificadores se utilizan para remover hasta partículas de limo
grueso (diámetro 0,01 mm), con velocidades de escurrimiento de 0,003 m/Seg. y tiempos de retención de 3 a
4 horas.
Los decantadores, ya sean desarenadores o clarificadores, se construyen generalmente adosados al embalse,
en la dirección y sentido de la mayor pendiente del terreno; por lo tanto, el volumen a ocupar por ellos se fija
como el máximo compatible con el espacio disponible. Lo anterior redunda en que a veces no es posible
obtener el volumen necesario para los clarificadores, dado su alto tiempo de retención, y solamente es factible
la construcción de desarenadores.
Los muros del decantador se diseñan de sección trapecial, sin revestir, pero con sellos de hormigón de 0,10 x
0,20 m cada 5 m para facilitar su limpieza, de tal modo que en e os se conserve el perfil original, después de
remover el embanque depositado en el talud (Ver Figura I- 04). Las limpias deberán hacerse periódicamente,
según sea la abundancia de sedimentos, con paletas de madera para no dañar los taludes.
La cota de aguas máximas en el decantador se debe establecer de modo de no influenciar el eje hidráulico del
canal alimentador y considerando la carga que ;e producirá en el vertedero.
SEDIMENTACION DE EMBALSES
En el caso del embalse sin decantador se deberá considerar una capacidad íncrementada en por lo menos un
5%, para que la sedimentación no perjudique temporalmente la operación del sistema. Posteriormente, se
debe consultar la remoción periódica del embanque acumulado en el embalse.
Para tal efecto, se recomienda dejar un volumen de aguas muertas de a lo menos 0,30 m de profundidad en la
parte más profunda del embalse, para el depósito de sedimentos.
OBRA DE REBALSE
El embalse deberá tener una obra de rebaise con un vertedero, cuya capacidad sea la necesaria para evacuar el
caudal máximo del canal alimentador, con una carga de agua aceptable que de ningún modo sobrepase su
revancha, o la del decantador si está ubicado en él.
En los casos que el embalse reciba además recursos de una hoya de drenaje, la capacidad del vertedero debe
ser suficiente para evacuar la crecida máxima previsible en la hoya.
El gasto (Q) a evacuar en un vertedero circular está dado por la expresión siguiente:
Q = m⋅l ⋅h⋅ 2 g h
(m3 / s)
Siendo m el coeficiente de gasto para vertedero circular; l, la longitud útil del vertedero en metros; h, la carga
sobre el vertedero en metros y g la aceleración de gravedad en m/seg2
EXCAVACION DE LA CUBETA
En general, los muros del embalse y del decantador se construirán con el material proveniente de la
excavación de la poza de inundación. Las dimensiones de la poza de inundación y de los muros en terraplén
se determinarán de manera de poder almacenar el volumen a embalsar de la forma más conveniente para la
economía de la obra, considerando la naturaleza, homogeneidad, calidad, permeabilidad y otras características
de los materiales que conforman el suelo en la zona de inundación.
Para estudiar los componentes del suelo de la zona de inundación se deberán ejecutar calicatas, con una
densidad de tres por hectárea y con un mínimo de tres en total.
Estas calicatas deberán tener una profundidad mínima de 2,50 m y de cada una de ellas se extraerán seis
muestras de suelo, una cada 0,50 m de profundidad, para ser analizadas en laboratorio. Se efectuarían análisis
granulométricos, determinación de límites de Atterberg e índice de plasticidad (1.P.), los cuales permiten
clasificar la naturaleza de los materiales que constituyen el suelo y su permeabilidad. Cuando las calicatas
demuestren que el suelo reúne las características necesarias de homogeneidad, naturaleza, granulometría y
permeabilidad, se podrá usar ese material en la construcción del muro. En ningún caso se acepta que se retire
material de la zona de inundación, cuando existan capas permeables a menos de 0,8 m de profundidad; en este
caso, se dejará un espesor mínimo de 0,80 m de material impermeable, entre el fondo del embalse y las capas
permeables.
Si los materiales que componen el suelo de la zona de inundación no son adecuados para la construcción de
los muros en terraplén, se deberá ubicar zonas de empréstitos cercanas para la extracción de ellos.
El fondo de la cubeta del embalse no deberá quedar en contrapendiente hacia la obra de toma. Además, al
construir la cubeta se deberá decidir si es conveniente o no remover la capa vegetal que exista en el área de
inundación, debido a que se puede perder la impermeabilidad necesaria en el fondo del embalse.
Cuando el suelo es arenoso o muy permeable una solución para evitar las pérdidas de agua por filtración es
revestir el tranque con láminas de Polietileno de Alta Densidad, que además de eliminar las pérdidas de agua
ayuda a mantenerla limpia. Por su gran flexibilidad, las láminas de Polietileno se adaptan perfectamente a
cualquier terreno y resisten en forma segura movimientos sísmicos y desplazamientos del terreno.
Por no estimarse indispensable, dada la pequeña superficie del espejo de agua de los embalses de regulación
corta, en general no se considera la protección del talud interior con enrocado. Sin embargo, si de la
excavación de la poza se extraen piedras y botones apropiados, se recomienda colocarlos en ese talud para
darle protección contra el oleaje.
ESCARPE
Antes de construir los muros del embalse y del decantador, se deberá ejecutar escarpes de 0,30 m mínimo,
para remover la capa vegetal del terreno, extrayendo las raíces o troncos qu pudieran existir. Además se
deberán ejecutar calicatas en el eje de los muros, una cada 50 m, con una profundidad mínima de 2 m; las
cuales deberán ser descritas por el Ingeniero Proyectista, a fin que dichas obras se funden adecuadamente y no
se sobrepasen las tensiones admisibles del terreno.
El material del escarpe se colocará en el talud exterior de los muros, a medida que se construye el terraplén,
formando una capa exterior que quedará en sobreperfil.
D. DISPOSICIONES TIPICAS DE LA OBRA
Con el objeto de poder determinar costos de inversión de los embalses de regulación corta, en todo su rango
de diseño, es necesario establecer algunas disposiciones típicas de estas obras.
Para establecer las disposiciones típicas de las obras se han hecho las siguientes consideraciones:
1. En primer término se ha establecido un rango de diseño para los embalses de regulación corta, que
comprenderá volúmenes útiles de acumulación desde 2.000 m3 hasta 50.000 m3 . El volumen de
acumulación de 50.000 m3 corresponde aproximadamente al necesario para un embalse de regulación de
fin de semana (38 horas de regulación), para un predio de 300 ha de riego, lo cual se considera un valor
máximo aceptable por tratarse de un predio tipo grande. Por su parte, el volumen de acumulación de
2.000 m3 corresponde al necesario para un embalse de regulación nocturna (14 horas de regulación
nocturna), para un predio de 30 ha de riego, lo cual se considera un valor mínimo aceptable, por tratarse
de un predio de superficie inferior al predio tipo mediano.
2.
Establecido el rango de diseño de los embalses de regulación corta, se ha decidido que los embalses
desde 5.000 hasta 50.000 m3 se considerarán con y sin decantador, y los embalses con volúmenes
inferiores a 5.000 m3 se considerarán sin decantador.
3.
La forma de los embalses de regulación corta se considerará cuadrada o aproximadamente cuadrada. Los
decantadores se considerarían ubicados adyacentes al embalse, con un muro común entre ambas obras.
El eje del decantador será paralelo a la línea de máxima pendiente de la zona de inundación.
4. Se ha considerado que los embalses, para un determinado volumen de acumulación, deben tener un
volumen de muros en terraplén mínimo, a fin de poder construirlos con el menor costo posible. Por esta
razón, ellos se dimensionarán con la menor altura de muros posibles, compatible con la menor
profundidad de cubeta que permita la descarga de las aguas del embalse a los canales de distribución,
para regar suelos lo más próximos al embalse.
Además, se considerará que el material para la construcción de los muros de terraplén se obtendrá
totalmente de la excavación de la cubeta.
5.
Todos los muros tendrán alturas no superiores a 4 m y los taludes siguientes:
Talud de aguas arriba (interiores) = 2,5:1
Talud de aguas abajo (exteriores) = 2:1
•
•
Estos valores se ajustan a lo indicado en el punto "Proyecto del Muro de Tierra"( Ver pág.24) en que se
establece los valores mínimos de 2,0:1 para el talud de aguas arriba y 1,5:1 para el talud de aguas abajo.
A la altura (H) necesaria de los muros se agregará un espesor de fundación de 0,30 m, debido a
los escarpes que se deben ejecutar bajo ellos.
6. El ancho de coronamiento (b) de los muros se calculará mediante la expresión siguiente:
b=0,2H+3 (m)
Los valores de b se considerarán variando de 5 en 5 centímetros por razones constructivas. Se utiliza esta
fórmula ya que se considera el uso de maquinaria para la compactación de los muros.
7. La revancha (R) entre el nivel de aguas máximas normales y el coronamiento de los muros se considerará
igual a 0,70 m.
8. Se considerará que los terrenos de la zona de inundación tienen una pendiente de 3% en la dirección y
sentido longitudinal del embalse, y pendiente nula o muy pequeña en la dirección transversal a él. Esta
consideración teórica es desfavorable para el costo del embalse, ya que en la práctica, la localización de
ellos se elige en lugares con depresiones o bajos naturales.
PLANOS DE LAS OBRAS TIPO
En base a las consideraciones anteriores, se han establecido las disposiciones típicas de embalses que se
detallan en los planos tipos de las Figuras I-01 a I-06; las cuales incluyen las obras anexas, tipo de entrega,
obra de toma, rebaise, descarga y otras obras tipo de dichos embalses.
ESPECIFICACIONES DE LAS OBRAS TIPO
Para las obras tipo detalladas en los planos citados en el párrafo anterior, se indican a continuación algunas
especificaciones consideradas necesarias señalar:
1.
Los muros de la obra de entrega y de las torres de toma y rebalse serán de hormigón armado H30 (90%).
Las armaduras de estos muros serán de acero A44-28H.
2.
Las tuberías serán de mortero de cemento comprimido (c.c.c.) y se reforzaran con dados de hormigón
simple de H 25 (90%), con espesores mínimos de 0,15 m hacia cada lado de la tubería.
3.
Los muros en terraplén se ejecutarán por capas no mayores de 0,20 m de espesor, compactándolas a
máquina hasta alcanzar una densidad igual o superior al 95% de la determinada en el respectivo ensayo
de Proctor modificado.
4.
El puente de maniobras, para la operación y mantención de las torres de toma y rebaise, será de 0,80 m de
ancho y se ejecutará con vigas de acero A37-24 ES (perfiles canal) y tablones de roble de 2" x 8"
apernados a las vigas.
5.
Las compuertas serán de acero A37-24ES (hojas,perfiles y guías laterales), y Ao SAE 1.020 (tornillo con
hilo). Los sellos serán de acero inoxidable y el volante de acero estructural con tuerca de bronce. Las
compuertas se pintarán con dos manos de antióxido y una de esmalte. Las capas de pintura deberán ser
de distinto color.
E. CUBICACION DE LAS OBRAS TIPO
En base a las disposiciones típicas señaladas en el párrafo D, se efectuaron las cubicaciones de las obras tipo
de los embalses en todo su rango de diseño. De esta manera se cubicaron los movimientos de tierra
necesarios, los materiales componentes de las obras anexas y los necesarios para su ejecución tales como
excavaciones, rellenos compactados, moidajes y transporte de materiales.
En los Cuadros I E-01 a I E-19 del Anexo se incluyen las cubicaciones parciales de materiales comunes para
la ejecución y construcción de las obras de embalses sin y con decantador.
F COSTO DE INVERSION DE LAS OBRAS TIPO
En base a las cubicaciones de las obras indicadas en el punto E anterior y a precios unitarios actuales de
mercado, se determinaron los costos de inversión de los embalses de regulación corta, en todo el rango de
diseño establecido. Los precios unitarios incluyen todos los costos de materiales, mano de obra, desgaste de
herramientas, arriendo y traslado de maquinarias y equipos que lo componen. Además, no incluyen el
Impuesto al Valor Agregado, IVA.
Estos precios unitarios son válidos para la Región Metropolitana y parte de la V y VI Región, dentro de un
radio de 150 km aproximadamente, alrededor de la ciudad de Santiago de Chíle. El costo del transporte
terrestre de materiales tiene también la misma validez.
El costo de las instalaciones de faenas se consideró a su valor mínimo, ya que en general las obras se
ejecutarán en predios agrícolas que cuentan con bodegas e instalaciones adecuadas para ocuparlas
temporalmente durante la ejecución de ellas.
PRESUPUESTOS DETALLADOS
En el Anexo se incluyen los presupuestos detallados de construcción de los embalses. Estos presupuestos
incluyen los costos directos más un 35% de gastos generales, imprevistos y las utilidades del contratista que
ejecutará las obras.
Los Presupuestos I F-01 a I F-11 corresponden a embalses sin decantadores y los presupuestos I F-12 a I F-19
corresponden a embalses con decantadores.
CURVAS DE COSTOS
En base a los presupuestos indicados en el párrafo anterior, se generaron las curvas de costos totales que se
muestran en las Figuras I-07 a I-08; se incluyen en estos costos un 35% por concepto de gastos generales y
utilidades. No se incluye el impuesto al valor agregado, IVA.
G. COSTOS ANUALES
Los costos anuales de operación, mantenimiento y reposición para el funcionamiento de embalses de
regulación corta en un sistema predial de riego son los que se indican a continuación:
COSTOS ANUALES DE OPERACION
Los costos de operación anual corresponden a las remuneraciones de los operadores que hacen funcionar las
obras de entrega y descarga de los embalses y de remoción de sedimentos de los decantadores, más todos los
gastos en insumos necesarios para la operación.
De acuerdo a lo anterior, los costos de operación anual estimados se incluyen en el Cuadro I G-01 del Anexo.
COSTOS ANUALES DE MANTENIMIENTO
Los costos de mantenimiento anual para el caso de embalses de regulación corta corresponden en general a
gastos de mano de obra, piezas de repuestos y de pintura antióxido.
En base a lo anterior, los costos de mantenimiento anual estimados se incluyen en el Cuadro 1 G - 02 del
Anexo.
COSTOS ANUALES DE REPOSICION
Con el objeto que el inversionista pueda determinar los costos anuales de reposición, con la tasa de interés que
corresponda, para completar su evaluación económica, en el Cuadro I G-03 del Anexo se entregan datos
relacionados con la vida útil de elementos u obras que se deben reponer o ejecutar durante la vida útil del
embalse de regulación corta.
Las obras o elementos deberán reemplazarse al término de su vida útil.
Los costos de estas obras y elementos están indicados en los Presupuestos I F-01 a I F-19 del Anexo.
Además de los costos de reposición señalados, en los embalses de regulación corta, debe considerarse costos,
cada cierto período de años, para extraer el embanque desde su cubeta.
En estudios de sedimentación de aguas en embalses realizados por la Dirección General de Aguas del M.O.P.
en la hoya del río Maipo, se ha establecido la cantidad de sedimentos que contienen las aguas y se estimó su
granulometría mediante análisis de sedimentos depositados en embalses existentes, concluyéndose que el
mayor porcentaje de sedimento es fino y menos de la mitad (42%) es arena. En base a lo anterior, en dichos
estudios se estableció que la capacidad de los embalses disminuye en los siguientes porcentajes por año:
G
G
Embalses sin decantador: 5,2%
Embalses con decantador, desarenando hasta partículas de diámetro 0,15 mm : 3,3%
En consideración a lo anterior y a fin que los embalses no pierdan una parte importante de su capacidad, se
estima necesario limpiar las cubetas de los embalses en los siguientes períodos:
G
G
Embalses sin decantador, cada 4 años (21% de su capacidad en embanques).
Embalses con decantador, cada 6 años (20% de su capacidad en embanques).
El costo directo de la limpieza se puede determinar para cada embalse en base a su volumen de acumulación,
a los porcentajes señalados de embanques (21% y 20%) y al precio unitario de US$1,38 por m3 de embanque
extraído.
ANEXO CUADROS
Cuadro 1 E-01
Embalse sin decantador
V= 2000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Ex Rellen Hor Hor
m
mH
c
o
30 H25
M3 Comp
M3 M3
ac
M3
Torre toma y 7,0 3,5
3,6
rebalse
Tuberia Torre- 24, 5,8
11,0
descarga
3
Obra
toma 3,5
1,3
embalse
Obra de entrega 5,8 3,5
1,8
Tuberia
de 32, 8,1
15,0
entrega
4
Totales
73, 20,9
6,7
26,0
0
Nota: Altura máxima de muro= 1,9 m
Longitud total de muro= 216 m
CUADRO 1E- 02
Embalse sin decantador
V= 3000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc Relleno
M3 Compa
c.
M3
Horm
H.20
M3
Enfie.
A-44
kg
Moldaje
recto
m2
Moldaje
curvo
ms
0,8
130,0
5,0
13,0
32,0
76,0
9,0
47,0
0,5
63,0
15,0
42,0
50,0
1,9
269,0
0,8
132,0
103,0
Moldaje
recto
M2
5,0
23,2
13,0
97,0
17,4
0,6
76,0
9,0
47,0
0,5
63,0
15,0
50,0
42,0
271,0
103,0
40,6
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
ms
D= 600
mm
m
14,0
32,0
1,9
Tuberia
c.c.
D= 600
mm
m
17,4
0,6
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma 7,0
3,5
3,7
y rebalse
Tuberia
24,4 5,8
11,0
Torredescarga
Obra toma 3,5
1,3
embalse
Obra
de 5,8
3,5
1,8
entrega
Tuberia de 32,5 8,1
15,0
entrega
Totales
73,2 20,9
6,8
26,0
Nota: Altura máxima de muro= 2,1 m
Longitud Total de muro= 228 m.
Rejilla
Kg
23,3
14,0
97,0
40,7
CUADRO 1 E- 03
Embalse sin decantador
V= 4000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc Relleno
M3 Compa
c.
M3
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y 7,0
3,5
3,7
rebalse
Tuberia
24,5 5,8
Torredescarga
Obra toma 3,5
1,3
embalse
Obra
de 7,0
4,7
2,0
entrega
Tuberia de 32,6 8,1
entrega
Totales
74,6 22,1
7,0
Nota: Altura máxima de muro= 2,3 m
Longitud total de muro= 248
CUADRO 1E – 04
Embalse sin decantador
V= 5000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc
Relleno
M3
Compa
c.
M3
0,8
133
11,0
76,0
9,0
47,0
0,5
68,0
17,0
50,0
42,0
1,9
0,8
277,0
137,0
12,0
105,0
Moldaj
e recto
M2
5,0
23,3
14,0
97,0
18,7
0,6
76,0
9,0
47,0
0,5
68,0
17,0
50,0
42,0
1,9
281,0
107,0
40,8
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
ms
D= 600
mm
m
15,0
34,0
15,0
27,0
17,5
0,6
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y 7,0
3,5
3,8
rebalse
Tuberia
25,7
5,8
Torredescarga
Obra toma 3,5
1,3
embalse
Obra
de 7,0
4,7
2,0
entrega
Tuberia de 32,7
8,2
entrega
Totales
75,9
22,2
7,1
Nota: Altura máxima de muro= 2,5 m
Longitud total de muro= 264 m
5,0
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
ms
D=
600
mm
m
14,0
32,0
15,0
26,0
Moldaj
e recto
M2
23,3
15,0
42,0
Cuadro 1E- 05
Embalse sin decantador
V= 10.000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc Relleno
M3 Compa
c.
M3
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma 17,6 5,9
11,1
y rebalse
Tuberia
25,8 5,9
12,0
Torredescarga
Obra toma 2,4
0,8
embalse
Obra
de 7,0
4,7
2,1
entrega
Tuberia de 32,8 8,1
15,0
entrega
Totales
85,6 24,6
14,0
27,0
Nota: Altura máxima de muro= 3,0 m
Longitud total de muro= 316 m
Cuadro 1E- 06
Embalse sin decantador
V= 15.000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc Relleno
M3 Compa
c.
M3
1,7
400,0
Moldaj
e recto
M2
3,0
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
ms
D=
600
mm
m
57,0
34,0
18,7
0,5
48,0
6,0
47,0
0,5
73,0
19,0
50,0
42,0
2,7
521
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
23,5
104,0
57,0
Moldaj
e recto
M2
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
M2
D=
600
mm
m
59
Torre toma y 17,6 5,9
11,5
1,7
414
4
rebalse
Tuberia
25,9 5,9
12,0
34
Torredescarga
Obra toma 2,4
0,8
0,5
48
6
embalse
Obra
de 8,2
4,7
2,2
0,5
78
21
entrega
Tuberia de 33,0 8,2
15,0
42
entrega
Totales
87,1 24,7
14,5
27,0
2,7
540
107
Nota: Altura máxima de muro= 3,4 m Longitud total de muro= 356 m
97,0
42,2
18,8
47
50
23,6
59
97
42,4
Cuadro 1E- 07
Embalse sin decantador
V= 20.000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc Relleno
M3 Compa
c.
M3
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y 17,6 5,8
11,8
rebalse
Tuberia
30,7 7,1
13,0
Torredescarga
Obra toma 2,4
0,8
embalse
Obra
de 8,3
4,7
2,4
entrega
Tuberia de 33,0 8,3
15,0
entrega
Totales
92,0 25,9
15,0
28,0
Nota: Altura máxima de muro= 3,7 m
Longitud total de muro= 384 m
Cuadro 1E- 08
Embalse sin decantador
V= 25.000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc Relleno
M3 Compa
c.
M3
1,7
425,0
4,0
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
ms
D=
600
mm
m
62,0
37,0
48,0
6,0
47,0
0,5
83,0
23,0
50,0
42,0
2,7
556,0
1,7
436,0
20,0
112,0
62,0
Moldaj
e recto
M2
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
ms
D=
600
mm
m
64,0
4,0
97,0
18,9
39,0
48,0
6,0
47,0
0,5
83,0
23,0
50,0
42,0
567
114,0
Tuberia
C.C
D=
800
mm
m
20,1
0,5
2,7
Tubería
C.C.
D=
800
mm
m
18,9
0,5
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y 17,6 5,8
12,1
rebalse
Tuberia
33,1 7,1
14,0
Torredescarga
Obra toma 2,4
0,8
embalse
Obra
de 8,3
4,7
2,4
entrega
Tuberia de 33,1 8,1
15,0
entrega
Totales
94,5 25,9
15,3
29,0
Nota: Altura máxima de muro= 4,0 m
Longitud total de muro= 416m
Moldaj
e recto
M2
20,0
64,0
97,0
20,0
20,1
Cuadro 1E- 09
Embalse sin decantador
V= 30.000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc Relleno
M3 Compa
c.
M3
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y 17,8 5,8
12,3
rebalse
Tuberia
33,1 7,1
14,0
Torredescarga
Obra toma 2,4
0,8
embalse
Obra
de 8,2
4,7
2,4
entrega
Tuberia de 33,1 8,3
15,0
entrega
Totales
94,6 25,9
15,5
29,0
Nota: Altura máxima de muro= 4,2 m
Longitud total de muro= 436 m
Cuadro 1E- 10
Embalse sin decantador
V= 40.000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc Relleno
M3 Compa
c.
M3
1,7
443,0
4,0
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
ms
D=
600
mm
m
65,0
39,0
48,0
6,0
47,0
0,5
83,0
23,0
50,0
42,0
2,7
574,0
1,7
458,0
23,0
114,0
65,0
Moldaj
e recto
M2
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
ms
D=
600
mm
m
68,0
4,0
97,0
23,0
39,0
48,0
6,0
47,0
0,5
83,0
23,0
50,0
42,0
589,0
114,0
20,1
Tuberia
c.c.
D=
800
mm
m
20,1
0,5
2,7
Tubería
C.C.
D=
800
mm
m
20,1
0,5
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y 17,8 5,9
12,7
rebalse
Tuberia
33,2 7,1
14,0
Torredescarga
Obra toma 2,4
0,8
embalse
Obra
de 8,2
4,7
2,4
entrega
Tuberia de 33,2 8,4
15,0
entrega
Totales
94,8 26,1
15,9
29,0
Nota: Altura máxima de muro= 4,6 m
Longitud total de muro= 472 m
Moldaj
e recto
M2
23,7
68,0
97,0
23,7
20,1
Cuadro 1E- 11
Embalse sin decantador
V= 50.000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc Relleno
M3 Compa
c.
M3
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y 17,8 5,9
13,1
rebalse
Tuberia
34,4 8,3
15,0
Torredescarga
Obra toma 2,4
0,8
embalse
Obra
de 9,5
5,9
2,5
entrega
Tuberia de 33,2 8,3
15,0
entrega
Totales
97,3 28,4
16,4
30,0
Nota: Altura máxima de muro= 5,0 m
Longitud total de muro= 508 m
CUADRO 1 E- 12
Embalse con decantador
V= 5000 m3
Cubiciación parcial
OBRA
Exc
M3
Relleno
Compa
c.
M3
5,8
5,8
1,7
472,0
Moldaj
e recto
M2
5,0
42,0
48,0
6,0
47,0
0,5
83,0
25,0
50,0
42,0
2,7
603,0
120,0
Tuberia
c.c.
D=
800
mm
m
21,4
0,5
23,7
71,0
97,0
23,7
21,4
11,0
Moldaje Molda Rejilla
Kg
recto
je
M2
curvo
ms
3,0
51,0
32,0
17,5
12,0
34,0
18,7
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y rebalse 17,5
10,3
Tubería Torre Toma 24,5
Embalse
Tubería
torre 25,6 5,8
descarga
Camara
toma 2,3
0,8
embalse
Obra de entrega
7,0
4,7
2,0
Tuberia de entrega
32,6 8,2
Embudo
entrega 2,3
decantado
Sellos decantador
1,3
Canaleta decantador 33,8
TOTALES
146, 30,3
13,1
9
Nota: altura máxima de muro= 2,3 m
Longitud total de muro= 238 m
Moldaje Rejilla Tuberia
curvo
Kg
c.c.
ms
D=
600
mm
m
71,0
1,7
371,0
0,5
48,0
6,0
47,0
0,5
68,0
17,0
42,0
18,0
50,0
15,0
7,8
0,9
14,4
61,1
9,0
96,0
257,0
2,7
487,0
Tuberia
c.c.
D= 600 mm
m
23,3
51,0
97,0
59,5
CUADRO 1 E- 13
Embalse con decantador
V= 10.000 m3
Cubiciación parcial
OBRA
Exc
M3
Relleno
Compa
c.
M3
5,9
5,9
Torre toma y rebalse 17,6
11,1
Tubería Torre Toma 24,6
Embalse
Tubería
torre 25,8 5,9
descarga
Camara
toma 2,4
0,8
embalse
Obra de entrega
7,0
4,7
2,1
Tuberia de entrega
32,8 8,1
Embudo
entrega 2,4
decantado
Sellos decantador
1,2
Canaleta decantador 42,2
TOTALES
156, 30,5
14,0
0
Nota: altura máxima de muro= 2,9 m
Longitud total de muro= 328 m
CUADRO 1 E- 14
Embalse con decantador
V= 15000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc
M3
Relleno
Compa
c.
M3
5,9
5,9
11,0
Moldaje Molda Rejilla
Kg
recto
je
M2
curvo
ms
3,0
57,0
32,0
17,6
12,0
34,0
18,7
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
1,7
400,0
0,5
48,0
6,0
47,0
0,5
73,0
19,0
42,0
18,0
50,0
15,0
7,9
1,1
18,0
65,0
11,0
120,0
285,0
2,7
521,0
23,5
57,0
97,0
59,8
11,0
Moldaje Molda Rejilla
Kg
recto
je
M2
curvo
ms
4,0
59,0
32,0
17,6
12,0
34,0
18,8
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y rebalse 17,6
11,5
Tubería Torre Toma 24,6
Embalse
Tubería
torre 25,9 5,9
descarga
Camara
toma 2,4
0,8
embalse
Obra de entrega
8,2
4,7
2,2
Tuberia de entrega
33,0 8,2
Embudo
entrega 2,4
decantado
Sellos decantador
1,2
Canaleta decantador 48,3
TOTALES
163 30,6
14,5
Nota: altura máxima de muro= 3,2 m
Longitud total de muro= 360 m
Tuberia
c.c.
D= 600 mm
m
1,7
414,0
0,5
48,0
6,0
47,0
0,5
48,0
21,0
42,0
18,0
50,0
15,0
8,0
1,3
21,0
68,3
13,0
138,0
308,0
2,7
540,0
Tuberia
c.c.
D= 600 mm
m
23,6
59,0
97,0
60,0
CUADRO 1 E- 15
Embalse con decantador
V= 20000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc
M3
Relleno
Compa
c.
M3
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y rebalse 17,6 5,8
11,8
Tubería Torre Toma 28,3 7,1
Embalse
Tubería
torre 30,7 7,1
descarga
Camara
toma 2,4
0,8
embalse
Obra de entrega
8,3
4,7
2,4
Tuberia de entrega
33,0 8,3
Embudo
entrega 2,4
decantado
Sellos decantador
2,4
Canaleta decantador 55,4
TOTALES
180, 33,0
15,0
5
Nota: altura máxima de muro= 3,5 m
Longitud total de muro= 392 m
CUADRO 1 E- 16
Embalse con decantador
V= 25000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc
M3
Relleno
Compa
c.
M3
1,7
425,0
12,0
4,0
35,0
13,0
37,0
18,9
6,0
47,0
0,5
83,0
23,0
42,0
18,0
50,0
15,0
8,1
1,5
23,0
72,6
15,0
155,0
335,0
556,0
1,7
436,0
23,6
62,0
97,0
Moldaje Molda Rejil
la
recto
je
M2
curvo Kg
ms
12,0
4,0
35,0
14,0
39,0
36,6
Tuberia
c.c.
D= 600
mm
m
Tuberia
c.c.
D= 800
mm
m
17,7
20,1
48,0
6,0
47,0
0,5
83,0
23,0
42,0
18,0
50,0
15,0
8,2
1,7
25,0
75,9
17,0
169,0
353,0
567,0
23,6
64,0
0,5
2,7
Tuberia
c.c.
D= 800
mm
m
17,7
48,0
2,7
Tuberia
c.c.
D= 600
mm
m
62,0
0,5
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y rebalse 17,6 5,9
12,1
Tubería Torre Toma 28,4 7,1
Embalse
Tubería
torre 33,1 7,1
descarga
Camara
toma 2,4
0,8
embalse
Obra de entrega
8,3
4,7
2,4
Tuberia de entrega
33,1 8,3
Embudo
entrega 2,4
decantado
Sellos decantador
2,4
Canaleta decantador 60,2
TOTALES
187, 33,1
15,3
9
Nota: altura máxima de muro= 3,8 m
Longitud total de muro= 424 m
Moldaje Molda Rejil
la
recto
je
M2
curvo Kg
ms
23,6
64,0
97,0
23,6
37,8
CUADRO 1 E- 17
Embalse con decantador
V= 30000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc
M3
Relleno
Compa
c.
M3
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Torre toma y rebalse 17,8 5,9
12,3
Tubería Torre Toma 28,4 7,1
Embalse
Tubería
torre 33,1 7,1
descarga
Camara
toma 2,4
0,8
embalse
Obra de entrega
8,2
4,7
2,4
Tuberia de entrega
33,1 8,3
Embudo
entrega 2,4
decantado
Sellos decantador
2,4
Canaleta decantador 63,9
TOTALES
191, 33,1
15,5
7
Nota: altura máxima de muro= 4,0 m
Longitud total de muro= 444 m
CUADRO 1 E- 18
Embalse con decantador
V= 40000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc
M3
Torre toma y rebalse
17,8
1,7
443,0
Moldaje Molda Rejil
la
recto
je
M2
curvo Kg
ms
12,0
4,0
35,0
14,0
39,0
17,8
20,1
48,0
6,0
47,0
0,5
83,0
23,0
42,0
18,0
50,0
15,0
8,2
1,8
27,0
78,0
18,0
180,0
365,0
574,0
23,7
65,0
97,0
Rellen Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
o
M3
M3
kg
Comp M3
ac.
M3
Moldaje Molda Rejil
la
recto
je
M2
curvo Kg
ms
5,9
4,0
Tubería Torre Toma 28,5
7,1
Embalse
Tubería
torre 33,2
7,1
descarga
Camara
toma 2,4
embalse
Obra de entrega
8,2
4,7
Tuberia de entrega
33,2
8,4
Embudo
entrega 2,4
decantado
Sellos decantador
2,4
Canaleta decantador 71,1
TOTALES
199,2 33,2
Nota: altura máxima de muro= 4,4 m
12,7
1,7
23,7
37,9
Tuberia
c.c.
D= 600
mm
m
Tuber
ia c.c.
D=
800
mm
m
68,0
12,0
35,0
17,8
14,0
39,0
20,1
0,8
0,5
48,0
6,0
47,0
0,5
83,0
23,0
42,0
18,0
50,0
15,0
8,3
2,1
30,0
81,4
21,0
201,0
389,0
2,4
15,9
458,0
Tuberia
c.c.
D= 800
mm
m
65,0
0,5
2,7
Tuberia
c.c.
D= 600
mm
m
2,7
589,0
23,7
68,0
97,0
23,7
37,9
Longitud total de muro= 492 m
CUADRO 1 E- 19
Embalse con decantador
V= 50000 m3
Cubicación parcial
OBRA
Exc
M3
Torre toma y rebalse
17,8
Relleno
Compa
c.
M3
Horm. Horm. Horm Enfie.
H30
H25
H.20
A-44
M3
M3
M3
kg
Moldaje Molda Rejil
la
recto
je
M2
curvo Kg
ms
5,9
13,1
5,0
Tubería Torre Toma 28,5 7,2
Embalse
Tubería
torre 34,4 8,3
descarga
Camara
toma 2,4
0,8
embalse
Obra de entrega
9,5
5,9
2,5
Tuberia de entrega
33,2 8,3
Embudo
entrega 2,4
decantado
Sellos decantador
2,4
Canaleta decantador 78,3
TOTALES
208, 35,6
16,4
9
Nota: altura máxima de muro= 4,7 m
Longitud total de muro= 516 m
1,7
472
Tuberia
c.c.
D= 600
mm
m
Tuberia
c.c.
D= 800
mm
m
71,0
12,0
35,0
17,8
15,0
42,0
21,4
0,5
48,0
6,0
47,0
0,5
83,0
25,0
42,0
18,0
50,0
15,0
8,4
2,3
33,0
85,7
23,0
219,0
415,0
2,7
603,0
23,7
71,0
97,0
23,7
39,2
Cuadro I G-01
Costos anuales de operación (US$)
Tipo de Embalses
Sin decantador
Con decantador
De 5.000 a 29.999 m3
De 30.000 a 50.000 m3
Remuneraciones
Operadores
476
Gastos en Insumos
60
Total Costos de
Operación
536
952
1428
80
120
1032
1548
Cuadro I G-02
Costos anuales de mantenimiento (US$)
Tipo de Embalse
Sin decantador
Con decantador
De 5.000 a 29.999 m3
De 30.000 a 50.000 m3
Total Costos Anuales de Mantenimiento
200
350
400
Cuadro I G-03
Vida útil de obras o elementos
Obra o elemento
Obra de hormigón
Tuberías C.C. reforzadas
Compuertas y Puente de Maniobra
Rejilla y Escalines
Vida útil
(años)
40
30
20
10
Capítulo II
EMBALSE DE REGULACION INTERANUAL
A. Definición de la Obra
El embalse de regulación interanual o de temporada es una obra hidráulica que permite almacenar aguas en el
período del año en que dicho recurso es abundante para utilizarlas en el período en que escasez. En Chile,
estas obras se utilizan generalmente para acumular aguas provenientes de las lluvias de otoño e invierno para
utilizarlas en los meses siguiente, de primavera y verano (meses de la temporada agrícola).
Además, se define como embalse, todo depósito formado artificialmente mediante la construcción de un dique o
presa, destinado a almacenar agua, relaves o líquidos de cualquier especie (Ref. Bibliográfica N°10).
B. Características Técnicas de la Obra Física
El embalse de regulación interanual es una obra hidráulica que se compone generalmente de las siguientes
partes principales:
1.
2.
3.
4.
Muro o Presa
Depósito o Vaso de Almacenamiento
Obra de Toma
Vertedero
Muro o Presa
El muro o presa es una estructura que se construye sobre el cauce natural que se desea regular, impidiendo de
esta manera el escurrimiento superficial de las aguas, lo cual produce una acumulación de dicho recurso en el
depósito o vaso que se forma.
En general, los embalses de regulación se diseñan con presas no vertedoras; o sea, las aguas acumuladas en el
depósito no deben rebasar el coronamiento del muro. Lo anterior permite utilizar muros de tierra y de
enrocamiento. En Chile, este tipo de embalses de regulación de temporada, que corresponden a una obra
menor de riego, se diseñan con presas de tierra o muros en terraplén de tierra compactada.
De esta manera, los muros del embalse se construyen de tierra seleccionada, de sección trapecial, con un
coronamiento de ancho adecuado y con taludes de pendiente definida, de acuerdo a las características
geotécnicas del material de relleno a utilizar para formar el muro; generalmente debe provenir de una zona de
empréstito cercana, debidamente estudiada. Estos muros pueden ser de sección homogénea o de sección
compuesta (Ver Figura II-0l).
Los muros de tierra homogéneos o muros simples se construyen únicamente con suelos o materiales de
relleno, que sean a la vez estables y relativamente impermeables. En cambio, los muros de sección
compuesta o zonificados tienen un núcleo central impermeable, zonas de transición a ambos lados del núcleo
y espaldones o delantales bajo los talones de aguas arriba y aguas abajo.
Generalmente, las presas pequeñas de tierra se diseñan de modo que se pueda controlar la filtración de agua a
través del muro y/o de su cimentación, ya sea por medio de un núcleo impermeable y/o de un delantal
impermeable bajo el talón de aguas arriba.
Depósito o Vaso de Almacenamiento
El depósito o vaso de almacenamiento del embalse es la cavidad que se forma aguas arriba del muro y en la
cual se acumula el agua y los sedimentos provenientes de la cuenca aportante a dicho embalse. Las
características físicas más importantes del depósito son su capacidad de almacenamiento y la superficie
inundada.
En un embalse, una altura de agua determina un volumen a embalsar y una superficie inundada. Si la altura de
agua es igual al nivel de la cresta del vertedero del embalse, se denomina altura de aguas máximas normales. Esta
altura limita tanto el volumen posible de acumular aguas en el embalse (capacidad), como la superficie inundada
máxima que ocupará en condiciones normales de operación del embalse. Lógicamente, dicha superficie inundada
aumentará cuando el embalse está recibiendo y evacuando una crecida en el cauce natural.
El nivel de aguas mínimas es la mínima altura a la cual operará el embalse en condiciones normales. Dicho
nivel mínimo corresponde al nivel de ubicación de la obra de toma. Bajo el nivel mínimo se almacenará el
volumen de aguas y sedimentos denominado volumen de aguas muertas, en el cual se acumularán los
sedimentos durante la vida útil del embalse. Al respecto, cabe señalar que en los cauces naturales, en los días
de tormenta, se produce arrastre de partículas de tierra, agregados pétreos, fragmentos de roca y otros
materiales.
El volumen de almacenamiento, ubicado entre el nivel mínimo y el nivel de aguas normales, se llama
volumen de almacenamiento útil.
Obra de Toma
La obra de toma es el conjunto de estructuras del embalse, que permite extraer el agua en forma controlada
para poder utilizarla, con el fin que ha sido proyectado su aprovechamiento.
Las obras de toma pueden clasificarse de acuerdo a lo siguiente:
♦
♦
♦
Objeto de la obra (salida a cauce natural, salida a canal, etcétera).
Forma física o estructural (cauce abierto, túnel, conducto cerrado, etcétera).
Operación hidráulica (tubería a presión, cauce gravitacional, obra con o sin compuertas, etcétera).
Para el presente manual se describirá la obra de toma con salida a canal, de estructura consistente en un
conducto cerrado, con válvula a la salida de la tubería y de operación hidráulica como tubería a presión.
De acuerdo a lo anterior, los componentes de la obra de toma son los siguientes:
♦
♦
♦
♦
Estructura de toma
Tubería de conducción
Dispositivos de control
Estructura terminal y disipadora
La “estructura de toma” consiste en una cámara de entrada, con rejilla removible en la boca de acceso de las
aguas, y con unión flexible en el cabezal de la tubería en la salida de las aguas. Esta cámara se construye de
hormigón armado y sus dimensiones son mínimas, pero debe tener capacidad para que pueda trabajar un
hombre en su interior. Además, debe tener una ranura que permita instalar eventualmente una hoja de
compuerta en la entrada de la tubería. La estructura de toma se ubica en el fondo del embalse, en la cota o
nivel mínimo útil del embalse.
La “tubería de conducción” consiste en un conducto cerrado a presión, que se coloca enterrado a través de la
presa. La ubicación de este conducto más conveniente, a lo largo de la presa, es en sus extremos, donde la
presión de la presa sobre el terreno natural es mínima, o menor que en el centro donde la presa tiene mayor
altura.
Para disminuir las filtraciones a lo largo de la superficie de contacto del conducto y del terraplén, se debe
utilizar dentellones de collar. Los dentellones de collar son estructuras anulares que rodean totalmente el
conducto, se construyen de hormigón armado y se colocan sobre un relleno asfáltico, premoldeado en las
junturas entre tubos, para evitar esfuerzos secundarios sobre la tubería.
Los “dispositivos de control” que se instalan en las presas pequeñas son generalmente válvulas de regulación y de
cierre. Las compuertas pueden ser de acero Protegido o de fierro fundido. Las válvulas de mariposa y
válvulas de compuertas son adecuadas cuando el punto de control está ubicado en el extremo de aguas abajo
de la tubería a presión y si la tubería está diseñada para operar con descarga libre. La válvula de regulación
permite descargar gastos especificados de agua desde el embalse. Si la válvula de regulación está ubicada a la
salida de la tubería a presión, es conveniente colocar antes de ella una válvula de cierre o abertura total, que se
usa solamente en el caso de falla de la válvula de regulación. Las válvulas se instalan en una cámara de
válvulas a la salida de la tubería de conducción y antes de la estructura terminal.
La “estructura terminal y disipadora” consiste en una cámara de salida, en la cual descarga la tubería de
conducción. El chorro de agua se disipa en un pozo vertical amortiguador de la cámara, en la cual se forma
un colchón de agua. La salida de la cámara consiste en una sección de canal rectangular, con aletas y
guardaradier, que empalma con el canal derivado del embalse. Si es necesario se coloca un pedraplén, de tres
metros de longitud, a la salida de la cámara, para evitar la socavación del fondo del canal.
Vertedero
El vertedero de un embalse es una obra hidráulica, cuya función es evacuar el agua excedente, para mantener
el nivel máximo de aguas normales en el depósito y descargar los caudales de avenidas o crecidas sin dañar la
presa.
El vertedero debe tener la capacidad necesaria y suficiente para permitir las descargas, desde el embalse hacia el
cauce natural. Además, el vertedero debe ser hidráulico y estructuralmente adecuado, y debe estar localizado de
manera que las descargas no erosionen ni socaven el talón de aguas debajo de la presa.
Los vertederos pueden diseñarse con compuertas o sin ellas. Para presas pequeñas es conveniente adoptar
vertederos sin compuertas, debido a su facilidad de construcción, operación automática y sin operadores, y
menor costo de mantención.
Las partes componentes de un vertedero son las siguientes:
♦
♦
♦
Estructura de control
Canal de descarga
Estructura terminal
“Estructura de control”. La estructura de control regula y controla las descargas del depósito. Estas estructuras
pueden consistir en una cresta, vertedero, orificio, pozo o tubo, sifón, etcétera. En este manual se consideran
preferentemente las estructuras cresta libre o de escurrimiento libre, con perfil de cimacio. Estas estructuras se
aproximan al tipo ideal de vertedero; en el cual, el agua debe pasar guiada suavemente sobre la cresta con el
mínimo de turbulencia. La lámina de agua se adhiere al paramento del perfil y es guiada sobre la superficie de
talud del canal de descarga.
“Canal de descarga”. El canal de descarga conduce las aguas descargadas por la estructura de control hacia el
cauce natural, aguas abajo de la presa. La estructura de conducción puede ser un canal excavado en una de
las laderas, en los extremos de la presa; un canal excavado a través de la presa; un canal apoyado sobre el
paramento de aguas debajo de la presa, etcétera. El perfil longitudinal del canal puede tener poca pendiente o
pendiente fuerte. La sección del canal puede ser rectangular o trapecial y se construye de hormigón armado,
para soportar las solicitaciones producidas sobre la estructura.
“Estructura terminal”. La energía hidráulica producida por el agua, al caer desde el nivel de aguas máximas de
crecida del depósito hasta el lecho del cauce natural, se convierte en energía cinética que se manifiesta en altas
velocidades; las cuales, si se trata de disminuirlas, producen grandes presiones sobre las estructuras. Por este
motivo, debe diseñarse una estructura terminal que permita descargar el agua en el cauce natural, sin erosiones o
socavaciones peligrosas en el talón de la presa, y que no produzcan daños en las estructuras vecinas. Existen
muchos tipos de estructuras terminales que se pueden adoptar, tales como estanques, dados amortiguadores,
deflectores, trampolines, etcétera.
Los tipos de vertederos son los siguientes:
♦
♦
♦
♦
Vertederos de descarga libre
Vertederos con canal de descarga frontal
Vertederos con canal lateral
Vertederos de conducto cerrado
“Los vertederos de descarga libre” no deben utilizarse para caídas hidráulicas mayores a 6 m, debido a las
vibraciones y otros problemas que origina.
“Los vertederos de conducto cerrado” consisten en pozos o embudos, alcantarillas, entubamiento o de túnel, y
sifones. Estos vertederos presentan desventajas tales como: costo elevado, dificultades de operación y
mantención, bajo coeficiente de seguridad para evacuar crecidas mayores a las consideradas.
En este manual se han considerado los siguientes tipos de vertederos de crecidas:
“Vertedero con canal de descarga frontal”
“Vertedero con canal lateral”
“Vertedero con canal de descarga frontal”. Este vertedero tiene una estructura de control normal al eje de¡
canal de descarga, de modo que las líneas de corriente o de escurrimiento de aguas desde el embalse se
mueven en dirección paralela a un eje. Este tipo de vertedero es muy usado en el diseño de presas pequeñas,
debido a su sencillez, adaptabilidad a cualquiera condición de cimentación, y por razones económicas. Sin
embargo, debido a que la estructura de control es frontal al escurrrimiento, este tipo de vertedero se utiliza
para caudales de crecida o avenidas pequeñas y moderadas.
Los componentes de este tipo de vertedero son:
a. La estructura de control, de cresta libre o de cimacio.
b. El canal de descarga o rápido de descarga, con pendiente fuerte, que puede construirse apoyado sobre el
paramento de aguas abajo de la presa. La sección del canal puede ser rectangular o trapecial. El canal debe
ser revestido, con junturas de expansión impermeables y junturas de losas de diseño adecuado.
c. La estructura termina¡ puede consistir en un disipador de bloques alternados, o en un estanque con dados
amortiguadores ubicado al final del rápido de descarga, si se estiman necesarios.
“Vertederos con canal lateral”. El vertedero con canal lateral es una estructura en la cual el escurrimiento
después de pasar por una cresta lateral (vertedero lateral), cae a un canal de eje paralelo a dicha cresta. Este
tipo de vertedero se adopta con el objeto de limitar la carga hidráulica de la sobrecarga producida por el
caudal de la crecida, lo cual se produce haciendo una cresta vertedora larga.
Las partes componentes de este tipo de vertedero son las siguientes:
a. Estructura de control, que consiste en un vertedero lateral con perfil de cimacio.
b. Canal lateral que consiste en un canal revestido, de sección rectangular o trapecial, con una estructura de
control (grada o estrechamiento de la sección) aguas abajo, para crear un escurrimiento tranquilizado o
amortiguado abajo de la cresta del vertedero lateral, con lo cual se disipa la energía. Debido a las turbulencias y
vibraciones inherentes al funcionamiento de los canales laterales, su sección debe ser revestida en hormigón y
colocada sobre una ladera rocosa, o de un adecuado material de cimentación.
c. Canal de descarga, o rápido de descarga, es una estructura similar a la indicada para el vertedero con canal
de descarga.
d. Estructura terminal, similar a la descrita para el vertedero con canal de descarga. Debido a que este tipo de
vertedero se utiliza para descargar caudales de crecidas relativamente grandes, la estructura terminal debe ser
diseñadas con sus partes componentes (dados amortiguadores, trampolín sumergido, etcétera), de acuerdo a la
capacidad de descarga del vertedero.
C. Normas y Criterios Constructivos y de Diseño
Los embalses de regulación interanual corresponden, en general, a las obras hidráulicas de regulación
denominadas -presas pequeñas" (small dams), las cuales tienen muros de baja altura (inferior a 15,24 m o 50
pies de altura) y volumen de almacenamiento pequeños o medianos, y están asociados a corrientes naturales
pequeñas Testeros o quebradas) y a cuencas hidrográficas de extensión limitada. Además, el volumen de
tierra del muro debe ser inferior a 764.000 m3 (un millón de yardas cúbicas).
Por otra parte, los embalses de regulación interanual se pueden clasificar en las categorías A y B del
Reglamento que fija Normas Técnicas para el Proyecto, Construcción y Operación de Obras Hidráulicas que
Requieren la Aprobación de la Dirección General de Aguas (Art. 294, libro tercero, del Código de Aguas de
Chile). En dicho Reglamento, las categorías de embalses son las siguientes:
Categoría A : De capacidad de almacenamiento entre 50 mil y 1,5 millones de metros cúbicos, o cuya presa
tenga una altura de más de 5 metros y hasta 12 metros.
Categroía B : De capacidad de almacenamiento mayor de 1,5 millones de metros cúbicos y hasta 50 millones
de metros cúbicos, o cuya presa tenga una altura mayor de 12 metros y hasta 30 metros.
Categoría C : De capacidad de almacenamiento sobre 50 millones de metros cúbicos o cuya presa tenga una
altura mayor de 30 metros.
La altura de la presa se establece como la diferencia de alturas entre el punto más bajo del talud de aguas
abajo de la presa y el nivel máximo de almacenamiento.
Finalmente, también el diseño de este tipo de embalses debe regirse por lo establecido en las Bases Técnicas
de las “Bases de Concursos Públicos de la Comisión Nacional de Riego de Chile”', para optar a la
bonificación a la inversión privada en Obras de Riego y Drenaje (Ley N°18.450).
Ingeniería Básica
La Ingeniería Básica se refiere a los trabajos y estudios necesarios para realizar un proyecto que cumpla, a lo
menos, con los criterios y normas norteamericanas de diseño de Presas Pequeñas, contenidas en el texto
“DESIGN OF SMALL DAMS” del U.S. Department of the Interior, Bureau of Reclamation, y las exigencias
estipuladas en el Código deaguas de Chile y bases técnicas para la ejecución de proyectos de riego de la
Comisión Nacional de Riego.
La Ingeniería Básica se compone de los siguientes estudios:
➨ Geomensura
En Chile, la Geomensura se refiere a la recopilación de antecedentes de planchetas del Instituto Geográfico
Militar (IGM), fotografías aéreas de la Fuerza Aérea de Chile (FACH), levantamientos topográficos a
escalas 1:1 000 ó 1:500 y 1: 1 00 del lugar de ubicaciones de las obras como muro, vertedero, zonas de
empréstito, etcétera.
Se considera conveniente correfacionar las coordenadas y cota de los puntos de referencias (PR) con los
correspondientes a los puntos de nivelación del IGM. En el caso que no existan estos antecedentes, se deben
realizar los levantamientos y nivelaciones topográficas necesarias para el diseño de las obras.
➨ Geotecnía
Conocido el lugar aproximado de la ubicación del muro, vertedero, obra de tomas, y zona de empréstito en el
cual se construirá el muro, y la ubicación de los agregados pétreos con los cuales se confeccionan los
hormigones, drenes, enrocados, etcétera, se realizan las siguientes actividades mínimas:
Consideraciones de proyecto, construcción, operación y mantenimiento; confirmación del lugar seleccionado
para la construcción del muro y de los posibles empréstitos; del suelo de fundación se debe considerar la
permeabilidad, compresibilidad y resistencia al corte; del material con el que se construirá el muro se deben
tener presente, a lo menos, la impermeabilidad, la compresibilidad, la resistencia al corte, la trabajabilidad, la
disponibilidad en cantidad del material de relleno que se compactará, considerando las protecciones de
enrocados y material para drenes, y la magnitud del muro y el volumen embalsado.
Características del subsuelo: se excavarán en la zona de emplazamiento del muro los pozos de exploración de
profundidad, comprendida entre 2,0 m y 5,0 m. Se recomienda como mínimo cinco pozos, considerando a lo
menos uno para el vertedero y otro para la obra de toma. Se deben obtener los perfiles estratigráficos de los
pozos de exploración excavados en la zona de fundación de la presa; en estos perfiles, para cada estrato, se
indican la clasificación del Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (U.S.C.S), el porcentaje de finos
bajo malla N' 200 ASTM, la presencia de cantos rodados, el límite líquido (L.L.) y el índice de plasticidad.
Conocidas las cantidades aproximadas de los enrocados, drenes y hormigones, se extraen las muestras de los
pozos de exploración de empréstito de profundidad, comprendida entre 1,0 y 2,0 m. Se consideran como
mínimo tres pozos.
Tanto para el suelo de fundación como para el suelo del muro de la presa es necesario obtener, como mínimo,
los parámetros de ángulo de fricción interno y cohesión.
➨ Hidrología
Los estudios hidrológicos a realizar de la cuenca aportante del cauce natural, aguas arriba del punto de
ubicación del futuro embalse, son los siguientes: estudio para determinar los volúmenes de agua a embalsar y
el estudio para determinar el caudal de diseño del vertedero.
En general, para el caso de Chile, si se trata de embalses de regulación interanual ubicados de la Región V a la
VII, se supone que se localizan en cuencas netamente pluviales, en las cuales existen solamente estadísticas
de precipitaciones.
Determinación de los volúmenes de agua a embalsar.
En este primer estudio hidrológico a realizar, para el embalse de regulación interanual, se debe determinar el
volumen anual de agua que se puede embalsar en un año de seguridad hidrológica igual a 85%.
En primer término, se debe obtener una estadística de volúmenes anuales afluentes al embalse, para un
período mínimo de 15 años consecutivos.
La generación de esta estadística se realiza haciendo un estudio de las precipitaciones que ocurren sobre la
cuenca aportante del embalse. Mediante el método de las isoyetas u otro método hidrológico conocido, se
obtiene la precipitación media anual sobre la cuenca aportante. Para se disipación de los volúmenes anuales
afluentes al embalse, se pueden utilizar relaciones de captación - escorrentía, tales como Grunsky, Peñuelas,
Turc, etcétera.
Una vez obtenidas las escorrentías medias anuales, que llegarán al embalse, se puede calcular el volumen
anual de agua a embalsar en un año de seguridad hidrológica igual a utilizando un método gráfico para el
análisis de frecuencia. vertecill
El método gráfico permite obtener la relación probabilidad de excedencia versus valor de la; en este caso
volúmenes anuales de agua, a partir de una representación gráfica. Con este objeto, los datos de la serie se
ordenan de manera decreciente y a cada valor se asigna una probabilidad de excedencia, empleando una fórmula
empírica (Hazen, Weibull, etcétera).
La fórmula de uso más frecuente es la de Weibull que tiene la siguiente expresión:
P=
m
N+1
Siendo:
P=
N=
m=
Probabilidad de excedencia
N° total de años
N° de orden del año
De esta manera, los valores de los volúmenes anuales, con su respectiva probabilidad de excedencia asignada,
se representan gráficamente en un papel de probabilidades. Para el caso de funciones de densidad logarítmica
normal o log-normal, se utiliza un papel de probabilidades que lleva una escala logarítmica en ordenadas y
una escala de probabilidades normal en abscisas.
También se pueden utilizar métodos analíticos para hacer estos análisis de frecuencia.
Este volumen anual disponible en el embalse se podrá distribuir mensualmente durante el período de riego,
haciendo entregas que dependerán de las demandas mensuales de agua del área a regar. Lo anterior se puede
estudiar haciendo una simulación de la operación anual del embalse, para lo cual es necesario disponer de la
siguiente información: volúmenes mensuales afluentes al embalse en un ano de seguridad hidrológica 85%,
demandas hídricas mensuales, capacidad útil del embalse, curva de la superficie inundada versus las
capacidades parciales del embalse, y tasas de evaporación mensual en mm/mes.
Los volúmenes mensuales afluentes al embalse se pueden determinar utilizando los datos de precipitaciones
mensuales de una estación pluviométrica, ubicada dentro del área de la cuenca aportante, o en la vecindad de
ella.
La simulación de la operación anual del embalse se puede realizar utilizando modelos matemáticos de
simulación hidrológica.
Determinación del caudal de diseño del vertedero.
La determinación del caudal de diseño del vertedero se realiza mediante estudios hidrológicos, para
determinar el caudal máximo de crecida en la cuenca aportante al embalse, y para la determinación de la
regulación que puede producir el embalse, como cuerpo de agua integrado a la cuenca aportante.
El escurrimiento de aguas en una cuenca, en magnitud y frecuencia, producido por tormentas de lluvias,
depende de factores climáticos y fisiográficos de la cuenca. Los factores cismáticos que influyen en las
crecidas son generalmente las precipitaciones y las temperaturas. Los factores fislográficos de la cuenca que
más influyen son generalmente la capacidad de conducción y la capacidad de almacenamiento.
Por otra parte, la selección del período de retorno para el diseño, se puede realizar según las recomendaciones de la
Dirección General de Aguas del Ministerio de Obras Públicas de Chile, apoyada por normas internacionales en
esta materia. Para los vertederos de crecidas de embalses que no signifiquen ningún riesgo a personas o poblados
ubicados aguas abajo de la presa, se dimensionarán para evacuar la crecida máxima, correspondientes a los
períodos de retorno que se indican en el Cuadro 11 C - 01 del Anexo.
Si existiesen lugares poblados o susceptibles de poblarse en el futuro, o instalaciones e infraestructura
importantes aguas abajo de la presa, que pudieran verse comprometidos en el caso de fallar los evacuadores,
deberá doblarse el período de retorno señalado en el Cuadro II C-01 para las categorías A y B.
Para la determinación de los caudales máximos de crecida, se presentarán los dos métodos de uso más
frecuente para cuencas de extensión limitada, los cuales son los siguientes:
♦
♦
Método Racional o de la Fórmula Racional
Método de Verni - King
Método Racional
La fórmula empírica del Método Racional se utiliza generalmente para el diseño de drenajes urbanos y para
calcular crecidas en cuencas de superficie pequeña. Algunos autores señalan que las superficies, en lo
posible, no deben ser mayores a 1 5 km2 y otros, indican que deben ser menores de 10 km2.
El caudal máximo (Q), para un determinado período de retorno, se calcula mediante la expresión siguiente:
Q= c.i .A
3,6
(m3/s)
Siendo
C = Coeficiente de escurrimiento de la cuenca
A = Area de la cuenca aportante (km2)
i = Intensidad media máxima de la lluvia de diseño (mm/h)
El coeficiente c de escorrentía o escurrimiento de la cuenca representa el porcentaje de lluvia que puede
escurrir. Este coeficiente se puede estimar a través de los valores que se indican en el Cuadro II C-02 del
Anexo.
El caudal máximo de crecida se produce por la intensidad de lluvia, que se mantiene por lo menos durante
un período igual al tiempo de concentración de la cuenca.
El tiempo de concentración (tc,) de la cuenca aportante se define como el tiempo necesario para que la
partícula de agua, hidráulicamente más alejada, alcance el punto de salida de la cuenca. El tiempo t, puede
estimarse mediante las siguientes fórmulas empíricas:
Fórmula del U.S. Soil Conservation Service
tc = 0,95 ( L3/H )0,385 (horas)
Siendo:
L=
H=
Distancia medida, siguiendo el curso principal del agua, desde la salida al punto hidráulicamente más
alejado del área, (km)
Desnivel entre el punto de salida de la cuenca y el punto más alejado, (m)
Fórmula de Giandotti
tc =
4
s + 1 ,5 L
0 ,8
H
( horas
)
Siendo:
=
L=
H
S
Superficie de la cuenca (km2)
Longitud del cauce principal (km)
Altura media de la cuenca sobre el punto de salida de ella (m)
Se debe verificar lo siguiente:
L
3 ,6
≥
t c
≥
L
5 ,4
Además, para ambas fórmulas, el tiempo de concentración no debe ser inferior a 10 minutos.
Para determinar la intensidad de la lluvia de diseño se utilizan normalmente curva intensidad-duraciónfrecuencia de las lluvias (curvas IDF), que precipitan en el área en que está ubicada la cuenca aportante del
embalse que se estudia.
Estas curvas son el resultado de un análisis probabilístico de las intensidades máximas de las lluvias obtenido
mediante registros proporcionados por pluviógrafos. Cuando sólo se dispone de un pluviómetro en una
estación, se podrá conocer solamente la intensidad media e horas, y no la intensidad media máxima que es,
por lo general, mayor que la anterior.
La intensidad media máxima se obtiene de la curva IDF, haciendo la duración (en abscisas) igual a tc,
interceptando la curva parámetrica de la frecuencia, o período de retorno establecido para el embalse en
estudio, y leyendo el valor que corresponde en el eje de las ordenadas o intensidades máximas.
Si no se dispone de las curvas IDF, se puede obtener la intensidad máxima de la lluvia mediante la relación de
Grunsky siguiente:
I tc =
Siendo
Itc
=
PT24
=
P T 24
*
24
24
tc
( mm )
Intensidad media máxima para el período
Precipitación máxima en 24 horas para el período de retorno (T) considerado
En Chile, los Ingenieros Civiles Francisco Verni y Harry King dedujeron la siguiente expre para determinar el
caudal de crecida máxima en cuencas no controladas fluviome ricam para cualquier período de retorno.
Q = 0,00615 * p1,24 * s0,88 (m3/seg)
Donde:
p:
S:
Q:
precipitación máxima en 24 horas (mm)
superficie de la cuenca (km2)
caudal en m3/s
El error promedio que se obtiene al aplicar esta fórmula es del 18%, lo que podría considerarse aceptable para este
tipo de estimaciones.
Esta fórmula es válida solamente para cuencas pluvíales cordilleranas de 30 a 5.000 kM2. Para cuencas muy
planas, sobrestima el valor de los caudales de crecida casi al doble.
También se puede utilizar esta fórmula combinándola con datos y resultados obtenidos para otra cuenca
vecina.
Geología e Hidrología
Se entregará un breve resumen de los métodos de exploraciones, tanto en superficie como subterráneas,
necesarias en obras como la que se está estudiando.
Exploraciones en la superficie. Las características de los suelos se pueden diagnosticar, analizando la
topografía y fotografías aéreas, con los correspondientes reconocimientos del terreno. Así, se determinan
zonas de empréstito para los diferentes materiales del muro y agregados pétreos para confeccionar los
hormigones.
Exploración subterránea.Se realiza haciendo pozos de prueba, zanjas y túneles. Estos métodos de exploración
proporcionan la más completa información del terreno estudiado, y también permiten el examen de la
superficie de la roca de cimentación.
La sección mínima recomendada, para un pozo de prueba excavado a mano, es de 1,0 x 1,5 m y debe
emplearse dispositivos adecuados para evitar derrumbes.
Las zanjas se emplean en la investigación de los estribos del muro y pueden efectuarse a mano o mediante
bulidozers.
Los túneles sirven para explorar áreas bajo los taludes inclinados. Las dimensiones de la sección transversal
es 1,5 m de ancho y 2,1 m de alto, con la estíbación correspondiente.
Finalmente como resultado se debe obtener, como mínimo, un perfil transversal con las características
geológicas de la fundación del muro, señalando el nivel de las aguas subterráneas, y cota de la roca de
empréstito, y material para la confección de los hormigones.
Cabe destacar que uno de los aspectos de seguridad básica, que debe tomarse en cuenta, es evitar la
destrucción de la presa por efecto de la tubificación (o piping). Este fenómeno consiste en el escurrimiento
del agua a través del muro, o de su fundación, que puede destruir la obra.
La conclusión fundamental de este apoyo de ingeniería básica es llegar a definir el tipo de cimentación, sobre
el cual se construirá el relleno del muro y que podría ser alguno de los siguientes:
♦
♦
♦
Roca
Materiales de grano grueso (grava y arena)
Materiales de grano fino (limo y arcilla)
Para cada uno de estos tipos de materiales existen tratamientos específicos que habría que considerar dándole
el alcance que corresponda.
Sisimicidad
En Chile son frecuentes los sismos, que producen destrucciones en la mayoría de las estructuras que no se han
proyectado respetando las normas mínimas que exigidas por las leyes, códigos y reglamentos
correspondientes. Después de analizar las estadísticas de sismos ocurridos en Chile y, teniendo en cuenta el
alcance del presente manual, se concluye que si se respetan las
exigencias establecidas en el Manual de Diseño de Presas Pequeñas del Bureau of Reciamation (USA), para
rellenos con altura inferior a 1 5,0 m de altura, no será necesario hacer estudios de mayor alcance.
Por último, se establece, analizando proyectos recientes de las regiones V, Metropolitana, VI y VII, que las
aceleraciones basales de diseño resultantes para tranques costeros, fluctúan entre 0,30 y 0,40; y para la zona
cordifierana, varía entre 0, 1 5 y 0,30.
Volúmenes de acumulación y superficie de inundación
Después de hacer las exploraciones de terreno, combinadas con la confección de planos topográficos,
conocida la geotecnia, geología y necesidades de aguas, se elige el o los lugares más adecuados para
localizar el muro del embalse. Se selecciona el lugar de emplazamiento del muro y se establece una
topografía preliminar de él, la cual se proyecta sobre el plano que abarca toda la cuenca de inundación, y así
se puede obtener para cada curva de nivel topográfico la superficie correspondiente, generalmente
empleando el planímetro y también se obtiene la relación de altura versus superficie de inundación. A
continuación, conocida la función anterior y empleando el concepto de integración, se puede graficar altura
de agua versus volumen acumulado. Para este efecto, se puede utilizar la siguiente fórmula para determinar
el volumen parcial de agua entre dos niveles: 1 y 2.
é A1 + A 2 +
= ê
3
ë
Vparcial
A1 * A 2 ù
ú * k
û
(m3*)
Siendo Al y A2 las superficies inundadas en los niveles 1 y 2 en m2, y k la diferencia de nivel entre ambas
superficies en metros.
Cota de nivel de aguas muertas
Se define como cota de nivel de aguas muertas, aquella cota que permite extraer las aguas de la cubeta sin
que las válvulas sufran problemas de operación, debido al material acumulado que viene incorporado en
cada temporal de lluvias. Esta cota permite prever un volumen de aguas muertas, el cual debe considerarse
en cada embalse, y se recomienda que sea un volumen superior al 10% del volumen útil del depósito a nivel
de anteproyecto.
Cota de nivel normal máximo de aguas
Para un embalse con vertedero convencional, que opera gravitacionalmente, la cota de nivel máximo de
dicho vertedero es la que genera el volumen útil acumulado. Este volumen útil se determina después de
conocer la demanda anual, que se necesita para regar la superficie del proyecto que se estudia, con una
seguridad de riego del 85%.
Cota de coronamiento
La cota de coronamiento del muro se determina a través de la siguiente expresión:
Cota de coronamiento = cota de vertedero + altura de crecida + altura de ola + revancha.
La cota de vertedero corresponde a la cota del nivel normal máximo de aguas definida anteriormente.
La altura de crecida se determina utilizando la curva de crecida, para el período de retorno que se debe
considerar para el embalse en estudio. Además, se calcula la regulación que se produce para cada longitud
evacuadora del vertedero, siguiendo la curva de crecida cada 0, 5 ó 1, 0 hora, e integrando los incrementos
de altura de agua (∆h), que se acumulan en la cubeta, considerando la evacuación a través del vertedero.
∆ Q
E
∆ h =
=
m * b (å
[∆ Q
E
∆ h )*
− m * b * (å
(2 g * å
∆ h )*
∆ h )+ S *
(2 g å
∆ h
∆ t
] ∆S t
∆ h ) *
Donde:
∆QE = caudal de avenida en el tiempo ∆t, (m3/s)
S
= superficie del espejo de agua (m2)
∆h = incremento de altura de agua en la cubeta (m)
∆t = incremento de tiempo considerado de la curva de crecida (seg)
m = coeficiente de vertedero
b
= largo del vertedero (m)
2 g = 19,6 (m/s2)
Se recomienda hacer una tabla que contenga las siguientes columnas:
1.
2.
3.
4.
Tiempo cada 1 hora o media hora, (seg)
Caudal medio de avenida en el ∆t, (m3/s)
Volumen de avenida, (m3 )
Cota del espejo de agua, (m)
3
5. Diferencias del volumen de avenida y el evacuado por el vertedero, (m )
6. Incremento ∆h, (m)
7. Sumatoria de ∆h, (m)
8. Caudal evacuado por el vertedero, (m3/s)
9. Volumen evacuado por el vertedero, (m3)
Altura de la ola
Esta altura de ola corresponde a la que se obtiene del supuesto que ocurra un temporal d viento, que produzca
olas que podrían sobrepasar el muro de tierra. La fórmula de Stevenso cuantifica este fenómeno.
h ola
= 0 , 76
+ 0 , 032
*
v * f
− 0 , 27
* F
0 , 25
Donde:
v : velocidad del viento; km/hora
F : Fetch (km)
hola: altura de ola, (m)
Fetch es la distancia en la cual el viento puede actuar sobre la masa de agua en un embalse, e general se toma
la mayor distancia que hay entre la playa y el muro que se proyecta.
La altura de ola se multiplica por un factor de seguridad cuando ejerce presión:
sobre una superficie vertical
: 1,33 * hola (m)
sobre una superficie inclinada
: 1,50 * hola (m)
Revancha
Corresponde a la diferencia entre la cota de coronamiento del muro y la altura máxima de agua considerando
los temporales de lluvias y viento asociados. Esta revancha debe ser superior a 0,9 m.
En este caso, se considera que no existe asentamiento en el terraplén.
Algunos autores consideran esta altura como altura de seguridad para los eventuales asentamientos en el
muro, y la consideran igual a 0,2% de la altura máxima del muro, con un mínimo de 0,60 m.
Proyecto de la Fundación de la Presa
De acuerdo con el tipo de material, el suelo de fundación puede clasificarse como: roca, material de grano
grueso (arena y grava), y de grano fino (limo y arcilla).
La fundación en roca puede tener el inconveniente de rocas agrietadas, lo cual hace necesario la inyección de
mezcla de cemento con agua, y a veces agregando arcilla y/o arena, para sellar la fundación.
La fundación en arena y grava tiene el inconveniente de producir filtraciones excesivas, lo cual hace necesario
determinar el coeficiente de permeabilidad de la fórmula de Darcy.
Q=K*i*A
Donde:
K=
i
h
L
A
Las
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
=
=
=
=
coeficiente de permeabilidad para la fundación
pendiente hidráulica; i = h/L
diferencia de carga
longitud del recorrido
área bruta de la fundación, a través de la cual se produce el flujo
principales alternativas de soluciones son:
Dentellones de tierra
Dentellones parciales
Dentellones de tablastacas de acero
Dentellones hechos en el lugar con mezclas de cemento
Inyecciones
Colchones del lado de aguas arriba
Filtros y colchones horizontales de drenaje
Drenes de talón y zanjas de drenaje
Pozos de drenaje
Las fundaciones en limo y arcilla tienen la ventaja que, por ser suelos de grano fino, son suficientemente
impermeables, lo cual evita tener que disponer dispositivos especiales para las filtraciones y tubificaciones
subterráneas. El principal problema en estas fundaciones es la estabilidad. Además puede existir el riesgo de
falla por resistencia del terreno, al saturarse los limos y arcillas.
No se recomiendan los suelos de fundaciones saturados que tengan, como promedio, menos de cuatro golpes
por pie en la prueba estándar de penetración.
En las fundaciones relativamente secas, existe la posibilidad de asentamientos, al saturarse con el agua
embalsada. Se deben hacer pruebas de humedad natural y de densidad del material en terreno, del suelo del
depósito que está arriba del nivel freático, para compararlos fuego con los resultados del Proctor del mismo
suelo.
Proyecto del muro de tierra
En el proyecto del terraplén se debe considerar la utilización de los materiales provenientes de las
excavaciones. Por ejemplo, la eventual roca excavada del vertedero podría servir para la confección de
protecciones del talud superior del muro.
Los taludes de los terraplenes dependen de los materiales disponibles para la construcción, si la operación exige
desembolses rápidos, y del tipo de sección transversal (homogénea o compuesta).
En las Tablas 15 y 16 del Manual de Diseño de Presas Pequeñas (Edición en Español 1966), se entregan los
taludes recomendados para presas de tierra de sección homogénea y compuesta respectivamente.
Ancho de coronamiento y protecciones
El ancho de coronamiento del muro está dado por la siguiente expresión:
b = 3,0 + h
5
Donde:
b: ancho de coronamiento, (m)
h: altura máxima del terraplén, (m)
La contraflecha del muro se considera de un 1% de la altura del muro, con pendiente hacia el interior de la
cubeta o depósito.
Los taludes de aguas arriba necesitan protecciones con bolón o roca, contra los efectos destructivos de las
olas. El tamaño máximo de la roca o bolón depende del Fetch del embalse.
Si se quiere usar el coronamiento como camino, este debe contar con protecciones mínimas, tal como una
capa de material estabilizado.
Los taludes de aguas abajo necesitan protecciones contra los efectos destructivos de las lluvias.
recomienda, como mínimo, el cultivo de pasto rústico del lugar.
Se
Estructura de toma
La obra de toma sirve para controlar y regular las entregas de aguas que se emplearán usualmente entre los
meses de Septiembre y Mayo, durante la temporada de regadío. La acumulación de aguas en el embalse
corresponde a la época invernal anterior.
Después de analizar manuales de diseño, tanto norteamericanos como mejicanos, y visitar embalses que
operan de la V a la VI región, se considera que el dispositivo más adecuado será el que cumple con las
siguientes condiciones y exigencias:
♦
Cota de captación : esta cota queda determinada por el estudio del eventual volumen de sedimentos, al
cual corresponde una altura sobre el fondo de la cubeta.
♦
Estructura de entrada : consiste en una cámara de hormigón armado con un sistema de reja que impide la
entrada de elementos flotantes, los cuales podrían obstruir las válvulas que se encuentran a continuación.
♦
Conducto de acceso : para embalses menores de 15 m de altura, generalmente resultan conductos o
tuberías de diámetros menores de 1,0 m. Es necesario señalar que se deben tomar las precauciones para
evitar problemas tales como fugas de agua desde la tubería al exterior, filtraciones por el terraplén que
rodea la tubería y corrosiones prematuras de la tubería de acero. Es recomendable rodear la tubería con
un dado de hormigón armado, para evitar posibles daños, como ser su aplastamiento.
♦
Válvulas: para cargas bajas de agua, las válvulas tipo Meplat y las válvulas mariposa son adecuadas, cuando
el control está en el extremo de aguas abajo de los tubos a presión, y si están proyectados para operar con
descarga libre. Se debe verificar como mínimo la carga de presión, o altura de aguas máximas. Considerando
que se trata de aguas lluvias con tratamiento primario rústico, son las válvulas de agua potablev las que mejor
se adaptan a estos requerimientos. La válvula tipo Meplat es la más utilizada. Las obras de toma de embalses
interanuales de mayor capacidad emplean dos válvulas: una de emergencia que permanece abierta o cerrada,
y otra que regula la entrega de aguas.
♦
Estructuras terminales: son obras terminales adecuadas para los conductos de circulación libre, los
trampolines, los estanques amortiguadores para resalto hidráulico, y los estanques del tipo impacto. Si el
tipo de suelo de fundación del terraplén es roca sana, y no hay restricciones de cotas de captación o
empalme a la infraestructura de riego, se suele descargar el caudal al fondo de la quebrada rocosa.
♦
Canal de salida : si es necesario empalmar las aguas disipadas con la infraestructura de riego, es necesario
diseñar un canal de salida que debe cumplir con las exigencias de estabilidad de taludes.
♦
Cálculos hidráulicos: se considera que la obra de toma consistirá básicamente en una tubería de acero
controlada por una válvula, con dispositivos de reja en la entrada y disipadores a la salida. Para la
circulación del agua en un sistema de tubos cerrado, la ecuación de Bernoulli se puede escribir:
HT = h1 +h2+h3+h4+h5+h6+h7+h8
Donde:
hl =
h2 =
h3 =
h4 =
h5 =
h6 =
h7 =
h8 =
pérdidas en las rejillas, (m)
pérdidas a la entrada, (m)
pérdidas por cambio de dirección, (m)
pérdidas por contracción, (m)
pérdidas por ampliación, (m)
pérdidas en las válvulas, (m)
pérdidas por rozamiento, (m)
pérdidas a la salida, (m)
El detalle de estas pérdidas está en el Manual de Diseño de Presas Pequeñas, Hidráulica Teórica, de Francisco
Domínquez y otros textos de hidráulica.
Derivación del Caudal durante la Construcción de la Presa
El proyecto de construcción de una presa debe considerar eventualmente la derivación del caudal a un lado, o
a través del emplazamiento de la presa durante el período de la construcción. Los principales factores que se
consideran, para diseñar una desviación económica y que no presenten riesgos a la seguridad, son:
♦
Características de los caudales : la recopilación de una estadística de caudales y un estudio probabilístico
de ocurrencia de crecidas son antecedentes técnicos básicos.
♦
Selección del caudal derivable : para la elección del caudal derivable se deben considerar el tiempo que
durará la construcción del embalse, el costo de los posibles daños a la obra en construcción si se inunda,
y la seguridad de los trabajadores y habitantes de aguas abajo.
Un criterio bastante usual es calcular las capacidades de las desviaciones, para dar paso a la mayor avenida que
pueda ocurrir en un periodo de retorno de entre 5 y 10 años, de acuerdo a las condiciones imperantes para el
proyecto de embalse.
Vertedero
La función del vertedero en las presas de almacenamiento y reguladores es dejar escapar el agua excedente o de
avenidas que no cabe en el espacio destinado para almacenamiento. La mayoría de los embalses de tierra y
enrocados sufren asentamientos que, asociados a vertederos con capacidades al margen de las normas, producen la
destrucción de las presas.
El vertedero debe ubicarse debidamente retirado del muro para evitar su destrucción, tanto por el embudo de
entrada como por erosión después del disipador de energía.
El caudal de diseño para embalses de poco almacenamiento de sobrecarga es generalmente del orden de un
90% de la crecida de avenida. Para avenidas considerables se debe hacer un estudio económico, haciendo
variar la longitud del vertedero versus costo, y cota de coronamiento del muro versus costo.
Si se obtiene una relación de costos de vertedero versus cota de coronamiento del muro y costos de muros
versus cota de coronamiento del muro, y se suman, se obtiene una curva que pasa por un mínimo,
solucionando el problema del diseño óptimo del vertedero yjustificando la cota de coronamento del muro.
Las partes que constituyen un vertedero son las siguientes:
♦ Canal de entrada
♦ Estructura de control
♦ Canal de descarga en torrente
♦ Estructura terminal
♦ Canal de descarga
Los vertederos más usados para muros de pequeña altura son:
♦
♦
♦
♦
De descarga libre o frontales
Con canales laterales
De pozo o embudo
De bloques alternados
En el presente manual se ha seleccionado este último, de bloques alternados, que consiste en disponer bloques
alternados de modo tal, que el caudal después de cruzar el umbral del vertedero, se enfrente con hileras alternadas
de bloques, que dividen los caudales y disipan la energía sistemáticamente, hasta encauzar el caudal con un
Bernoulli en régimen de torrente, pero muy cerca del Bernoulli crítico.
Los criterios de diseño del vertedero de bloques alternados son los siguientes:
♦
♦
♦
♦
♦
El talud del perfil longitudinal debe ser 2/1
La sección transversal es rectangular con ancho L (m)
Se determina el caudal de diseño, de acuerdo a lo señalado anteriormente, Q(m3/s)
Se determina el caudal unitario, q = Q/L (m3/s/m)
La descarga sobre una cresta de cimacio se obtiene por medio de la fórmula siguiente:
q = Co (Ho)3/2
Siendo:
Ho = Carga de vertedero
Co = Coeficiente de descarga para crestas de cimacio en pared vertical (Ver Figura 189, Manual de Diseño de
Presas Pequeñas)
Se considera una velocidad de llegada despreciable y la forma de la cresta indicada en la Figura 188 del Manual de
Diseño de Presas Pequeñas.
♦
La velocidad del canal de acceso al umbral debe aproximarse, en condiciones ideales, a la velocidad
crítica menos 1,5 (m/s).
♦
La grada de subida que resulta, entre radier de canal de acceso y umbral del vertedero, debe ser tal que la
velocidad de acceso cumpla con las condiciones geotécnicas del suelo y lo señalado en el párrafo anterior. Se
debe redondear la entrada. La primera fila de bloques debe ubicarse a una cota inferior a 0,30m del umbral.
Las filas de bloques deben disponerse de modo que mirando hacia aguas abajo frente a cada bloque, exista un
espacio.
♦
La altura de los bloques debe ser alrededor de H = 0,8 hc ó 0,9 hc, siendo hc = 0,468 q2/3 donde q es
caudal por unidad de ancho, hc la altura crítica, y H altura del bloque.
♦
Los anchos de bloques y espacios fluctúan entre 1,0 y 1,5 de H (m).
♦ La distancia de filas de bloques es 2H.
♦
Los bloques se construyen con la cara normal al caudal.
♦
Para establecer el control del caudal se necesitan a lo menos cuatro filas de bloques alternados. A lo
menos, una fila de bloques debe quedar totalmente enterrada, para evitar deterioros.
♦
La altura de los muros debe ser tres veces la altura H (m) de los bloques, medida normal al radier.
♦
Para evitar erosiones del cauce de aguas abajo, se deben diseñar enrocados adecuados.
Zona de Empréstitos
Se refiere al lugar donde existan materiales recomendados para construir las obras como: suelos de diferentes
características geotécnicas para construir los drenes, núcleos, espaídones, empedrados, enrocados y agregados
pétreos, para preparar los diferentes tipos de hormigones que se requieren.
D. Disposiciones Típicas de la Obra
Con el objeto de poder determinar costos de inversión de los embalses de regulación interanual, en su rango
de diseño, es necesario establecer algunas disposiciones típicas de estas obras.
Para establecer las disposiciones típicas de las obras se han hecho las siguientes consideraciones:
l. En primer término, se ha establecido un rango de diseño para los embalses de regulación interanual,
quecomprenderá volúmenes de acumulación desde 100.000 m3 hasta 3.300.000 m3. Si se consideran demandas
anuales por hectárea, entre 10.000 m3/ha/año y 14.000 m3/ha/año, se observa que con estos embalses se puede
regar entre 10 ha y 235 ha en la Zona Central de Chile.
2. Definido el rango de diseño de los embalses, se establece que dichos embalses estarán compuestos de las
siguientes obras: un muro de tierra seleccionada, ubicado transversalmente sobre un cauce natural, que para
esta disposición típica tiene una cuenca tributaría de 31 km2; una obra de toma consistente en una tubería a
presión, colocada bajo el muro; y un vertedero frontal, ubicado al costado de uno de los extremos del muro.
Por tratarse de obras de regulación, localizadas en cuencas de extensión limitada, no se considerarán las obras
de desviación necesarias en obras mayores.
3.
Todos los muros tendrán alturas no superiores a 15 m y los taludes siguientes:
Talud de aguas arriba (interior) = 2,5:1
Talud de aguas abajo (exterior) = 2 : 1
4. El ancho de coronamiento (b) del muro se calculará mediante la expresión siguiente:
b = 0,2 - H + 3 (m)
Siendo H igual a la altura máxima del muro en metros.
5. La revancha de los embalses se considerará como la suma de las alturas de crecida, altura de ola y altura de
seguridad ante posibles asentamientos del muro.
Planes de las Obras Típo
En base a las consideraciones anteriores, se han establecido las disposiciones típicas de embalses que se
detallan en los planos tipos de las Figuras II - 02 a II - 07, las cuales incluyen las obras principales que los
componen.
En la Figura II - 02 se muestra la disposición típica del muro de tierra en planta y en un perfil longitudinal.
En la Figura II - 03 se muestra la disposición típica del muro de tierra, en un perfil transversal.
En la Figura II - 04 se muestra la disposición típica del vertedero, en planta y perfil longitudinal.
En la Figura 11- 05 se muestra la disposición típica del disipador y un detalle del bloque tipo.
En la Figura 11 - 06 se muestra la disposición típica de la obra de toma, en un perfil longitudinal y un corte
transversal.
En la Figura 11- 07 se muestran los detalles de las cámaras de la obra de toma.
Especificaciones de las Obras Tipo
Para la construcción de las obras tipo detalladas en el punto anterior, se indican a continuación algunas
especificaciones técnicas especiales, consideradas necesarias de señalar.
Especificaciones Técnicas Especiales
Movimiento de Tierra
Se especifican escarpes, excavaciones, materiales para relleno, colocación y compactación de rellenos,
controles de materiales y de compactación, y protección de taludes y coronamiento.
Deberá existir una inspección técnica que conozca los resultados de los ensayos de control de materiales, para
la aprobación y/o rechazo, y que resuelva los problemas que pudieran presentarse durante los controles.
La presa estará formada por rellenos compactados de tierras seleccionadas, que se colocarán según las
ubicaciones y cotas que se indiquen en los planos de proyecto. Los materiales para la construcción de la presa
serán todos de procedencia local y se tratará de usarlos con el mínimo de manipulación.
Los taludes de la presa tendrán inclinaciones de H:V = 2,5:1 aguas arriba y de H:V = 2:1 aguas abajo.
Previo a los movimientos de tierra, deberán replantearse topográficamente el eje de la presa y la traza de los
pies de los taludes.
Deberá contarse además con uno o más puntos de referencia (PR), cercanos al emplazamiento de la presa para
mediciones de cota.
Estos puntos de referencia deberán, en lo posible, materializarse sobre roca (monolito de hormigón apoyado
en roca).
Roce y Escarpe
En toda la zona de fundación del muro, antes de la colocación de los rellenos, deberá retirarse la capa vegetal
(suelo muy contaminado con raíces y restos orgánicos) . Para tales efectos, se realizará un escarpe de 0,30 m
de espesor.
El material retirado deberá ser depositado en lugares que no perturben la construcción de las etapas
posteriores, ni el escurrimíento de las aguas del cauce natural, aguas abajo de la presa.
A continuación se procederá a excavar el dentellón del muro que se construirá siguiendo las líneas y cotas
mostradas en los planos de proyecto. Los taludes de la excavación tendrán una inclinación de H : V = 1: 1.
Finalmente se compactará el suelo de fundación con un mínimo de seis pasadas por cada punto, con un rodillo
vibrador de peso estático no inferior a 5 ton.
Materiales
El material para el cuerpo de la presa estará constituido por grava y material arcilloso de tamaño máximo 3",
con un contenido de finos bajo malla N°200 ASTM no inferior a 20%.
El índice de plasticidad estará comprendido entre 10 y 25; y el límite liquido deberá ser menor que 50.
Este material se obtendrá de la zona de empréstito, ubicada cerca del eje de la presa.
En la zona de empréstito deberá realizarse un escarpe, para retirar la capa de suelo vegetal antes de iniciar su
explotación.
Las excavaciones en la zona de empréstito se harán por frentes verticales, lo más alto posible, con el objeto de
obtener una buena mezcla de los materiales.
El suelo, proveniente del empréstito, deberá ser controlado periódicamente.
Colocación de Materiales
El material proveniente de la zona de empréstito se esparcirá en la zona de la presa, en capas de espesor suelto
uniforme, no superior a 0,30 m. Este espesor podrá aumentarse o disminuirse, de acuerdo con los resultados de
compactación que se obtengan.
El nivel de relleno, en cualquier momento, deberá ser similar en todos los puntos de la presa, no debiendo existir
desniveles superiores a 0,60 m.
El material, una vez colocado, deberá regarse o dejarse secar, según corresponda, hasta obtener una humedad
cercana a la óptima, antes de iniciar la faena de compactación.
En el caso de efectuar riego, se deberá tener cuidado de no formar charcos de agua y de no provocar arrastre de
finos. En lo posible, deberá utilizarse riego desde estanque móvil (aljibe con equipo de riego por lluvia).
Compactación
Cada capa de material de relleno deberá compactarse con rodillo vibrador de peso estático no inferior a 5 ton. Se
podrá usar otro equipo compactador, diferente al especificado, siempre y cuando se cumplan las especificaciones
de compactación mínima.
Las capas de suelo deberán compactarse hasta obtener una densidad seca equivalente, a por lo menos el 95% de la
densidad máxima seca, dada por el ensayo Proctor Modificado.
El espesor de las capas deberá disminuirse, si el porcentaje de compactación especificado no se alcanza, con un
máximo de 8 pasadas del equipo compactador.
Cada capa compactada deberá ser recibida conforme por la inspección, realizando los ensayos que se especifican
en el punto Controles siguiente. No se podrá colocar una nueva capa hasta no haber compactado
satisfactoriamente la anterior. Este procedimiento se continuará hasta terminar la presa.
En los alrededores de la tubería de entrega, la compactación de¡ relleno deberá realizarse con equipo
compactador liviano (placa vibradora, rodillo vibrador manual).
Controles
El material proveniente de empréstito deberá controlarse cada 5.000 M3 . El control consistirá en lo siguiente para cada
tipo de material: efectuar una granulometría, determinación de límites de Atterberg y realizar un ensayo
Proctor Modificado.
Los materiales deberán cumplir con lo especificado en el acápite Materiales antes señalado. Las muestras de
suelo que se controlarán, deberán ser elegidas de manera que sean representativas del sector, o acopio que se
esté utilizando.
La compactación de los rellenos se controlará efectuando una determinación de la densidad por cada 1.000
m3, o un mínimo de dos densidades por cada capa compactada.
Las densidades deberán ser determinadas en lugares representativos de la condición promedio de cada capa.
Protección de Coronamiento y de Taludes
El coronamiento de la presa deberá quedar con una contraflecha de un 1% de la altura de la presa y una
inclinación (bombeo), hacia el talud de aguas arriba de 1,5%, con el fin de permitir que las aguas de lluvia
escurran hacia el talud protegido.
La superficie del coronamiento deberá ser protegida con una capa de 10 cm de espesor de estabilizado
compactado, de tamaño máximo 1 1/2".
El talud de aguas arriba se protegerá contra el oleaje con una capa de botones o enrocado de 0,30 m de
espesor. Los botones tendrán un tamaño comprendido entre 6" y 10". Esta protección deberá alcanzar hasta
la cota correspondiente al nivel de aguas máximo de crecida en el embalse.
El talud de aguas abajo deberá protegerse de la erosión superficial que causan las lluvias, mediante vegetación
tipo arbustivo, apta para el clima de la zona en que se construirá el embalse.
Hormigones
Se empleará hormigón H30 y H25 con resistencia mínima a los 28 días de 300 y 250 kg/cm2 respectivamente.
Se exige que el grado de confiabilidad sea, como mínimo, 90%.
Moldajes
Se empleará madera de pino o álamo debidamente cepillado por las caras internas que estarán en contacto con
el agua.
Armadura
Se empleará barras de acero para reforzar los hormigones, tipo A44-28H, respetando las indicaciones
señaladas en los planos.
Acero en Tubería
Se empleará acero tipo A37-24 con las dimensiones señaladas en los planos.
Pintura
Todas las estructuras de acero se pintarán, como mínimo, con dos manos de anticorrosivo y una mano de
esmalte, además de los tratamientos que recomiendan los fabricantes y normas correspondientes.
E. Cubicaciones de las Obras Tipo y Precios Unitarios
Las cubicaciones de los embalses para alturas de: 5,0;7,5; 10; 12,5 y 15,0 m; que corresponde a los
volúmenes 100.000 m3, 300.000 m3, 1.000.000 m3, 2.000.000 m3 y 3.300.000 m3 respectivamente, se entregan
en el Cuadro II E - 01 del Anexo.
Los precios unitarios empleados corresponden a los mismos aplicados en el Capítulo I para embalses de regulación
corta, a excepción del ítem “Suministro y Transporte de Roca”.
F. Costos de Inversión de las Obras Tipo
En base a las cubicaciones de las obras y precios unitarios señalados en el punto E, se obtienen los costos de
inversión de los embalses de regulación interanual.
Estos precios unitarios son válidos para las Regiones V, VI, Vil y Metropolitana.
Presupuestos Detallados
En el Anexo se incluyen los presupuestos detallados de construcción de los embalses. Estos presupuestos
incluyen los costos directos, más un 35% por concepto de gastos generales y utilidad. No se incluye el
impuesto al valor agregado, IVA.
Los presupuestos II F - 0 1 hasta II F - 05 del Anexo corresponden a los embalses de regulación interanual.
Curvas de Costos
En base a los presupuestos indicados en el párrafo anterior, en la Figura II - 08 se muestra la curva de costos,
obtenida con los costos totales de los embalses de regulación interanual en todo el rango de diseño
considerado en este manual.
G. Costos anuales
Los costos anuales de operación, mantención y reposición para el funcionamiento de embalses de regulación
interanual, en un sistema de riego, son los que se indican a continuación:
Costos anuales de operación
Los costos de operación anual corresponden a las remuneraciones de los operadores, que hacen funcionar las
obras de entrega y descarga de los embalses, más todos los gastos de insumos necesarios para la operación.
De acuerdo a lo anterior, los costos de operación anual estimados se incluyen en el Cuadro II G - 0 1 del
Anexo.
Costos Anuales de Mantenimiento
Los costos anuales de mantenimiento, para el caso de embalses de regulación interanual, corresponden en general
a gastos de mano de obra, piezas de repuestos y de pintura antióxido.
En base a lo anterior, los costos anuales de mantenimiento estimados se incluyen en el Cuadro II G - 02 del
Anexo.
Costos Anuales de Reposición
Con el objeto que el inversionista pueda determinar los costos anuales de reposición, con la tasa de interés que
corresponda, para completar su evaluación económica, en el Cuadro 11 G - 03 del
Anexo se entrega la vida útil de los elementos, u obras que se deben reponer del embalse de regulación
interanual durante el horizonte de evaluación.
Las obras o elementos presentados en el cuadro d'eberán reemplazarse al término de su vida útil.
Anexo Cuadros
Cuadro II C-01
Selección del Periódo de Retorno
Categoría de
Embalse
A
B
C
Capacidad de almacenamiento
Altura de la Presa
50.000 – 1.500.000 m3
1.500.000 – 50.000.000 m3
>50.000 m3
>5 m y <12 m
>12 t >30 m
>30 m
Período de Retorno
Mínimo
250 años
500 años
1.000 años
Fuente: Reglamento para Obras Hidráulicas, Dirección General de Aguas, Ministerio de Obras Públicas
Cuadro II C-02
Coeficiente de Escurrimiento, C.
Factor a seleccionar
1. Relieve del Terreno
Muy accidentado
Pendiente >30%
Accidentado
Pendiente >10% y <30%
Ondulados
Pendiente >5% y <10%
Llanos
Pendiente <5%
2. Permeabilidad del suelo
Muy permeable (arena)
Bastante permeable (normal)
Bastante impermeable (arcilla)
Muy impermeable (roca)
3. Vegetación
Ninguna
Poca, menos de 10% de la superficie
Bastante, hasta 50% de la superficie
Mucha, hasta 90% de la superficie
4. Capacidad de almacenaje de agua
Ninguna
Poca
Bastante
Mucha
Kij
40
Kij del Factor
seleccionado
K1j
30
20
10
5
10
15
20
K2j
20
15
10
5
K3j
20
15
10
5
K4j
Suma Kij
Valor estimado de C
0.20-0.35
0.35-0.50
0.50-0.65
0.65-0.80
Suma Kij
25-30
30-50
50-75
75-100
Fuente: Manual de Carreteras, Dirección de Vialidad, Min. Obras Públicas
Cuadro II E-01
Cubicación
Embalses de regulación de aguas pluviales
Item
Designación
Unidad
5
Instalación de Faenas
I
II
II.1
II.2
II.3
II.4
II.5
III
III.1
III.2
III.3
III.4
III.5
III.6
III.6.1
III.6.2
III.7
III.7.1
III.7.2
IV
IV.1
IV.2
IV.2.1
IV.2.2
IV.3
IV.3.1
IV.3.2
IV.3.3
IV.4
IV.4.1
IV.4.2
IV.4.3
Muro
Fundación
Terraplén
Enrocado
Filtro drenaje
Estabilizado
Vertedero
Excavación
Relleno
Hormigón H30 N.C. 90%
Enfierradura A44-28H
Moldaje recto
Dados dispersor
Hormigón H25 N.C. 90%
Moldaje recto
Pedraplén
Material pétreo
Hormigón 255 kg cm/m3
Obra Toma
Tubo de acero Yoder
Dado de refuerzo H30
Armadura Dado A44-28H
Moldaje Dado
Cámara de entrada
Hormigón H25 N.C. 90%
Moldaje recto
Enfierradura A44-28H
Cámara de salida
Hormigón H25 N.C. 90%
Moldaje recto
Enfierradura A44-28H.
Altura del muro (m)
7,5
10
12,5
1
1
1
15
Gl
1
1
m3
m3
m3
m3
m3
569
4625
303
80
27
1776
12088
627
319
55
3815
22589
975
791
89
6690
35696
1334
1689
131
9832
50552
1615
3000
180
m3
m3
m3
kg
m2
6395
85
60
3000
160
7867
159
112
5600
296
10829
244
172
8600
456
13112
329
232
11600
616
16071
427
301
15050
798
m3
m2
31
160
46
239
69
359
92
479
116
599
m3
m3
410
136
459
153
600
200
679
226
798
266
ml
m3
kg
m2
30
12
301
39
40
21
495
64
55
31
722
94
65
47
1005
130
75
62
1275
165
m3
m2
kg
1.9
17
135
2
19
142
2
20
142
2.2
22
156
2.3
23
164
m3
m2
kg
7.2
67
512
7.2
6.7
512
7.3
68
519
8.3
79
590
8.3
79
590
Presupuesto II F-01
Embalse de Regulación Interanual
Item
I
II
II.1
II.2
II.3
II.4
II.5
III
III.1
III.2
III.3
III.4
III.5
III.6
III.6.1
III.6.2
III.7
III.7.1
III.7.2
IV
IV.1
IV.2
IV.2.1
IV.2.2
IV.3
IV.3.1
IV.3.2
IV.3.3
IV.4
IV.4.1
IV.4.2
IV.4.3
IV.4.4.
IV.4.5
IV.4.6
IV.4.7
Designación
Instalación de Faenas
Muro
Fundación
Terraplén
Enrocado
Filtro drenaje
Estabilizado
Vertedero
Excavación
Relleno
Hormigón H30 N.C. 90%
Enfierradura A44-28H
Moldaje recto
Dados dispersor
Hormigón H25 N.C. 90%
Moldaje recto
Pedraplén
Material pétreo
Hormigón 255 kg cm/m3
V = 100.000 m3
1
P.U.
758,67
Costo US$
758,67
m3
m3
m3
m3
m3
569
4625
303
80
27
9,41
9,41
69,18
12,64
15,80
5.354,29
43.521,25
20.961,54
1.011,20
426,60
m3
m3
m3
kg
m2
6395
85
60
3000
160
9,41
3,46
107,27
1,14
6,18
60.176,95
294,10
6.436,20
3.420,00
988,80
m3
m2
31
160
97,50
6,18
3.022,50
988,80
m3
m3
410
136
9,35
67,36
3.833,50
9.160,96
30
12
301
39
671,16
3,46
1,14
6,18
20.134,80
41,52
343,14
241,02
1,9
17
135
97,50
6,18
1,14
185,25
105,06
153,90
7,2
67
512
1
1
1
1
97,50
6,18
1,14
948,31
400,92
988,31
253,41
US$
US$
US$
702,00
414,06
583,68
948,31
400,92
988,31
253,41
185.850,74
65.047,76
280.898,50
Unidad
Gl
Cantidad
Obra Toma
ml
Tubo de acero Yoder D = 10”
m3
Dado de refuerzo H30
Armadura Dado A44-28H
kg
Moldaje Dado
m2
Cámara de entrada
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Cámara de salida
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Válvula regulación D=10”
N°
Válvula de corta D=10”
N°
Piezas especiales D=10”
Gl
Rejilla
Gl
Costo Directo
Gastos Generales y utilidades (35%)
Costo total
Presupuesto II F-02
Embalse de Regulación Interanual
Item
I
II
II.1
II.2
II.3
II.4
II.5
III
III.1
III.2
III.3
III.4
III.5
III.6
III.6.1
III.6.2
III.7
III.7.1
III.7.2
IV
IV.1
IV.2
IV.2.1
IV.2.2
IV.3
IV.3.1
IV.3.2
IV.3.3
IV.4
IV.4.1
IV.4.2
IV.4.3
IV.4.4.
IV.4.5
IV.4.6
IV.4.7
Designación
Instalación de Faenas
Muro
Fundación
Terraplén
Enrocado
Filtro drenaje
Estabilizado
Vertedero
Excavación
Relleno
Hormigón H30 N.C. 90%
Enfierradura A44-28H
Moldaje recto
Dados dispersor
Hormigón H25 N.C. 90%
Moldaje recto
Pedraplén
Material pétreo
Hormigón 255 kg cm/m3
V = 300.000 m3
1
P.U.
2.276,01
Costo US$
2.276,01
m3
m3
m3
m3
m3
1776
12088
627
319
55
9,41
9,41
69,18
12,64
15,80
16.712,16
113.748,08
43.375,86
4.032,16
869,00
m3
m3
m3
kg
m2
7867
159
112
5600
296
9,41
3,46
107,27
1,14
6,18
74.028,47
550,14
12.014,24
6.384,00
1.829,28
m3
m2
46
239
97,50
6,18
4.485,00
1.477,02
m3
m3
459
153
9,35
67,36
4.291,65
10.306,08
40
21
495
64
671,16
3,46
1,14
6,18
26.846,40
72,66
564,30
395,52
2
19
142
97,50
6,18
1,14
195,00
117,42
161,88
7,2
6,7
512
1
1
1
1
97,50
6,18
1,14
2.258,98
1.238,12
2.092,74
253,41
US$
US$
US$
702,00
41,41
583,68
2.258,98
1.238,12
2.092,74
253,41
331.902,67
116.165,93
448.068,60
Unidad
Gl
Cantidad
Obra Toma
ml
Tubo de acero Yoder D = 10”
m3
Dado de refuerzo H30
Armadura Dado A44-28H
kg
Moldaje Dado
m2
Cámara de entrada
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Cámara de salida
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Válvula regulación D=16”
N°
Válvula de corta D=16”
N°
Piezas especiales D=16”
Gl
Rejilla
Gl
Costo Directo
Gastos Generales y utilidades (35%)
Costo total
Presupuesto II F-03
Embalse de Regulación Interanual
Item
I
II
II.1
II.2
II.3
II.4
II.5
III
III.1
III.2
III.3
III.4
III.5
III.6
III.6.1
III.6.2
III.7
III.7.1
III.7.2
IV
IV.1
IV.2
IV.2.1
IV.2.2
IV.3
IV.3.1
IV.3.2
IV.3.3
IV.4
IV.4.1
IV.4.2
IV.4.3
IV.4.4.
IV.4.5
IV.4.6
IV.4.7
Designación
Instalación de Faenas
Muro
Fundación
Terraplén
Enrocado
Filtro drenaje
Estabilizado
Vertedero
Excavación
Relleno
Hormigón H30 N.C. 90%
Enfierradura A44-28H
Moldaje recto
Dados dispersor
Hormigón H25 N.C. 90%
Moldaje recto
Pedraplén
Material pétreo
Hormigón 255 kg cm/m3
V = 1.000.000 m3
1
P.U.
7.586,70
Costo US$
7.586,70
m3
m3
m3
m3
m3
3815
22589
975
791
89
9,41
9,41
69,18
12,64
15,80
35.899,15
212.562,49
67.450,50
9.998,24
1.406,20
m3
m3
m3
kg
m2
10829
244
172
8600
456
9,41
3,46
107,27
1,14
6,18
101.900,89
844,24
18.450,44
9.804,00
2.818,08
m3
m2
69
359
97,50
6,18
6.727,50
2.218,62
m3
m3
600
200
9,35
67,36
5.610,00
13.472,00
55
31
722
94
671,16
3,46
1,14
6,18
36.913,80
107,26
823,08
580,92
2
20
142
97,50
6,18
1,14
195,00
123,60
161,88
7,3
68
519
1
1
1
1
97,50
6,18
1,14
2.689,25
2.267,95
2.366,49
272,91
US$
US$
US$
711,75
420,24
591,66
2.689,25
2.267,95
2.366,49
272,91
544.974,84
190.741,19
735.716,03
Unidad
Gl
Cantidad
Obra Toma
ml
Tubo de acero Yoder D = 10”
m3
Dado de refuerzo H30
Armadura Dado A44-28H
kg
Moldaje Dado
m2
Cámara de entrada
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Cámara de salida
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Válvula regulación D=18”
N°
Válvula de corta D=18”
N°
Piezas especiales D=18”
Gl
Rejilla
Gl
Costo Directo
Gastos Generales y utilidades (35%)
Costo total
Presupuesto II F-04
Embalse de Regulación Interanual
Item
I
II
II.1
II.2
II.3
II.4
II.5
III
III.1
III.2
III.3
III.4
III.5
III.6
III.6.1
III.6.2
III.7
III.7.1
III.7.2
IV
IV.1
IV.2
IV.2.1
IV.2.2
IV.3
IV.3.1
IV.3.2
IV.3.3
IV.4
IV.4.1
IV.4.2
IV.4.3
IV.4.4.
IV.4.5
IV.4.6
IV.4.7
Designación
Instalación de Faenas
Muro
Fundación
Terraplén
Enrocado
Filtro drenaje
Estabilizado
Vertedero
Excavación
Relleno
Hormigón H30 N.C. 90%
Enfierradura A44-28H
Moldaje recto
Dados dispersor
Hormigón H25 N.C. 90%
Moldaje recto
Pedraplén
Material pétreo
Hormigón 255 kg cm/m3
V = 2.000.000 m3
1
P.U.
15.173,40
Costo US$
15.173,40
m3
m3
m3
m3
m3
6690
35696
1334
1689
131
9,41
9,41
69,18
12,64
15,80
62.952,90
335.899,36
92.286,12
21.348,96
2.069,80
m3
m3
m3
kg
m2
13112
329
232
11600
616
9,41
3,46
107,27
1,14
6,18
123.383,92
1.138,34
24.886,64
13.224,00
3.806,88
m3
m2
92
479
97,50
6,18
8.970,00
2.960,22
m3
m3
679
226
9,35
67,36
6.348,65
15.223,36
65
47
1005
130
671,16
3,46
1,14
6,18
43.625,40
162,62
1.145,70
803,40
2,2
22
156
97,50
6,18
1,14
214,50
135,96
177,84
8,3
79
590
1
1
1
1
97,50
6,18
1,14
4.116,60
4.305,33
3.391,18
321,64
US$
US$
US$
809,25
488,22
672,60
4.116,60
4.305,33
3.391,18
321,64
790.042,79
276.514,98
1.066.557,77
Unidad
Gl
Cantidad
Obra Toma
Ml
Tubo de acero Yoder D = 10”
M3
Dado de refuerzo H30
Armadura Dado A44-28H
kg
Moldaje Dado
m2
Cámara de entrada
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Cámara de salida
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Válvula regulación D=24”
N°
Válvula de corta D=24”
N°
Piezas especiales D=24”
Gl
Rejilla
Gl
Costo Directo
Gastos Generales y utilidades (35%)
Costo total
Presupuesto II F-05
Embalse de Regulación Interanual
Item
I
II
II.1
II.2
II.3
II.4
II.5
III
III.1
III.2
III.3
III.4
III.5
III.6
III.6.1
III.6.2
III.7
III.7.1
III.7.2
IV
IV.1
IV.2
IV.2.1
IV.2.2
IV.3
IV.3.1
IV.3.2
IV.3.3
IV.4
IV.4.1
IV.4.2
IV.4.3
IV.4.4.
IV.4.5
IV.4.6
IV.4.7
Designación
Instalación de Faenas
Muro
Fundación
Terraplén
Enrocado
Filtro drenaje
Estabilizado
Vertedero
Excavación
Relleno
Hormigón H30 N.C. 90%
Enfierradura A44-28H
Moldaje recto
Dados dispersor
Hormigón H25 N.C. 90%
Moldaje recto
Pedraplén
Material pétreo
Hormigón 255 kg cm/m3
V = 3.300.000 m3
1
P.U.
25.036,11
Costo US$
25.036,11
m3
m3
m3
m3
m3
9832
50552
1615
3000
180
9,41
9,41
69,18
12,64
15,80
92.519,12
475.694,32
111.725,70
37.920,00
2.844,00
m3
m3
m3
kg
m2
16071
427
301
15050
798
9,41
3,46
107,27
1,14
6,18
151.228,11
1.477,42
32.288,27
17.157,00
4.931,64
m3
m2
116
599
97,50
6,18
11.310,00
3.701,82
m3
m3
798
266
9,35
67,36
7.461,30
17.917,76
75
62
1275
165
671,16
3,46
1,14
6,18
50.337,00
214,52
1.453,50
1.019,70
2,3
23
164
97,50
6,18
1,14
224,25
142,14
186,96
8,3
79
590
1
1
1
1
97,50
6,18
1,14
5.696,78
4.694,94
4.053,92
321,64
US$
US$
US$
809,25
488,22
672,60
5.696,78
4.694,94
4.053,92
321,64
1.063.527,99
372.234,80
1.435.762,79
Unidad
Gl
Cantidad
Obra Toma
Ml
Tubo de acero Yoder D = 10”
m3
Dado de refuerzo H30
Armadura Dado A44-28H
kg
Moldaje Dado
m2
Cámara de entrada
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Cámara de salida
Hormigón H25 N.C. 90%
m3
Moldaje recto
m2
Enfierradura A44-28H
kg
Válvula regulación D=28”
N°
Válvula de corta D=28”
N°
Piezas especiales D=28”
Gl
Rejilla
Gl
Costo Directo
Gastos Generales y utilidades (35%)
Costo total
Cuadro II G-01
Costos anuales de operación (US$)
Tipos de Embalses
Remuneraciones Operadores
Altura máxima de Muro
US$
(m)
5,0-10,0
2.000
10,1-15,0
3.000
Cuadro II G-02
Costos anuales de mantenimiento (US$)
Tipos de Embalses
Altura máxima de Muro
(m)
5,0-10,0
10,1-15,0
Costos Anual de
Mantenimiento
US$
400
500
Cuadro II G-03
Vida útil de obras o elementos
Obra o elemento
Obra de Hormigón
Tuberías Metálicas
Válvulas
Rejillas
Vida útil
(años)
40
30
20
10
Gastos en Insumos
US$
150
200
Costos Anuales de
Operación
US$
2.150
3.200
Capítulo III
POZO DE CAPTACION DE AGUAS SUBTERRANEAS
A. DEFINICION DE LA OBRA
El pozo de captación de aguas subterráneas es una estructura hidráulica que permite alumbrar y extraer
aguas que escurren por los acuíferos a través del subsuelo. El agua subterránea se extrae de los pozos
mediante bombeo u otro sistema de elevación, o por gravedad. El conjunto de la obra de captación y el
acuífero comprometido constituyen, en cada caso, un complejo único de producción hidrogeológica.
Para el bombeo del agua subterránea, desde el pozo profundo, se utilizan generalmente bombas centrífugas
verticales, accionadas con motores ubicados en la superficie, eléctricos o de combustión interna, o también
con motores eléctricos sumergibles.
En la actualidad, el mayor número de captaciones de aguas subterráneas se hace mediante pozos profundos
perforados. Otros tipos de captaciones subterráneas son los siguientes:
Captaciones Horizontales
Captaciones por medio de drenes, galerías de infiltración y zanjas. Se utilizan para captar agua de acuíferos
ubicados a poca profundidad.
Captaciones Verticales
❑ Pozos excavados o pozo noria. Estas obras se construyen generalmente excavadas a mano; por lo tanto,
el diámetro interior no puede ser inferior a 1,2 m. Debido a que la excavación se dificulta al llegar al
acuífero, donde se deben emplear equipos de agotamiento, estas obras tienen un campo limitado de
aplicación. Además, los caudales que se pueden obtener son, en general, inferiores a los que se obtienen
en los pozos profundos perforados.
❑
Sistema de captación por medio de punteras. Las punteras son tuberías metálicas, de diámetros entre 30
y 50 mm, que se hincan en el terreno formando una malla interconectada en la superficie y acoplada a un
equipo de bombeo. Este sistema se usa generalmente en terrenos arenosos, hincando las tuberías
mediante lanza de agua (inyección de agua a presión), y con profundidades entre 6 y 15 m.
Captaciones Mixtas
Estas obras utilizan obras de captación vertical y horizontal. Algunos tipos de captaciones mixtas son los
pozos norias con drenes radiales (pozo dren, con dos o más drenes), y las galerías de infiltración con pozos
excavados.
B. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA OBRA
La obra menor de riego, denominada pozo de captación de agua subterránea, se compone de las siguientes obras
específicas:
G
G
G
G
Pozo Profundo Perforado
Equipo de Bombeo
Interconexiones Hidráulicas y Obras Anexas
Instalaciones Eléctricas
Estas obras parciales permiten, en conjunto, la explotación de aguas subterráneas para utilizarlas en regadío. A
continuación se indican las características técnicas de cada una de ellas.
G
Pozo Profundo Perforado
Antes de describir las características técnicas del pozo profundo perforado, se indicarán las etapas de
construcción de dicha obra.
Construcción de Pozos Profundos
La construcción de un pozo profundo perforado comprende las siguientes etapas:
a) Perforación
b) Engravillado y Desarrollo
c) Prueba de Bombeo
a) Perforación
La etapa constructiva de perforación de un pozo es un proceso que tiene a su vez tres fases, que son:
§ Proyecto
§ Perforación
§ Entubación
Proyecto:
La fase de proyecto de la construcción de un pozo es el estudio previo, para definir las características del pozo
a perforar y el programa de ejecución.
Las características más importantes que se definen en la fase de proyecto son las siguientes: ubicación del
punto de perforación, profundidad estimada que alcanzará el pozo, caudal que podría entregar el pozo, niveles
estáticos y dinámicos estimados, diámetro de la tubería definitiva y diámetros de las cañerías de perforación.
Perforación:
La perforación de un pozo reúne el conjunto de operaciones que permiten atravesar los estratos que componen
el subsuelo, hasta la profundidad de proyecto, dejando un espacio interior libre que permita la posterior
colocación de la cañería de entubación definitiva.
Entubación
La entubación del pozo es el conjunto de operaciones que permiten dejar el pozo con su tubería de
revestimiento definitiva, ranurada en los tramos que enfrentan a los acuíferos y con las cribas que sean
necesarias.
b) Engravillado y Desarrollo
La etapa de engravillado y desarrollo del pozo consiste, en primer término, en rellenar el espacio anular
comprendido entre la perforación cilíndrica y la tubería de habilitación, con una gravilla lo más uniforme
posible, que permita la formación de un filtro que impida la incorporación de partículas al pozo durante el
bombeo, y en segundo término, en limpiar de materiales finos (desarrollo), la vecindad de la perforación, para
lograr la formación de un filtro de grava, frente a las zonas ranuradas de la tubería de habilitación.
c)
Prueba de Bombeo
La etapa de prueba de bombeo consiste en la ejecución de pruebas de agotamiento, a fin de definir las
condiciones de explotabilidad del pozo.
Estas pruebas de agotamiento podrán consistir en pruebas de tanteo (a caudales variables), y una prueba final
(a caudal constante), que permitirán determinar el caudal máximo a explotar y el nivel dinámico de bombeo
para ese caudal (Ver Figura III-0 l).
Los pozos profundos perforados están enmarcados en el tipo de captaciones de agua subterránea, cuya
construcción se basa en un cuidadoso diseño de ingeniería, apoyado en un adecuado conocimiento de las
formaciones geológicas, ya que estas determinan el tipo de maquinaria y herramientas a usar en la perforación
de ellos.
Los sistemas mecánicos de perforación utilizados actualmente en Chile, para la construcción de pozos de
captación de aguas subterráneas, son los siguientes (Ver Figura III-02):
G
G
G
Perforación a percusión
Perforación a rotación
Perforación a rotopercusión
Hay otros sistemas de perforación de pozos, tales como los sistemas de perforación con barrenos, sistemas
con aire y martillo neumático, y sistema con capacho giratorio.
Perforación a Percusión
El sistema de perforación a percusión utiliza una herramienta con un trépano en su extremo que, teniendo un
peso variable en función de las necesidades operativas, es accionada desde la máquina de perforación, por
medio de un cable de acero, que desarrolla un movimiento recíproco, ascendentedescendente, y golpea el
terreno que perfora. Esta pesada herramienta va fracturando y derrumbando material que es mezclado con
agua desde la superficie, formando un barro o lodo de perforación, que es extraído en forma periódica por
medio de diferentes tipos de cucharas.
Perforación a Rotación
En el sistema de perforación a rotación se realiza la perforación haciendo girar una herramienta, que también
lleva un trépano en el extremo que, junto con triturar el terreno, remueve sus partículas con el fluido (lodo o
barro de perforación), que se inyecta y circula continuamente, mientras el trépano penetra al subsuelo. El
modo de inyección del fluido hace diferenciar las perforaciones a rotación, en métodos con circulación directa
o inversa.
Perforación a rotopercusión
En este sistema mixto de perforación de pozos, se utiliza en forma simultánea el sistema de percusión y el
sistema de rotación, lográndose un rendimiento mayor que en ambos sistemas por separado.
El equipo de rotopercusión tiene un compresor de gran capacidad y potencia, con el cual logra extraer el
material suelto, desde el interior del pozo. Para profundidades mayores a 15 m, debe utilizar agua para lograr
los mismos resultados.
El trabajo del equipo ha de orientarse con la única meta de conseguir un resultado óptimo y con gran
productividad. También debe orientarse a lograr una buena solución técnica, con una máquina que maniobre
con rapidez, produzca un buen rendimiento en la perforación y, en su producto final, el pozo de captación.
Las máquinas de percusión siguen siendo de aplicación universal, y de menor costo o inversión inicial. A
pesar de ser lenta, su operación es económica y además versátil, no requiere de operadores de gran
experiencia, pero los testigos que extrae salen notablemente alterados y, a través de su análisis
granulométrico, sólo se puede confiar en el porcentaje de arcilla presente.
Las máquinas de rotación representan una mayor inversión inicial y requieren operadores más preparados y de
cuidadosa técnica. Se logra con ellas rapidez en los trabajos, y es posible obtener testigos que permitan
descubrir con seguridad la fitología representativa del terreno. Se usan principalmente cuando los terrenos a
perforar son de formaciones granulares no cementadas, y de granos finos. Estas máquinas presentan
limitaciones en zonas, donde el recurso de agua es escaso, lo que encarece su funcionamiento, y cuando el
subsuelo está constituido por materiales gruesos de tamaño de 6" o superiores.
En el Cuadro III B-01 del Anexo se indica la velocidad relativa de perforación con los diferentes tipos de
máquinas utilizadas actualmente en Chile.
Los equipos de rotopercusión permiten perforar con grandes diámetros 11” a 23”), en suelos rocosos o con
material pétreo grueso. En suelos arcillosos, estos equipos no logran rendimientos similares a los que se
obtienen en suelos granulares.
Características Técnicas
Las características técnicas de la obra física, denominada pozo profundo perforado, se detalla más adelante.
Estas estructuras hidráulicas se componen generalmente de las siguientes partes (Ver Figura III-03):
a)
b)
c)
d)
Tubería de Entubación Definitiva
Sistema Captante
Pared y Filtros de Grava
Desarrollo
a) Tubería de Entubación Definitiva
La tubería de entubación definitiva del pozo debe ser capaz de resistir la presión, provocada por los empujes
laterales del terreno y la presión hidrostática de los acuíferos existentes, por posibles diferencias de nivel de aguas,
entre el interior y el exterior del pozo. La condición de construcción de estas cañerías está basada en criterios que
condicionan su comportamiento estructural e hidráulico, de manera que cumplan con las características de
sostenimiento de las paredes del pozo y la conducción hidráulica que conecta el acuffero con la superficie, y
permita una adecuada instalación de grupo de bombeo.
Las tuberías que se utilizan para habilitar los pozos son de acero, tipo YODER, con extremos para soldar, y se
ajustan a las normas ASTM - 53, ASTM - 120 y A.P.I.
b) Sistema Captante
El sistema captante es la parte esencial en la captación del agua subterránea. Se lo define como el sector vivo
y activo de la captación, y constituye aquella parte del revestimiento que enfrenta la zona filtrante por donde
se produce la entrada de agua. Este sistema permite la entrada de agua limpia al pozo, exenta de sedimentos y
debe cumplir con exigencias de orden hidráulico, de manera que el pozo sea eficiente; o sea, que su caudal
específico l/seg/m de depresión) sea lo mayor posible.
Se entiende por "rejilla" al revestimiento perforado a colocar frente a la zona captante del pozo, a objeto de
estabilizar el material circundante.
La ubicación de la rejilla deberá justificarse de acuerdo con los resultados mismos de la perforación donde irá
instalada.
En la Figura III-04, se muestran tipos de ranurados de las rejillas.
En Chile, las paredes de la tubería de habilitación se dejan ranuradas en los tramos que enfrentan a los
acuíferos atravesados durante la perforación, para permitir el flujo posterior del agua hacia el pozo. Se usa el
tubo ranurado por razones de costo menor y por ser de fabricación nacional, pero técnicamente es una
solución limitada. Los tubos ranurados se preparan fuera del pozo, siguiendo un diseño uniforme, que
permite una máxima superficie de huecos, sin debilitar sustancialmente la cañería. El ranurado consiste, en
general, en ranuras de 4" de longitud, por 2 a 3 mm de ancho, alineadas en el sentido del tubo, alternando
tramos huecos cada 4" con zonas de tubos.
En los casos de acuíferos formados por materiales muy finos (arenas finas y limos), el tubo ranurado no
retiene la entrada de estos agregados que, junto con el agua, se incorporan al sondaje. Para evitar el
inconveniente que este efecto produce (colapso del pozo, deterioro de la bomba, etc.), se emplean cribas.
Estas se confeccionan, colocando longitudinalmente varias hebras de alambre, cubriendo la superficie de un
cilindro y enrollando espiralmente sobre ella una huincha de pequeño espesor, soldándolas juntas con los
alambres citados.
El diámetro de los alambres y la cantidad de ellos determinarán la resistencia de la criba, y el espacio que deje
el enrollado de la huincha, entre dos vueltas consecutivas, determinará el espesor o slot de la superficie libre
de entrada del agua. Finalmente, el ancho de la huincha que se usa será determinante para obtener una mayor
o menor superficie libre.
Las zonas que se desean habilitar deberán determinarse durante la perforación. El análisis de las muestras de
laboratorio, junto con la estratigrafía detectada por el perforista, además de las características hidrogeológicas
de la zona, serán las herramientas que dispone el hidrogeólogo para diseñar la ubicación de los ranurados y/o
cribas en un sondaje.
La determinación de donde colocar los ranurados o cribas en un pozo, será entonces responsabilidad de la
hidrogeología, y corresponde a una tecnología que, por su complejidad, no será tratada en este manual.
c) Pared de Grava
La pared de grava es un relleno del espacio anular, ubicado entre el acuífero y el sistema captante, que
permite la formación de un filtro, impidiendo la entrada de partículas finas al pozo durante el bombeo.
El engravillado se realiza para que cumpla los siguientes objetivos:
§
Evita y corta la entrada de arena y el material fino del acuífero al pozo durante la explotación.
§
Evita los posibles derrumbes.
§
Aminora las pérdidas de carga, provocadas por la entrada del agua al pozo, pues permite una mayor
abertura de la rejilla.
Produce una mayor permeabilidad del material en la zona de la rejilla.
§
El proceso de engravillado deberá ser tal que asegure la ubicación de la gravilla, rellenando todo el espacio
comprendido entre la cañería de habilitación y la formación. Para lograr este objetivo, en los pozos perforados por
el sistema de percusión, resulta de gran utilidad la presencia de la cañería de perforación, ya que el engravillado se
realiza paralelamente con el retiro de esa cañería.
Frente a las zonas acuíferas es donde pueden quedar huecos en el filtro de grava, ya que si se han producido
cavernas durante la perforación, éstos son difíciles de rellenar directamente al echar la gravilla. Para asegurar
el buen éxito de esta operación, se recomienda aplicar unos ligeros pistoneos por dentro de la cañería de
habilitación, para lo cual puede bastar una cuchara de perforación de un diámetro ajustado al de la cañería.
En el caso que no sea necesario construir una pared de grava artificial y que ella sea reemplazada por una
natural, se debe rellenar el espacio anular existente, entre el acuífero y la rejilla, con arena gruesa lavada, y
este relleno comúnmente se conoce como relleno "estabilizador". Su objetivo principal es evitar que durante
el proceso de desarrollo se derrumben materiales arcillosos o limosos, ubicados en estratos sobre la napa de
agua, y se interpongan entre la "rejilla'y el acuífero, disminuyendo su productividad.
Para completar las características técnicas del pozo profundo perforado, se detalla a continuación el proceso
de desarrollo.
d)Desarrollo
El proceso de desarrollo de un pozo profundo perforado es el conjunto de operaciones realizadas, una vez
colocada la rejilla o la criba, destinadas a extraer los residuos de la perforación (lodos); estabilizar las
formaciones en torno a las rejillas, logrando un mejoramiento granulométrico; mejorar la productividad y
prolongar la vida ütil del pozo.
También se realizan otras labores, donde la tarea del desarrollo es básica y fundamental, denominadas
operaciones complementarias de desarrollo: tales como el redesarrollo, la rehabilitación y la estimulación de
pozos. El motivo que se persigue con la primera operación es lograr un aumento del coeficiente característico
de gasto especifico (se vuelve a limpiar la captación). Los trabajos de rehabilitación son faenas que se
realizan en pozos afectados por procesos de incrustación o corrosión, que disminuyen su rendimiento, y
mediante las cuales se logra el restablecimiento de su caudal específico. Por último, se usa el término
"estimulación" para todas aquellas labores en donde se proyecta introducir cambios en el acuífero, ya sea por
medios mecánicos, químicos y otros, y tienen como objetivo reducir la resistencia presentada por el acuífero
al flujo de agua.
Todos los métodos conocidos se fundan en lograr un incremento rápido de la velocidad de entrada y salida del
agua por la rejilla o la criba del pozo, destruyendo las posibles acumulaciones de material que se forman en
ella. Dicho fenómeno se acrecienta cuando el flujo es en un solo sentido.
Los métodos de desarrollo son los siguientes:
G
Método por sobrebombeo
G
Método de vaivén
§ Bombeo intermitente
§ Pistón
§ Descarga aire comprimido
§ Tratamiento nieve carbónica
El método más usado es el de vaivén-pistón que obliga la entrada al pozo del material más fino, el cual es
retirado periódicamente con herramientas adecuadas (cucharas), en cada media hora de intervalo. El proceso
se continúa hasta lograr una clarificación total del agua. La eficacia del proceso está en función directa del
peso de la herramienta, variando esta entre 600 y 1.000 kg para pozos, cuyo diámetro de entubación varía
entre 6" y 12" o mayores (Ver Figura III-05). Si al desarrollar un pozo, el nivel de agua se va deprimiendo,
significa que ello se debe al desembanque del pozo por el material extraído, lo cual es un buen índice para
intentar el desarrollo por medio de émbolo con válvulas.
El desarrollo se va controlando mediante la cantidad (cm) de depósito en el fondo del sondaje. Se acepta
como concluida esta operación cuando este embanque no supera la altura de 10 a 20 cm después de un
período de trabajo.
Generalmente se usan en el proceso elementos químicos de agentes dispersantes, que cumplen la misión de
acelerar el trabajo, facilitando la eliminación de arcillas presentes en el acuífero, pues las ponen en estado de
suspensión, evitando su sedimentación, ya sea en el fondo del pozo o en la rejilla. Estos elementos químicos
son: Hexametafosfato de sodio, Priofosfato Tetrasódico y Fosfato Trisódico, en dosis de 15 kg por metro
cúbico de agua en el pozo.
Para la estimulación de pozos se utilizan medios mecánicos y químicos, siendo los más conocidos:
fracturación hidráulica, acidificación y el uso de explosivos. Por razones de costo, en Chile aún estos
métodos son impracticables.
Equipo de Bombeo
Los equipos o grupos de bombeo de mayor aplicación en la explotación de los pozos profundos de captación
de aguas subterráneas son bombas centrífugas de pozo profundo, accionadas con motor desde la superficie, o
con motor eléctrico sumergido. En la actualidad, son estos últimos los más usados. Esto se atribuye a que los
costos de cables eléctricos de alimentación serían menores que el eje vertical de accionamiento de los
impulsores, cañerías cubre ejes y dispositivo de guías que requiere el grupo accionado con eje vertical de
transmisión desde la superficie. Además la tecnología de los últimos años ha experimentado un mejoramiento
sustancial e motores, cables eléctricos, sellos, etcétera.
La bomba de pozo profundo con motor en la superficie ofrece la alternativa de ser accionado por otro tipo de
motor, no necesariamente eléctrico y, en general, ofrece la ventaja que en el país existen un mayor número de
talleres e industrias que ofrecen servicios de reparación de estos equipos.
La motobomba con motor en superficie se compone, a lo menos, de las siguientes partes: motor de eje hueco
vertical; cañería de descarga con eje de acero de¡ motor en su interior, descansos, coplas y conjunto de prensa
estopa; cuerpo impulsor de varias etapas con cabeza de descarga; cañería de succión y canastillo de
aspiración.
La motobomba sumergible, merced a su esbeltez, se puede instalar en perforaciones entubadas con diámetro
pequeño y no requiere, en general, de costosas fundaciones para el motor, ni casetas de bombas. Además, se
caracteriza por su alta seguridad de servicio, exención de mantenimiento, seguridad contra heladas, y por no
tener problemas de aspiración.
Las motobombas sumergibles son bombas centrífugas, de una o varias etapas, que forman una unidad
compacta con el motor sumergible y trabajan instaladas bajo el nivel dinámico del pozo. El grupo se instala,
por lo general, en posición vertical y colgado de la columna de descarga.
Las bombas se diferencian, según la forma de sus rodetes, en bombas radiales con rodetes radiales, bombas
semiaxiales con rodetes semiaxiales y bombas axíales con hélices axiales. Las bombas radiales se emplean
para caudales pequeños y alturas grandes de impulsión, mientras que las bombas semiaxiales encuentran su
utilización para caudales y alturas de impulsión medias, y las bombas axiales para grandes caudales y bajas
alturas de impulsión.
Todos los cojinetes de las bombas van lubricados por agua y protegidos contra la arena mediante elementos
adecuados.
Los cuerpos de las bombas radiales van unidos a través de tirantes planos o de tornillos de unión. Los
diferentes cuerpos de las bombas semiaxiales van unidos entre sí por medio de espárragos. En las bombas
axiales se utilizan tornillos de unión.
Entre la bomba y el motor se encuentra el cuerpo de aspiración. El eje de la bomba y el de¡ motor van unidos
por medio de un acoplamiento rígido de casquillo. Los grupos de 6" hasta 1,1 kW tienen un eje común, el
cual va dispuesto en voladizo en la bomba.
Todas las motobombas sumergibles se pueden suministrar con o sin válvulas de retención (con rosca o brida).
El motor sumergible es de rotor en cortocircuito y va lleno de agua que sirve de lubricación para los
cojinetesy de agente refrigerante del devanado, el cual está revestido de un aislamiento impermeable al agua.
Los motores de 4" salen de la fábrica llenos de aceite o de una emulsión especial. El empuje axial de la
bomba lo absorbe un cojinete axial de segmentos ubicado en la parte inferior del motor. Para impedir que el
agua del pozo entre al motor, se ha previsto en éste un cierre de retenes laberínticos.
La sobrepresión, originada por el calentamiento del devanado del motor, y el consiguiente aumento de
volumen del agua del motor lo absorbe una membrana de compensación de presión, dispuesta debajo del
cojinete axial.
Interconexiones Hidráulicas y Obras Anexas
Las interconexiones hidráulicas necesarias para conectar la cañería de descarga de la motobomba con la
tubería de impulsión que conduce el agua hasta el terreno a regar, consisten, a lo menos, en los siguientes
elementos: tuberías de interconexión, uniones extensibles, válvula de corta, válvula de retención, piezas
especiales, etcétera. (Ver Figura III-06 y III-07).
Estas interconexiones generalmente van instaladas a la intemperie o en una caseta especialmente diseñada
para ellas. En algunas obras de captación de aguas subterráneas se protegen los motores de superficie y/o los
tableros eléctricos de comando de fuerza mediante una caseta de comando.
En las Figuras III-06 y III-07 se indican interconexiones hidráulicas y obras anexas para captaciones con
motor en superficie y con motor sumergido.
Las instalaciones eléctricas necesarias para explotar una obra hidráulica de captación de agua subterránea,
mediante un pozo profundo perforado con motobomba centrífuga de eje vertical, son en general las
siguientes:
G
G
G
G
G
G
Extensión de la Línea de Alta Tensión
Subestación Eléctrica y Transformador
Empalme Aéreo, Equipos de Medida y Línea de Enlace
Tablero de Comando de Fuerza (T.C.F.)
Caja de Empalme de Fuerza y Control del Motor
Líneas de Alimentación del Motor
G
Extensión de la Línea de Alta Tensión
La extensión de la red primaria en alta tensión y la construcción de la subestación eléctrica se requerirán en
todos los casos en donde la Empresa Eléctrica correspondiente no esté en condiciones de suministrar la
energía eléctrica necesaria en baja tensión, en el lugar en que se habilitaría el pozo profundo.
La extensión de la línea de alta tensión (A.T.), desde la red primaria existente en la zona hasta el lugar de
captación, depende de las condiciones existentes en cada caso particular. Las características de esta extensión
son establecidas por las empresas propietarias de las redes primarias; pero, en general, consisten en líneas de
A.T., aéreas, con tres conductores de cobre y postes de hormigón armado o madera.
G
Subestación Eléctrica y Transformador
La potencia de la subestación eléctrica y del transformador dependerá de la potencia instalada de los motores
de la captación. La subestación, con transformador, se monta generalmente en postes de hormigón armado,
de 10 m de altura, y debe contemplar los desconectadores y tomas de tierra y de servicio del transformador.
G
Empalme Aéreo, Equipos de Medida y Línea de Enlace
Desde la subestación, hasta el tablero de comando de fuerza, se instala generalmente un empalme aéreo
tetrafilar, con un equipo de medida y protección, con medidor en baja tensión. Este equipo de medida se
conecta al tablero de comando de fuerza, mediante una línea de enlace aérea.
G
Tablero de Comando de Fuerza (T.C.F.)
El tablero de comando de fuerza puede ir montado en una caja metálica y tiene generalmente los siguientes
elementos: interruptor de mando, placa porta fusibles, interruptor selector M-O-A, pulsador doble, partir y
parar manual, interruptor conmutador de voltímetro, fusibles de amperaje adecuado, transformador para luces
piloto, luces piloto, relé guardanivel de pozo, voltímetro, amperímetro interruptor automático termomagnético
unipolar, arrancador magnético con protección de sobrecarga, contactor auxiliar de accionamiento magnético
y otros elementos.
Las conexiones del tablero deberán permitir el siguiente esquema de funcionamiento:
a) La bomba deberá funcionar o parar manual o automáticamente
b) Si el nivel del agua en el pozo desciende y deja seco al electrodo, la bomba se detendrá automáticamente.
Las luces pilotos indicarán lo siguiente:
a) Bomba funcionando (luz verde)
b) Bomba detenida por sobrecarga (luz roja)
c) Bomba detenida por falta de agua en el pozo (luz amarilla)
G
Caja de Empalme de Fuerza y Control del Motor
La caja de empalme de fuerza y control del motor eléctrico se instalará lo más próxima al moto (o al pozo si
es motor sumergido). La caja es metálica, con todos sus terminales de cobre, placa de conexión, bornes y
aislantes.
G
Líneas de Alimentación del Motor
Entre el tablero de comando de fuerza y la caja de empalme de fuerza y control del motor eléctrico, se instalan
generalmente líneas de alimentación subterráneas, en cañería galvanizada o de PVC, de fuerza y de
telecomando para el motor.
En la Figura III-08 se detalla una disposición esquemática de instalación eléctrica, para un pozo de captación
con motor en superficie.
C. NORMAS Y CRITERIOS CONSTRUCTIVOS Y DE DISEÑO
Normas y Criterios para la Construcción de Pozos Profundos
En la construcción de este tipo de obras se debe dar importancia a factores como buen diseño, el método de
perforación elegido, y adecuados criterios de control y vigilancia de la obra que lleven involucrados el
concepto de idoneidad. Un diseño exige saber los factores dimensionales para la construcción del pozo
(profundidad y diámetro), y los materiales que se van a utilizar en su construcción (tuberías de revestimiento,
rejilla o criba y pared de grava).
Captaciones existentes:
Debe hacerse un recuento de todas las captaciones subterráneas existentes en la zona abarcada por las napas
subterráneas, que se trata de aprovechar dentro del radio de influencia del pozo. En este recuento debe
recopilarse información referente a: ubicaciones específicas, tipos y características propias, niveles estáticos
de las napas subterráneas y sus fluctuaciones, condiciones de explotación, capacidades máximas y todo otro
antecedente que se estime de interés.
En todo caso, en esta materia se debe dar cumplimiento a lo establecido en la Resolución N°207 de la
Dirección General de Aguas del Ministerio de Obras Públicas que regula estas actividades.
Estudios Preliminares:
Es recomendable elaborar un informe hidrogeológico de la zona en que se construirá el pozo, en el cual se
haga especial mención a las características de los acuíferos, a saber: naturaleza de los rellenos, alimentaciones
disponibles, extensión y dimensiones de los acuíferos, características de permeabilidad y almacenamiento de
estas últimas. El alcance y extensión que debe darse a este informe ha de estar de acuerdo con la naturaleza y
magnitud del resultado que se pretende obtener de las napas freáticas, en relación a las capacidades
potenciales de éstas.
Si los antecedentes existentes no son suficientes para la preparación del informe hidrogeológico, que se ha
estimado necesario obtener, deberá programarse, ejecutarse e interpretarse las investigaciones adicionales que
sean necesarias. Entre éstas pueden mencionarse las siguientes: investigaciones geológicas detalladas,
pruebas de agotamiento o infiltración en pozos existentes, o en otros perforados expresamente para este
objeto; otros ensayos especiales que pudieran requerirse en algunos casos, tales como prospecciones
geosismicas o por resistividad eléctrica, controles químicos y uso de isótopos radioactivos.
Localización:
La ubicación que se proponga para la captación deberá justificarse de acuerdo con los antecedentes reunidos,
según lo indicado en los puntos anteriores y, en especial, en lo que dice relación con características
hidrogeológicas de la zona. Deberá considerarse además, la proximidad al área a regar. También deberá
respetarse lo establecido por la Resolución N°207 al respecto.
Capacidades propuestas:
Las capacidades propuestas para la captación deberánjustificarse de acuerdo con las características de los
acuíferos, y de la captación misma y la forma de operación que se especifique para ella.
Deberá verificarse en cada caso que la captación proyectada cuente con el adecuado respaldo hidrológico; es
decir, las napas subterráneas deben poder contar con recargas suficientes, para permitir el normal
abastecimiento de la captación, aún en condiciones hidrológicas muy adversas.
Profundidad del pozo:
La profundidad necesaria de un pozo es un parámetro fundamental y generalmente es posible determinarlo
con antecedentes de otros pozos en las cercanías del estudio, o en estudios hidrogeológicos preliminares. En
Chile, se han realizado catastros o registros de pozos existentes, que se agrupan por hoyas hidrográficas. Esta
labor la desarrolló principalmente el Ex-Departamento de Recursos Hidráulicos de CORFO, hoy incorporado
al CIREN, labor que en la actualidad es función de la Dirección General de Aguas. Además el CIREN cuenta
para las Regiones III, IV, V, VI, VII, IX y Metropolitana, con estudios hidrogeológicos para la determinación
de zonas hidrogeológicas homogéneas (ZHH), cuya principal finalidad es definir y delimitar áreas
geográficas, en las cuales es posible la explotación de aguas subterráneas. Además, en cada ZHH se define un
pozo tipo representativo, con sus atributos de profundidad de pozo, nivel estático, caudal posible de extraer y
nivel dinámico.
Criterios técnicos definidos recomiendan que la profundidad del pozo debe atravesar y penetrar totalmente en
el acuífero productor, pues el caudal a alumbrar es directamente proporcional al espesor del manto acuífero.
De este modo, se obtendrá un mejor rendimiento específico del pozo; o sea, un mayor caudal de aguas con
una menor depresión de su nivel estático.
Diámetros de habilitación y perforación:
El diámetro del cuerpo de las bombas, que se colocan para la explotación de los pozos, es mayor a medida
que se extraen caudales mayores. Esto a su vez implica un diámetro de la tubería de entubación definitiva, en
la zona donde quedará colocada la bomba, que permita un espacio holgado de aproximadamente 2" de
diferencia.
El Cuadro III C-01 del Anexo, obtenido de bombas de varias fábricas, ilustra los diámetros de las tuberías de
entubación definitiva, que se requieren para los diferentes caudales estimados.
Definido el diámetro de la habilitación, se puede determinar los diámetros de las cañerías de perforación que
se emplearán para la construcción del pozo.
El diámetro inicial de perforación debe determinarse teniendo en cuenta el diámetro referido final de
entubación, la profundidad prevista para el pozo, considerando posibles cambios de diámetros a lo largo de
ella, y la naturaleza prevista para los materiales en donde se ubicaría la zona de captación, y puedan hacer
prever la necesidad de un filtro de grava, constituido por un o más capas.
La fórmula que recomienda el American Petrofeum instituto para determinar la profundidad límite de diseño
de la tubería de revestimiento, en función de su diámetro y espesor, es la siguiente:
H=
28,64 x106
( m)
D / t * ( D / t − 1) 2
Donde:
H=
D=
t=
Profundidad límite de diseño de la tubería del pozo, en m
Diámetro exterior de la tubería, en cm
Espesor de la tubería, en cm
Una aplicación directa de la fórmula es usando cañerías de acero de espesor 1/4" para pozos de 50 m de
profundidad, 5/16" de espesor para 100 m y 3/8" para 100 a 200 m. Si la calidad del agua puede provocar
procesos de corrosión, deberá agregarse 1/4" más de espesor.
Para fijar el diámetro de la cañería influyen factores especialmente hidráulicos. Generalmente se distinguen
en la cañería de revestimiento de un pozo dos tramos: uno va desde la superficie hasta la profundidad, donde
irá instalada la bomba o motobomba de motor sumergido, y se denomina cámara de bombeo; y otro que se
extiende hasta el sistema captante (rejilla o tubo ranurado), y se llama tubería de producción.
Basado en la práctica, los profesionales especializados han llegado a las siguientes fórmulas:
Deq = Q + 2"
Deq
Q
: Diámetro exterior del grupo de bombeo, en pulgadas
: Caudal de explotación de la captación l/seg)
Dc = Deq + 2"
Siendo Dc el diámetro de cañería de revestimiento de la cámara de bombeo, en pulgadas, la experiencia
aconseja ocupar siempre el mismo material en la construcción de las tuberías; o sea, no mezclar cañerías de
distinto material.
Verticalidad de la Entubación:
Las entubaciones definitivas deberán quedar verticales y alineadas. Ninguna tubería, en cuyo interior haya de
colocarse una bomba, deberá desviarse de la vertical más de 7,5 cm cada 30 m, para tubos de hasta 2" de
diámetro nominal; más de 10 cm para diámetros entre 8" y 12" (D.N.); ni más de 15 cm para diámetros
mayores de 12". Toda tubería hasta de 20" (D.N.) deberá quedar alineada, de modo de permitir el paso sin
obstrucción, ni roce de un tubo de¡ diámetro nominal inferior, provista al menos de 3 anillos, 2 en los
extremos y uno en el centro, de una longitud no menor de 12 m. Los tubos mayores de 20" (D.N.) habrán de
permitir el paso de un artefacto, de no menos de 12 m, que lleve en sus extremos y en el centro 3 anillos, de
un diámetro exterior inferior en 1/2" al diámetro interior de la entubacion.
Sistema captante:
Las "rejillas" se diseñarán para satisfacer los siguientes requerimientos:
§
Las aberturas serán dimensionadas para evitar la obstrucción por la arena, grava u otro material del
acuífero. Esto se logra construyéndolas de tal manera, que las secciones de ranuras se agranden hacia el
interior del pozo.
§
Tener la máxima superficie abierta, con el fin de lograr un mayor porcentaje de área de entrada del agua,
y tener una adecuada distribución para, evitar turbulencia que puedan producirse a la entrada del agua.
§
Debe fabricarse de un solo material, que la preserve de los efectos de corrosión, y soporte las fuerzas a
que ésta estará sometida durante y después de la instalación.
§
Debe tener un costo razonable. La selección, longitud y ubicación de la rejilla, estará en razón directa
con el acuífero o los acuíferos comprometidos.
Una granulometría adecuada de los materiales de los acuíferos, dará los rangos de la sección de la ranura (Ver
Figura III-09), para lo cual se definen los porcentajes de material a retener y dejar entrar.
Determinada la longitud y ancho de la abertura de rejilla, y conocido su diámetro, se calcula la superficie
abierta de escurrimientos del flujo total de agua, mediante la expresión siguiente:
A = π • D • 1 • (n • e • l )
A=
D=
n=
e=
1=
(m2/ml)
Area abierta total, en m2/ml
Diámetro de rejilla, en m
N° de ranuras por metro de rejilla
Ancho de cada ranura, en m
Longitud de cada ranura, en m
El área abierta efectiva (Ae) se considera igual a:
Ae = 0,5 * A
(m2/ml)
En seguida, se debe comprobar si la velocidad de entrada del agua cumple la exigencia de no ser superior a la
velocidad óptima o crítica (Vc).
Vc =
Q
≤ 0,06
L * Ae
(m/seg)
Siendo:
L=
Q=
Longitud de la rejilla, en ml
Caudal de agua, en m3/seg
Se recomienda que Vc no exceda de 0,03 m/seg También se puede aplicar la siguiente expresión:
Vc = 65 * (K)1/3
Siendo:
K=
Permeabilidad del acuífero, en m/seg
Además, se utilizan los valores del Cuadro III C-02 del Anexo, del autor R.C. Smith:
Si esta velocidad crítica excediera los valores del rango óptimo (0,03 m/seg a 0,06 m/seg), será necesario
limitar el caudal de explotación del pozo, o variar algunas características o dimensiones de la rejilla.
Pared de Grava:
La pared de grava, en algunos casos, es unaconsecuencia natural del método de perforación empleado. En
otros casos, cuando la rejilla de captación del pozo, dadas sus dimensiones de ranura, resulta incapaz de
contener el material del acuífero circundante, hace que su uso sea indispensable.
El diseño del filtro es un acabado proceso de selección de gravas. El procedimiento indicadpo por Karl
Terzaghi expresa que debe cumplirse la expresión siguiente:
D15 ( pared de grava)
>4
D85 (acuífero)
El material usado como filtro será de cantos bien redondeados, lavados y uniformes. Es fundamental una
prolija selección de la grava, pues la permeabilidad del filtro debe ser mayor que la del acuífero. Las normas
dan una razón de 1:20, y el espesor recomendable fluctúa entre 3" y 6". Se requiere de un trabajo minucioso y
prudente en la colocación del filtro, procurando que no se pierda la graduación elegida de grava.
Normas y Criterios para Equipos de Bombeo
La capacidad definitiva asignada a una captación subterránea, especialmente para los efectos de
especificación del equipo de elevación mecánica, sólo debe hacerse una vez construida y aprobada dicha
captación. De esta manera, los equipos de bombeo deberán especificarse, de acuerdo con las características
de operación que resulten, para la captación en la prueba de bombeo final (a gasto constante).
Potencia de la motobomba:
La potencia útil (Pw) de una bomba con motor eléctrico es la siguiente:
Pw = γ * Q * H
(m kg ) γ * Q * H
=
seg
102
(kW)
Y la potencia Ps, que debe suministrar el motor en el eje de acoplamiento con la bomba, es igual a Pw
dividida por el rendimiento de la bomba (ηB)
Donde:
γ
Q
H
ηB
= Peso específico del agua (kg/m3) = 1.000 kg/m3 para agua fría
= Caudal a elevar (m3/s)
= Altura manométrica de elevación (m)
= Rendimiento de la bomba (varía entre 0,65 y 0,75 para bombas de motor sumergido)
La potencia del motor eléctrico debe ser entre un 10 a 15% mayor que la potencia Ps.
La altura manométrica de elevación (H), es igual a la altura topográfico de elevación, más la suma de las
pérdidas de carga por frotamiento en las tuberías y piezas especiales de descarga e impulsión, y las pérdidas
de carga singulares en toda la instalación.
En el caso de instalaciones con bombas de pozo profundo, la altura topográfico se mide, desde el nivel
dinámico de la napa deprimida en el pozo para el caudal a elevar (Q), hasta el nivel de descarga de la
impulsión. El nivel dinámico en el pozo se obtiene de la curva de agotamiento deducida de la prueba de
bombeo. Como la curva de agotamiento, se traza desde el nivel estático del agua en el pozo, a caudal cero, se
deben considerar las variaciones que sufre este nivel temporalmente durante el año, o las variaciones
obtenidas desde datos históricos de control de niveles. La variación del nivel estático se ha de agregar a la
altura topográfico.
Curvas características de las bombas:
Para elegir la motobomba más apropiada se utilizarán los catálogos que proporcionan los fabricantes de
bombas para pozos profundos.
La bomba centrífuga, operando a una velocidad constante, puede bombear una cantidad variable de agua, que
decrece cuando la carga aumenta, mientras la potencia consumida también varía dentro de límites definidos.
De esta manera, la bomba centrífuga posee la propiedad de ser autoregulable. Esta propiedad se muestra en la
curva Q-H, también conocida como la curva característica de la bomba, la cual es una curva de las cargas H,
trazadas en función de los correspondientes valores del caudal Q, elevado a una velocidad dada. Además, se
pueden trazar otras curvas para mostrar la relación entre el caudal elevado, con respecto a la potencia
consumida, o a la eficiencia de la bomba.
Los catálogos de motobomba para pozos profundos contienen las familias de curvas características Q-H, de
acuerdo al número de etapas que tiene la bomba.
Curvas características del sistema hidráulico:
La selección de una bomba adecuada para un sistema hidráulico de captación de agua subterránea depende,
además de la curva característica Q-H de la bomba, de la curva característica de dicho sistema. Esta curva es
la representación gráfica de la relación entre el caudal a bombear y la carga total del sistema a vencer. La
carga total del sistema hidráulico consiste en la suma de la carga geométrico, desde el nivel dinámico de la
fuente de agua, hasta el nivel del punto de entrega y las pérdidas de carga en el sistema. En el caso de
captaciones desde pozos profundos, esta carga geométrico depende del caudal a bombear, de acuerdo a la
curva de agotamiento del pozo. Las pérdidas hidráulicas en el sistema varían con el cuadrado de caudal a
bombear y dependen de la forma, material, diámetro y longitud de las cañerías, piezas especiales con y sin
mecanismos, y otros dispositivos del sistema.
La intersección de la curva característica (curva Q-H) de la bomba más apropiada con la curva característica
del sistema hidráulico (curva Q-carga), determina un punto común a ambas curvas o punto de operación, al
cual la bomba se ajusta automáticamente.
En resumen, la selección del equipo de bombeo depende de los resultados de la prueba de bombeo en el pozo
(curva de agotamiento), del sistema hidráulico de descarga y de las motobombas más apropiadas que pueda
ofrecer el fabricante, de modo que la bomba funcione en el punto de operación de mejor rendimiento.
Normas y Criterios para Interconexiones Hidraúlicas y Obras Anexas
En general, para elegir las cañerías, piezas especiales, válvulas y otros elementos que componen las
interconexiones hidráulicas de una instalación de captación de aguas subterráneas con pozo profundo, es
necesario considerar los siguientes factores: costo del material, rugosidad, resistencia al desgaste, vida útil,
facilidad de instalación, resistencia a las aguas agresivas, resistencia mecánica, tipo dejuntura, estanqueidad,
tamaños comerciales disponibles y otros. En la práctica, ningún material tendrá todas las condiciones
requeridas para la instalación, pero siempre se podrá seleccionar el más adecuado.
En lo que se refiere a las obras anexas necesarias, tales como cámaras y casetas, éstas deberán tener las
dimensiones suficientes para permitir la colocación o el desarme de las interconexiones hidráulicas en su
interior. Además, deberán ser ventiladas y de fácil acceso.
Válvula de retención:
La válvula de retención impide que el agua impulsada se devuelva al pozo, en caso de estar detenido el
equipo. Esta válvula deberá sea de cierre lento o con by-pass, para disminuir los efectos del golpe de ariete.
Válvula de corta:
La válvula de corta permite regular el caudal bombeado y aislar el pozo para reparaciones en un caso dado. Esta
válvula se ha de maniobrar lentamente cuando la bomba esta funcionando, ya que una de las causas principales del
golpe de ariete se debe al cierre rápido de las válvulas de corta. Como dato práctico, se puede recomendar que la
duración del cierre, en minutos, debe se por lo menos igual a la longitud en km, del tramo de impulsión que puede
ser afectado.
Válvula de desagüe:
Es conveniente instalar una derivación a la salida de la cañería de descarga de la bomba, con su
correspondiente válvula de corta, para vaciar las primeras aguas de la bomba, o desaguar la impulsión, si es
necesario.
Medidor de gasto:
Para instalaciones de importancia, se recomienda colocar un medidor de gasto. El medidor de gasto permite
determinar el caudal de agua que está elevando la bomba y, en conjunto con los indicadores de nivel del pozo,
permite estudiar el comportamiento de la obra de captación.
Uniones Extensibles:
Este tipo de uniones es importante, debido a que, al instalar piezas y válvulas con junturas brida, éstas quedan
aprisionadas entre sí, debiendo ser cortadas para poder desarmar la interconexión. La unión extensible facilita
el desarme de las piezas y evita su destrucción.
Obras anexas:
Las obras anexas pueden consistir en casetas y cámaras enterradas. Las cámaras enterradas deberán
estructurarsey calcularse, de modo que soporten las presiones de tierra, y eventualmente de agua contenida en
el suelo. Las tapas y losas deberán resistir las cargas de tránsito, factibles de ejercer sobre ellas.
Las casetas deben ser de dimensiones adecuadas y con ventilación suficiente.
Normas y Criterios para Instalaciones Eléctricas
Las instalaciones eléctricas se ejecutan en Chile, de acuerdo a las normas y reglamentos de la
Superintendencia de Electricidad y Combustible, especialmente las que se refieren a instalaciones interiores
en baja tensión, instalaciones en corrientes fuertes, tensiones normales, empalmes aéreos, pruebas y ensayos
tipo para equipos.
Además, se debe considerar las recomendaciones de los fabricantes de los equipos de bombeo y de los
aparatos o dispositivos eléctricos que deban ser instalados en la obra.
En general, una vez determinada la potencia y el tipo de motobomba eléctrica a utilizar, se debe elaborar un
proyecto de la instalación eléctrica, consistente en un plano y sus respectivas especificaciones, el cual deberá
contar con las aprobaciones de rigor.
Cuando no hay disponibilidad de energía eléctrica convencional, se reemplaza por el suministro de energía
eléctrica de un grupo electrógeno, el cual debe tener las potencias mínimas señaladas en el Cuadro III C-03
del Anexo.
D. DISPOSICIONES TIPICAS DE LA OBRA
Con el objeto de poder determinar costos de la obra menor de riego, definida como pozo de captación de
aguas subterráneas, se hace necesario establecer algunas disposiciones típicas.
Las disposiciones típicas de la obras que incluyen el pozo profundo perforado, el equipo de bombeo, las
interconexiones hidráulicas y obras anexas y las instalaciones eléctricas, se han determinado en base a las
siguientes consideraciones.
G
Los equipos de bombeo con motores en superficie tienen mayores costos de instalación y de mantención,
pero cuentan con mayor cantidad de maestranzas para reparaciones generales que proporcionan un buen
apoyo logística. Además, estas bombas de eje vertical tienen problemas de verticalidad, tanto en su
montaje como durante su operación posterior. Las bombas con motor en superficie permiten el
acoplamiento a motores de combustión interna.
G
Los equipos de bombeo con motores sumergidos son de menor costo y tienen también menores costos de
mantención. Estos equipos tienen la desventaja que las empresas que los reparan están generalmente
muy alejadas del lugar en donde están instalados.
Por las razones mencionadas y otras no contempladas, tales como la susceptibilidad del usuario ante las
ventajas y desventajas de un equipo de bombeo, se adoptaron, como disposiciones típicas; pozos profundos
con ambos tipos de bombas, o sea:
G
G
Motobombas con motor en superficie
Motobombas sumergibles
Planos de las obras tipo:
Las disposiciones típicas establecidas de la obra de captación mediante pozos profundos están representadas
en los planos de las obras tipo de las Figuras III-06 y III-07; en las cuales se muestran los pozos profundos
perforados, los equipos de bombeo, las interconexiones hidráulicas, y las instalaciones eléctricas de estas
obras tipo.
Especificaciones de las obras tipo:
En e1 párrafo F siguiente, que se refiere a los costos de inversión de las obras tipo, se han incluido las
especificaciones más relevantes de dichas obras.
E. CUBICACION DE LAS OBRAS TIPO
Todas las cubicaciones de obras se incluyen en el párrafo F siguiente.
F. COSTOS DE INVERSION DE LAS OBRAS TIPO
No es una materia fácil dar cifras exactas de las inversiones requeridas para la construcción de pozos,
instalación de sus equipos de habilitación y construcción de sus obras anexas; pues en éstas influyen las
variaciones que experimenta el costo de la vida en diversos países, fluctuaciones de la moneda de aquellos
países exportadores de bienes tales como: maquinarias y equipos de bombeo y otros; Así mismo la eficacia de
las empresas constructoras que ejecutan este tipo de obras, los materiales que conforman un determinado
subsuelo y la existencia de recursos energéticos. Sin embargo, se ha realizado un esfuerzo para entregar, en
este manual, los siguientes costos de inversión:
G
G
G
G
Costos directos unitarios de pozo terminado, perforado por método de percusión, por metro de
profundidad de pozo.
Costos de equipos de bombeo.
Costos de interconexiones hidráulicas y obras anexas.
Costos de instalaciones eléctricas.
Para determinar estos costos de inversión se utilizaron, en general, precios unitarios de mercado y cotizaciones de
empresas proveedoras.
Los precios unitarios incluyen todos los costos de materiales, mano de obra y leyes sociales, costos de
adquisición, arriendo y traslado de maquinarias, equipos y transporte de materiales. Estos precios unitarios
son válidos para las regiones V, VI, VII y Metropolitana.
Costos directos unitarios de pozos terminados:
Los costos directos unitarios de un metro de pozo terminado, para diferentes diámetros de habilitación, se han
determinado para el caso de pozos perforados por el método de percusión. En Chile, las máquinas
perforadoras del tipo de percusión son los equipos que han dado mejor resultado y se pueden emplear en
todos los terrenos. El tipo de equipo que existe en mayor cantidad en nuestro país, tanto en poder de
instituciones estatales, como de empresas privadas, es la máquina Marca Bucyrus Erie, tipo 60-L, o sus
equivalentes de otras fábricas.
Las empresas constructoras de pozos profundos deben disponer, entre sus bienes de capital, de una máquina
perforadora marca Bucyrus Erie, modelo 60-L, o similar; una soldadora rotativa, una bomba de pozo
profundo con su motor de accionamiento; herramientas de perforación, accesorios y tuberías.
Los costos directos de instalación de faenas, perforación, entubación, agotamiento y prueba, ranurados, filtros
de grava, desarrollo y de interrupciones de faenas, pueden determinarse en base a la estructura de precios
unitarios, rendimientos, criterios y supuestos establecidos en los siguientes estudios realizados anteriormente.
G
Estudio de tarifas de perforación de pozos, incluido en la publicación “Perforación Desarrollo y Costos
de Sondajes” del Ex-Departamento de Recursos Hidráulicos de CORFO (noviembre 1972).
G
Estudio del tarifado de trabajos de perforación para pozos de captación de aguas subterráneas y Anexo A
del documento "Aspectos Económicos del Uso de Aguas Subterráneas", autor Ingeniero Civil Sr.
Eugenio Celedón S., Curso de Postgrado Aguas Subterráneas, U.de CH., Abril 1978.
De acuerdo a lo expresado anteriormente, se pueden determinar costos directos unitarios-para todas las faenas
que intervienen en la construcción de un pozo perforado. Con dichos precios unitarios, también se pueden
determinar los costos directos unitarios del metro de pozo terminado, para distintos diámetros de habilitación
y profundidades de pozos. Los costos directos unitarios de pozos terminados se determinaron en base a
cotizaciones de empresas contructoras
de pozos.
Estos costos deberán ser recargados, si procede, por concepto de bonificación por distancia, y deberá
agregarse un 35% por concepto de gastos generales y utilidades de la empresa constructora.
En el Cuadro III F-01 del Anexo y la Figura III-10 se indican los costos por metro de pozo terminado, para
pozos de 15, 30, 40, 50, 70, 100 y 150 m de profundidad y con diámetros de habilitación de 6", 8", 10", 12" y
16", en US$/metro. Como ejemplo de aplicación de este gráfico, se puede determinar que un pozo profundo,
a perforar con máquina de percusión, de 85 m de profundidad y a habilitar con tubería de 10", tendría un costo
directo de US$ 28.300 aproximadamente.
Estos costos directos unitarios de pozos terminados no incluyen IVA.
Costos de inversión de equipos de bombeo:
Los costos de inversión de equipos de bombeo con motor sumergido se determinaron en base a cotizaciones
de proveedores, dichos costos se incluyen en los Cuadros III F-02, III F-03 y III F-04 del Anexo. De esta
manera, en los gráficos de las Figuras III-11, III-12 y III-13, se incluyen las curvas de costos de motobombas
sumergibles para diferentes caudales y alturas de elevación. No están incluidos en estos costos el transporte,
el valor de la cañería de descarga de la bomba, el costo del montaje, los gastos generales y utilidades del
contratista que instala los equipos, ni el Impuesto al Valor Agregado, IVA.
Los costos de inversión de equipos de bombeo con motor en superficie se obtuvieron de una cotización de un
proveedor. De esta manera, en el Cuadro III F-05 del Anexo y Figura III-14, se incluyen los costos de
bombas de eje vertical, o de bombas con motor en superficie, para diferentes caudales y alturas de elevación.
Estos costos directos no incluyen el costo de montaje de los equipos que ascienden a US$1.600, en promedio.
El costo directo del montaje de las motobombas sumergibles dentro del rango señalado en las Figuras III-11,
III-12 y III-13, varía entre US$530 y 1.600, en relación directa con el tamaño de los equipos.
Por otra parte, en el Cuadro III F-06 del Anexo, se indican los costos directos de las cañerías de descarga de
las bombas de motor sumergido, que incluyen los costos de las tuberías de acero y sus elementos de
acoplamiento. Estos costos no incluyen el valor del flete, los gastos generales y utilidades del contratista, ni
el Impuesto al Valor Agregado, IVA.
Para el caso de bombas de eje vertical accionadas con motor en superficie de combustión interna, se utilizan
motores diesel. Los costos de estos motores diesel se indican en el Cuadro III F-07 del Anexo.
Al costo de los motores indicados en el Cuadro III F-07, se debe agregar el costo de acoplamiento de los
motores a las bombas de eje vertical. Estos acoplamientos o tomas de fuerza pueden ser cardanes directos,
poleas o caja de cambio. Los costos de estas tomas de fuerza los cotizan normalmente, para cada caso en
particular, los instaladores de los equipos diesel.
Para el accionamiento de bombas de eje vertical, se podría usar grandes tractores; pero se tendría el problema
de los reductores de velocidades.
Costos de Inversión de Interconexiones Hidráulicas y Obras Anexas:
Es aconsejable proteger los grupos de bombeo, interconexiones hidráulicas e instalaciones eléctricas, aunque sus
características constructivas permitan su trabajo en la intemperie. Para esto se consultan casetas de dimensiones
apropiadas, las cuales también impiden que personas extrañas dañen partes o elementos de la instalación.
Los costos de las interconexiones hidráulicas se detallan en la Figura III-15 y los Cuadros III F-08 y III F-09
del Anexo.
Los costos de casetas de albañilería reforzada con ladrillos se pueden estimar en US$147/m2 para casetas de 8
a 25 m2 construidos.
Costos de Inversión de Instalaciones Eléctricas:
En la mayoría de las obras de captación de aguas subterráneas, construidas en Chile, se utiliza la electricidad
como fuente de energía, por el menor costo comparativo con otras fuentes energéticas de alternativa.
Además, en el pasado, se tuvo una tarifa bonificada por acuerdo gubernativo, para ser ofrecida a quienes
operaban regadíos mecánicos; lo cual era factible, aprovechando los excedentes de energía que tenían las
plantas hidroeléctricas de la zona central del país, en períodos de deshielo. Actualmente, las tarifas eléctricas
se rigen por el Decreto N°272, del 31 de octubre de 1984, que fijó las fórmulas tarifarias para las empresas
concesionarios de distribución. Además, la empresa chilena ENDESA S.A.cuenta con un sistema
interconectado a lo largo del país, de modo que la energía eléctrica pueda desplazarse dentro de él,
disponiendo que la potencia en función de las necesidades del consumo sea la de mejor aprovechamiento.
Las instalaciones eléctricas necesarias, para habilitar una captación de aguas subterráneas con motobombas
centrífugas, son generalmente instalaciones en Alta y Baja Tensión.
Extensión línea de Alta Tensión:
Los pozos de captación de agua requieren disponer, al pie de la obra de energía eléctrica, que permita
accionar su grupo de bombeo. Ahora bien, si el lugar elegido dista de una línea eléctrica de distribución, ésta
se debería contemplar dentro de los costos la extensión de dicha línea. Estos costos los establece la empresa
eléctrica propietaria de las redes. En este rnanual, dichos costos han sido calculados, en base a 8 postes de
hormigón armado por km y con cable tipo 6 AWG, obteniendo los valores que se indican en el Cuadro III F10 del Anexo.
Si se tiene energía en alta tensión, al pie de la obra de captación, se procede a transformarla a bajo voltaje, ya
que los equipos de bombeo trabajan generalmente con 380 V. Como consecuencia, se debe construir una
subestación que deberá contar, a lo menos, con un transformador, un desconectador de alta tensión, mallas de
tierra, equipos de protección y equipos de medida.
Para determinar los costos de estas instalaciones se cuantifican estas obras en función de la potencia
requerida.
En este caso, se ha hecho para instalaciones con motores trifásicos que requieran de 15, 30, 45, 75 y 100 HP.
En el Cuadro III F-11 de] Anexo "Costo de la Extensión de Línea de Alta Tensión, incluyendo la Subestación
y Transformador", se indican los costos de la extensión eléctrica de alta tensión que incluyen los siguientes:
arranque de la línea de alta tensión, empalme hasta la subestación, transformador y subestación, y equipos de
protección y medida. Para completar el costo de la instalación eléctrica en alta tensión se deberá sumar, al
costo de la extensión, el costo de la línea de alta tensión correspondiente, en base a la longitud real de la línea
y el costo por km de línea determinado, que es igual a US$4.760, sin incluir los gastos generales e Impuesto al
Valor Agregado, IVA.
Además, en la Figura III-16 se ha representado la curva de costo de la extensión de línea de alta tensión, sin
incluir el costo de la línea de alta tensión.
Instalaciones Eléctricas en Baja Tensión:
Las instalaciones eléctricas en baja tensión incluyen lo siguiente: empalme aéreo desde--e transformador hasta
el tablero de comando de fuerza, el tablero de comando de fuerza y equipos de control, la conexión desde el
tablero hasta la motobomba y el equipo de guardanivel.
En el Cuadro III F-12 del Anexo "Costo de Instalación Eléctrica en Baja Tensión y Conexión a la bomba de
Pozo Profundo", se indican los costos de estas instalaciones para el rango de potencias de motores eléctricos
de 15 HP a 100 HP. Además, en la Figura III-16, se ha representado la curva de costos de las instalaciones
eléctricas en baja tensión.
G. COSTOS ANUALES
Los costos anuales de operación, mantenimiento y reposición son los siguientes:
Costos anuales de operación:
Están involucrados en estos costos todos los que signifiquen gastos en función del consumo, para la
explotación del pozo de captación de agua subterránea.
Costos de operación para motobombas eléctricas
a. Personal:
Se supone un sueldo de operador temporal, equivalente al de un maestro de segunda, más leyes sociales, de
24,09 US$/día; o sea, un costo de personal por hora de US$3,01.
b. Energía eléctrica:
En la mayoría de las obras de captación de aguas subterráneas se utiliza la electricidad, como fuente de
energía, por el menor costo comparativo con otras fuentes energéticas de alternativas. En Chile, la Empresa
Nacional de Electricidad, ENDESA S.A. cuenta con un sistema interconectado, al cual se conectan las
centrales hidroeléctricas a lo largo del país, y desde este sistema se suministra energía a las empresas
distribuidores que llegan a nivel de usuario; en este caso, al transformador en alta tensión (AT) y después al
equipo del grupo motobomba en baja tensión (BT).
En el artículo 114 del DFL N°1 del año 1982 del Ministerio de Minería de Chile y en la última
reglamentación sobre tarifas publicadas en el diario La Nación con fecha 31.08.1995, se formula la
aplícabilidad de las tarifas a los usuarios que se resume:
1. Cargo fijo por concepto del control a inspección, US$4,727/mensual
2. Cargo por potencia instalada (kW)
Si el consumo se efectúa fuera de punta, US$1,506/kW/mes
Si el consumo se efectúa durante el tiempo de punta, US$ 7,400 kW/mes
3. Consumo de energía US$ 0,0417/kW/h
El tiempo de punta corresponde al lapso de tiempo transcurrido, desde las 18 horas hasta las 23 horas, entre
los meses de Abril y Septiembre, ambos meses inclusive.
El tiempo de consumo denominado fuera de punta, corresponde después de las 23 horas hasta las 18 horas del
día siguiente, entreabril y Septiembre. Además, se aclara que desde Octubre hasta Marzo, ambos meses
inclusive, no hay restricción tarifaria (se considera fuera de punta).
Como conclusión general se recomienda diseñar las estaciones de bombeo, de modo que operen en lo posible
fuera de punta.
Con el objeto de poder destacar las diferencias, entre los consumos fuera y/o dentro del tiempo de punta, se
hará el cálculo aproximado de un grupo motobomba que opera 20 horas diarias, acogiéndose a los beneficios
de la tarifa económica, con restricciones de horarios, y el mismo grupo motobomba que opera las mismas 20
horas diarias durante el horario de punta.
1.
Alternativa en restricción o fuera del tiempo de punta
Las características del grupo de motobomba son:
Potencia instalada
33 HP
24,3 kW
Tiempo de operación en el mes
T
= 30 días en el mes
t
= 20 horas/diarias
T*t
= 600 horas/mes
Energía consumida
Energía = 24,3 (kW) * 600 (horas)
= 14.580 (kWh)
Cálculo de tarifa mensual
Costo fijo = US$ 4,73/mes
Costo por potencia instalada fuera de punta, (US$ 1,506/kW/mes)*(24,3 kW) = US$36,6
Costo por la energía consumida, (14,580 kWh) *(US$ 0,0417/kW)= US$ 607,99
Total mensual = US$ 649,32
2.
Alternativa de grupo motobomba que opera dentro del tiempo de punta:
Las características del grupo motobomba son las mismas del ejemplo anterior:
Potencia instalada :
33 HP
24,3 kW
Tiempo de operación en el mes
T
= 30 días en el mes
t
= 20 horas/díarias
T- t
= 600 horas/mes
Energía consumida
Energía = 24,3 (kW) * 600 (horas) = 14.580 (kWh)
Cálculo de tarifa mensual
Costo fijo = USS 4,73/mes
Costo por potencia instalada operando, desde las 18 horas hasta las 11 horas, (US$ 7,4/kW/mes) *
(24,3 kW)= US$ 179,82
Costo por la energía consumida, (14,580 kWh) * (US$ 0,0417/kW)= US$ 607,99 Total mensual US$ 792,54
Luego, la diferencia mensual entre ambos consumos es US$143,22.
Costo de Operación para Bombas con Motores de Combustión Interna
a. Personal:
Se supone un operador a cargo del equipo en forma permanente, mientras dure el bombeo. Costo por hora
(incluyendo leyes sociales) = US$ 3,01/hora
b. Energía para la Combustión:
Los consumos y costos de combustible para motores diesel son los siguientes:
Motor diesel de 34 HP
Motor diesel de 70 HP
Motor diesel de 103 HP
:
:
:
7,15 l/hora y US$ 2,53/hora
14,16 l/hora y US$ 5,01/hora
19,85 l/hora y US$ 7,03/hora
Para los equipos de combustión interna, se tienen los siguientes costos en lubricantes, por hor de operación.
Aceite US$ 0,0082 / HP
Grasa US$ 0,082
Costos anuales de mantenimiento:
En este ítem se incluyen los costos totales de reparación y conservación de la obra, consistente en costos de
repuestos, pinturas protectoras, mano de obra involucrada, etcétera. Estos costos s estiman iguales al 2% del
valor total de la inversión en equipos, casetas e interconexíones hidráulicas, más el 1% de las instalaciones
eléctricas en baja tensión. Además la mantención de un pozo perforado se supone del orden de 0,2 a 0,5% de
su valor, siempre que no tenga problemas de arrastre de arenas y de incrustación o corrosión. Si hay que
limpiarlo periódicamente, el costo anual de mantención puede subir a un 3 ó 5% de su valor.
Costos anuales de reposición:
El inversionista deberá considerar costos anuales de reposición, para reemplazar las obras o elementos que
intervienen en la explotación del agua subterránea, mediante captaciones de pozo profundo, al término de su
vida útil.
La vida útil depende de las condiciones ambientales y locales en las cuales opera la instalación.
En el Cuadro III G-01 del Anexo se indican los años de vida útil promedio que se pueden considerar, para las
obras o elementos que componen una captación de aguas subterráneas mediante pozos profundos. Los costos
de inversión de la mayoría de estas obras o elementos se indicaron en el punto F.
ANEXOS
Cuadro III B-01
Velocidad relativa de perforación con los diferentes tipos de máquinas
Tipo de Formación
Percusión
Rotatoria
Rápida
Difícil
Arenas finas o de duna
Rápida
Difícil
Arenas y gravas sueltas
Rápida
Difícil
Arena fluida y movediza
Difícil, frecuentemente imposible
Difícil-lenta con
Boleo suelto en terrazas
Aluviales y morrenas de glaciares Hincado simultáneo de ademe
Rápida
Lenta
Arcilla y limo
Rápida
Rápida
Esquistos y pizarra
Rápida
Lenta
Esquistos pegajosos
Rápida
Rápida
Esquistos y pizarra quebradizos
Lenta
Lenta
Arenisca mal cementada
Lenta
Lenta
Arenisca muy cementada
Lenta
Rápida
Nódulo de pedernal
Lenta
Rápida
Calizas y dolomitas
Lenta
Rápida
Calizas con nódulos de pedernal
Lenta
Rápida
Calizas poco fracturada
Muy lenta o imposible
Rápida
Calizas cavernosas (*)
Lenta
Lenta
Basalto en coladas delgadas
Lenta
Lenta
Roca metamórfica
Lenta
Lenta
Granito y gneises
(*) En las rocas cálcicas y cavernosas la dificultad reside en las pérdidas de fluidos de perforación
Cuadro III C-01
Diámetro de entubación definitiva
Caudal estimado
l/s
Diámetro máximo de la bomba
(pulgadas)
5
0-10
6
9-24
8
21-40
10
36-80
12
72-110
14
98-180
Fuente: Perforación, Desarrollo y Costos de Sondajes,
Ex Depto. De Recursos Hidráulicos-CORFO
Diámetro mínimo de la tubería de
entubación definitiva
(pulgadas)
6 (diámetro interior)
8 (diámetro interior)
10 (diámetro interior)
12 (diámetro interior)
14 (diámetro interior)
16 (diámetro interior)
Cuadro III C-02
Velocidad crítica
Naturaleza de los elementos
Arenas limosas
Arenas finas
Arenas medias
Arenas gruesas
Gravas finas
Diámetros Granos
(mm)
0.01 a 0.010
0.10 a 0.20
0.25 a 0.50
1.00 a 2.00
2.00 a 4.00
Velocidad Crítica
(Vc (m/seg)
0.01 a 0.020
0.02 a 0.035
0.04 a 0.070
0.11 a 0.170
0.18 a 0.800
Cuadro III C-03
Potencia electrógena para grupo motobomba
Cv
0.50
0.75
1.00
1.50
2.00
3.00
5.00
7.50
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
100.00
125.00
150.00
Potencia Grupo Sumergido
Kw
0.37
0.55
0.75
1.10
1.50
2.20
3.70
5.50
7.50
11.00
15.00
18.50
22.00
26.00
30.00
37.00
45.00
52.00
59.00
67.00
74.00
92.00
111.00
Potencia Mínima Grupo Electrógeno
Kva
2.0
2.5
3.0
4.5
5.0
7.5
11.0
15.0
18.0
27.0
36.0
45.0
55.0
65.0
75.0
90.0
110.0
130.0
150.0
165.0
185.0
230.0
260.0
Cuadro III F-01
Costo Directo Unitario del metro de pozo terminado (US$/ml)
Profundidad
Diámetros
(m)
6”
8”
10”
551
544
539
15
409
402
397
30
384
377
372
40
354
347
342
50
337
330
325
70
330
323
318
100
314
307
302
150
Nota: costos válidos entre las regiones V y VII
Fuente: Captación de Aguas Subterráneas, Aquadrill & Cruzat Ingeniería
Indice: Tasa de cambio al 31-08-95
1US$=$395,53
12”
590
438
411
379
361
353
337
16”
598
446
419
387
369
361
345
Cuadro III F-02
Costos de motobombas sumergibles – SAER (US$)
Caudal
Altura manométrica de elevación (m)
(l/s)
30
45
60
80
10
2.070
2.239
2.522
2.916
50
5.704
5.941
6.355
8.109
100
8.532
11.764
14.022
15.210
Nota: Tasa de cambio al 31-08-95 1US$=%395,53
Fuente: CODITEC Maquinaria Ltda.
100
3.125
9.376
18.537
Cuadro III F-03
Costos de motobombas sumergibles – JACUZZI (US$)
Caudal
Altura manométrica de elevación (m)
(l/s)
30
40
65
80
105
10
2.091
2.437
3.287
3.802
4.510
50
5.800
6.321
8.930
14.226
14.750
80
10.639
11.971
13.339
16.170
17.933
Nota:
1. Los costos incluyen suminiestro sobre camión en la puerta de bodega del proveedor, sin IVA.
2. Tasa de cambio al 31-08-95 1US$ = $395,53
Fuente: CRUZAT Ingeniería Ltda.
Cuadro III F-04
Costos de motobombas sumergibles – PLUEGER (US$)
Caudal
Altura manométrica de elevación (m)
(l/s)
30
45
60
80
5.109
4.544
3.908
2.396
10
10.936
9.988
7.848
5.116
50
16.170
13.184
10.193
9.233
100
Nota:
1. Los costos corresponden al suministro sobre camión que los transportará
2. Tasa de cambio al 31-08-95 1US$ = $395,53
100
5.689
12.486
22.186
Fuente: WELLFORD Chile S.A.
Cuadro III F-05
Costos de bombas pozo profundo tipo turbina de eje vertical “LAYNE & BOWLER” (US$)
Caudal
Altura manométrica de elevación (m)
(l/s)
30
45
60
80
10
9.481
12.211
14.664
17.442
50
10.421
14.325
16.633
21.619
100
13.248
17.905
22.881
27.356
150
17.617
25.434
27.426
38.536
Nota: Incluye suministro de cables y columna, puesta en bodega
Tasa de cambio al 31-08-95
1US$ = $395,53
Fuente: CODITEC Maquinaria Ltda.
100
20.744
24.792
35.026
43.719
Cuadro III F-06
Costo unitario cañerías de descarga
Diámetro Nominal
(mm)
102
168
219
273
324
pulgada
4
6
8
10
12
Costo
US$/ml
23
47
61
76
88
Tipo
1
2
2
2
2
Nota: Cañería de descarga se denomina a la tubería entre la descarga de la bomba y el codo que está a nivel de
terreno
Tipo 1: Cañerías de Acero Compac – Normas ASTM A-53 Schedule 40/ST
Tipo 2: Tubos soldados por resistencia eléctrica ASTM 53-73 (CAP)
Cuadro III F-07
Costo de motores Diesel (US$)
Potencia Neta
Tipo de Motor
(HP)
DEUTZ F3L913
50
DEUTZ F4L913
67
DEUTZ F5L913
85
DEUTZ F6L913
102
DEUTZ BF6L913
133
DEUTZ BF6L913C
158
(*) Costo puesto en bodega en Santiago
Costo directo, no incluye montaje, ni toma de fuerza, no incluye IVA
Costo (*)
US$
6.123
6.633
7.705
8.419
9.724
11.461
Cuadro III F-08
Costos interconexiones hidráulicas para bombas con motor eléctrico sumergido
Diámetro interconexión
Costo (*)
Pulgadas
US$
937
4
1.667
6
2.573
8
3.835
10
5.752
12
(*) Incluye Leyes Sociales y Mano de Obra
Materiales
73
70
79
82
85
Incidencia (%)
Mano de Obra
27
30
21
18
15
Costos Directos, sin IVA
Cuadro III F-09
Costos interconexiones hidráulicas para bombas con motor eléctrico en superficie
Diámetro interconexión
Costo (*)
Pulgadas
US$
881
4
1.569
6
2.419
8
3.611
10
5.392
12
(*) Incluye Leyes Sociales y Mano de Obra
Costos Directos, no incluye gastos generales, sin IVA
Materiales
73
70
79
82
85
Incidencia (%)
Mano de Obra
27
30
21
18
15
Cuadro III F-10
Costos de líneas de alta tensión
Item
Costo (*)
(US$/km)
3.660
1.100
4.760
1.666
6.426
Materiales
Mano de Obra
Sub-Total
G.G. y utilidad (35%)
Total
(*) No incluye IVA
Incidencia
(%)
64
13
77
23
100
Cuadro III F-11
Costo de extensión de alta tensión incluyendo la sub-estación y transformador
Potencia Motor
Costos
(HP)
Transformador
1.820
15
2.216
30
2.709
45
3.403
75
3.878
100
(*) No incluyen Gastos Generales, ni IVA
Costo Total (*)
(US$)
5.314
5.710
6.202
6.897
7.372
Incidencia (%)
Materiales
Mano de Obra
25
75
22
78
11
89
8
92
5
95
Cuadro III F-12
Costo de extensión de baja tensión y conexión a la bomba de pozo profundo
Potencia Motor
Costo Total (*)
(HP)
(US$)
1.656
15
1.753
30
1.858
45
2.060
75
2.229
100
(*) No incluyen Gastos Generales, ni IVA
Materiales
80
83
91
93
95
Incidencia (%)
Mano de Obra
20
17
9
7
5
Cuadro III G-01
Vida útil de obras o elementos
Obra o elemento
Pozo profundo
Bombas de pozo profundo
Motores eléctricos
Motores diesel
Instalaciones eléctricas
Interconexiones hidráulicas
Obras civiles de hormigón y albañilería
Vida Util
(años)
33
15
20
15
33
33
40
Capítulo IV
SISTEMA DE RIEGO CON ELEVACION MECANICA
A. DEFINICION DE LA OBRA
El sistema de riego con elevación mecánica es una captación e impulsión de agua mediante bombeo desde una
fuente hídrica situada bajo el nivel de los terrenos a regar. En Chile, esta forma de regar se denomina riego
mecánico.
Las fuentes de abastecimiento de agua para el regadío mecánico pueden ser superficiales o subsuperficiales,
tales como las que se indican a continuación: ríos, esteros, lagos, lagunas, embalses, canales, desagües,
drenes, pozos excavados, galerías filtrantes y otras fuentes.
Los equipos de elevación mecánica utilizados en el riego mecánico son diferentes según sea la fuente de
abastecimiento y las condiciones de bombeo.
La motobomba centrífuga, con motor eléctrico o a combustión interna, es el equipo de bombeo que se usa en
la mayoría de los casos.
B. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA OBRA FISICA
La obra menor de riego consiste en las siguientes estructuras e instalaciones:
G
G
G
G
G
G
Obra de Captación
Desarenador y Pozo de Aspiración
Caseta de Bombas
Equipo de Elevación Mecánica
Interconexiones Hidráulicas
Instalaciones Eléctricas o Instalaciones para Motores a Combustión Interna
Obra de Captación
Las características técnicas de la obra de captación o toma utilizada en riego mecánico son las siguientes:
En las captaciones de ríos y esteros se utilizan estructuras de toma laterales ubicadas en un lugar situado en la
orilla del cauce natural y a una altura conveniente del fondo. En el caso de esteros de pequeño caudal, se
construye un muro normal al eje de la corriente para asegurar un nivel mínimo de las aguas. En las
captaciones laterales se construyen muros para proteger y acondicionar la entrada del agua al canal de
derivación hacia la planta de bombeo o el equipo de elevación mecánica, en los cuales se colocan compuertas
para regular el gasto y rejillas protectoras para evitar la entrada de materiales extraños.
Cuando se requiere elevar agua para riego desde un río o estero, debe tenerse muy presente las variaciones de
niveles del cauce natural en el punto de captación, para impedir que el motor del equipo de bombeo sea
alcanzado por el agua, o por el contrario, que el equipo de bombeo quede colgado, o sea, que el extremo
inferior de la tubería de succión quede al descubierto. Luego, las variaciones de nivel en un río o estero hay
que estudiarlas en cada caso particular.
En los ríos de gran gasto, con variaciones estacionases importantes de altura, se pueden proyectar estaciones
de bombeo que se bajan o levantan guiadas en rieles inclinados, instalados en la orilla del río y accionadas por
polipastos fijos. La impulsión tiene una parte flexible que permite alargamientos debidamente calculados. El
equipo de bombeo y su diseño deben ajustarse a las normas existentes sobre instalaciones de estaciones de
bombeo.
En lagos y lagunas, la toma se hará lo más alejado de la orilla que sea posible. La entrada a la toma no debe
estar a menos de 1,50 m del fondo y, cuando sea posible, a un mínimo de 3 m de profundidad con respecto a
la superficie del agua. De acuerdo con las necesidades de captación y con el régimen de volumen alimentador
se pueden proyectar torres de toma para entregas de agua a diferentes niveles.
Cuando el cuerpo de agua en donde se instala la captación (río, lago o laguna), tiene variaciones considerables
de alturas, conservando en aguas mínimas un gasto o volumen importante, se puede recurrir, por economía, a
instalar la captación sobre una superficie flotante anclada al fondo o a las orillas. En este caso, la impulsión
debe tener conexión flexible en su comienzo con la cañería que continúa hacia la distribución.
Las captaciones en canales consisten en una derivación hasta la planta de bombeo, con las respectivas
compuertas para desviar y regular el caudal. Cuando este es el caso, la instalación es más sencilla, pues el
agua no presenta variaciones sustanciales en sus niveles, y su profundidad es de escaso margen (1 a 2 m
generalmente).
Cuando se habla de bombeo en pozos excavados a mano, se refiere en la mayoría de los casos a las
captaciones de agua superficial y subterránea. El pozo excavado tiene un diámetro que permite el acceso de
varias personas, o simplemente de una, que logre un espacio lo suficientemente adecuado para desarrollar el
trabajo de perforación y la instalación del equipo de bombeo dentro de él. De esta manera, el diámetro del
pozo excavado queda definido por razones constructivas y de explotación, adaptándose, en general, diámetros
de 1,50 a 2,50 m.
Además, los pozos excavados se emplean en el caso de captación indirecta de aguas superficiales. En
general, se emplean para gastos pequeños, aunque en napas muy permeables se pueden obtener gastos
importantes.
En general, la excavación se hace circulary se colocan tubos de concreto armado, con barbacanas de 25 a 50
mm, envueltos en el exterior por grava. En el fondo se construye un filtro invertido, graduado de grueso a
fino hacia abajo.
En el caso de captación indirecta de aguas superficiales, el pozo excavado debe ubicarse en la zona de estratos
porosos, que se conecta con la fuente superficial.
La distancia mínima de estos pozos a la corriente superficial es aproximadamente de 10 a 1 5 m.
Para calcular la profundidad de estos pozos excavados se estudia la permeabilidad media del estrato mediante
pozos de prueba.
La influencia del diámetro sobre la producción del agua de estos pozos es muy pequeña.
La estación de bombeo necesaria se debe regir por las normas de diseño y construcción de estaciones de
bombeo.
Las galerías filtrantes son obras de captación empleadas en caso de tener que recurrir a fuentes semi
superficiales. Consisten básicamente en tubos ranurados, perforados o de tope, de concreto, de asbesto cemento, de arcilla, de fierro fundido, o de otro material aprobado, rodeados de una capa filtrante adecuada
(de 1 a 2,5 cm de diámetro graduada), colocados en la napa de agua o en el estrato permeable. En el extremo
inferior se coloca una cámara recolectora, en donde se instala el equipo de bombeo, en el caso que sea
necesaria la elevación mecanica, o se usa esta como alimentadora por gravedad.
Sobre la capa filtrante se coloca material de relleno y sobre este relleno se coloca, para terminar, material
impermeable con una altura de 20 cm a fin de impedir la entrada de aguas superficiales nocivas para las
bombas.
Desarenador y Pozo de Aspiración
El desarenador es un dispositivo de seguridad que elimina los elementos que flotan y escurren en suspensión
en el agua captada, con el objetivo de evitar una destrucción prematura de la bomba. Los elementos flotante
se retiran por medio de unas rejas adecuadas, con aperturas no superiores a 50 mm, que corresponden a la
definición de reja media. Las arenas en suspensión se retiran por medio de estructuras, que generalmente
tienen sección transversal rectangular y una determinada longitud, que depende de la velocidad de
decantación y velocidad media del caudal que debe ser de 0,30 m/s. El desarenador debe considerar un
depósito para la decantación de partículas superiores a 0, 16 mm que están en el rango de arenas finas. Cabe
destacar que estas cifras señaladas anteriormente son preliminares y deben ser corroboradas y dependen de las
dimensiones de las bombas, válvulas y tuberías en que escurrirá el caudal que sufre este tratamiento primario.
El retiro hidráulico de las partículas decantadas y la limpieza de las rejas de protección, son operaciones
inevitables.
El pozo o cámara de aspiración de la instalación, con elevación mecánica, es la estructura situada
inmediatamente aguas abajo del desarenador y bajo la caseta o recinto donde se montan los grupos
motobombas, en el cual se instala la tubería de aspiración de las bombas. Esta estructura es generalmente de
hormigón armado y debe resistir las presiones de los empujes de tierra, agua, subpresiones y eventuales
efectos sísmicos.
Caseta de Bombas
La caseta de bombas es en general una construcción convencional de albañilería de ladrillos o estructura
metálica, de dimensiones adecuadas para contener el equipo de elevación mecánica, válvulas, piezas
especiales de acoplamiento, tableros eléctricos y otros elementos o accesorios. Este recinto debe ser ventilado
y mantenerse limpio para evitar que se acumulen humedad, polvo, aceite, etcétera, que deterioran la
maquinaria en breve plazo.
Equipos de Elevación Mecánica
Los equipos de elevación mecánica más usados en regadío son, en general, motobombas centrífugas, con
motores eléctricos o a combustión interna.
Antes de indicar las características técnicas de los equipos de bombeo, daremos una reseña de las bombas
utilizadas en riego mecánico, señalando sus aspectos más relevantes.
Aspectos Relevantes de Bombas Centrífugas
a) Tipos de Bombas:
La bomba hidráulica es una máquina que añade energía a un fluido y consiste en un conjunto de paletas
rotatorias, o impulsores adaptados a un eje o árbol (rodete), el cual está herméticamente encerrado en una
carcasa. La bomba que tenga uno o más impulsores giratorios, que generen el movimiento de un fluído
principalmente debido a la acción de la fuerza centrífuga, se conoce como centrífuga. La bomba que tiene
émbolos o engranajes giratorios que fuerzan el líquido por desplazamiento positivo se llama bomba de
desplazamiento positivo. Estos dos tipos básicos de bombas son apropiados para la descarga de líquidos. En
general, de las bombas nombradas, las centrífugas son las que más uso han tenido en el riego mecánico. A
continuación nos referiremos solamente a las bombas hidráulicas de tipo centrífugas.
b) Clasificación de Bombas Centrífugas:
Atendiendo al flujo del líquido en el interior de la bomba centrífuga, estas se clasifican en tres categorías:
G
G
Bomba de Flujo Radial
Bomba de Flujo Axial
G
Bomba de Flujo Mixto
En la bomba de flujo radial, el líquido entra al impulsor por el centro y escurre radialmente hacia la periferia.
Esta bomba se presta para necesidades de cargas elevadas y capacidad moderada.
La bomba de flujo axial, llamada también bomba de hélice, desarrolla la mayor parte de su carga por la acción
propulsara o impelente de las aspas sobre el líquido. Tiene un impulsor de entrada simples con el flujo
entrando axialmente y descargando casi axialmente en una caja guía. Esta bomba no encuadra en la
definición de una verdadera bomba centrífuga, sin embargo se aproxima más al tipo centrífugo que a
cualquier otro tipo básico. Esta bomba es más conveniente para elevar grandes caudales con pequeña altura
de elevación.
En la bomba de flujo mixto o combinado, la carga es desarrollada en parte por la fuerza centrífuga y en parte
por el impulso de los álabes sobre el líquido. Este tipo de bomba tiene impulsor de entrada simple, con el
flujo entrando axialmente y descargando en direcciones axial y radial, usualmente en el interior de una
carcasa de tipo voluta. Esta bomba es apropiada para usaría con cargas moderadas y gran capacidad.
En la Fig. IV-01 se muestran algunos modelos de bombas de flujo radial y en la Fig. IV-02 se muestran
bombas de hélice.
c) Velocidad Específica:
Las características del comportamiento de las bombas pueden compararse directamente por medio de un sólo
índice llamado la velocidad específica, ns. La velocidad especifica de una bomba, es la velocidad (n) de una
bomba ideal geométricamente similar a la bomba real, la cual, cuando se opera a esta velocidad, a máxima
eficiencia, eleva una unidad de caudal Q (m3/seg o galones/min), hasta una unidad de carga H (metros o pies).
La velocidad específica se calcula, para una bomba de un diseño dado, utilizando los valores de n, Q y H
correspondientes a la capacidad normal de la bomba; es decir, aquellos valores obtenidos en las pruebas, en el
punto de máxima eficiencia, a la velocidad establecida. El valor de la velocidad especifica tiene la expresión
siguiente:
ns =
n⋅ Q
H 3/ 4
Donde:
N
·
H
: Velocidad en r.p.m.
: Caudal (m3/s) o (gal/min)
: Carga o altura dinámica de elevación en el punto de máxima eficiencia de la bomba (m) o (pie)
El valor numérico de la velocidad específica ns varía de acuerdo a las unidades en las cuales se expresan H y
Q. En el sistema métrico, Q se expresa en m3/seg y H en metros, y en el sistema de medidas inglesas Q se
expresa en galones por minuto y H en pies. De esta manera, si ns = 46 en el sistema métrico equivale a ns =
2.390 en unidades norteamericanas (galones norteamericanos y pies).
La velocidad específica no depende del peso específico del líquido a bombear.
El valor de ns determina el tipo de bomba a elegir. Debido a que un gran número de bombas comerciales
tienen su origen en los EEUU, en la Figura IV-03 se incluye un gráfico con los valores de ns en unidades
norteamericanas correspondientes a los tipos de rodetes más usados en bombas.
Este número de revoluciones del modelo característico, se utiliza como un número índice de una bomba y se
le denomina "número específico de revoluciones" y se designa habitualmente por ns. De esta manera
podemos decir que el número específico ns corresponde a la velocidad de rotación, en rpm, de un modelo de
la turbina que opera elevando el caudal de 1 m3/seg en 1 m. Este número índice es muy útil para clasificar a
las bombas; porque si nos imaginamos el conjunto completo de bombas centrífuga, cada una de ellas tendrá
una homóloga (modelo),que operará bajo las características indicadas. La diferencia entre estos modelos
estará en su velocidad específica de rotación.
De acuerdo a lo anterior, las características físicas de una bomba y la forma de sus álabes tiene una estrecha
relación con la respectiva velocidad específica ns, y este valor describe la forma más apropiada de la
configuración de¡ rodete. De la misma manera, la velocidad específica de una bomba se refleja en la forma
que adoptan las curvas características de la bomba.
d) Carga Manométrica Total o Dinámica:
La carga manométrica total o dinámica (Hm), que debe vencer la bomba, está compuesta de los siguientes
términos:
Hm = Hest + Hγ + Hf + He + Hs + Hc
Donde:
Hest
: Carga estática
Hγ
: Carga debido a la diferencia de presiones sobre el líquido
Hf
: Carga por pérdidas en fricción y pérdidas singulares
He,Hs: : Carga por pérdidas de entrada y salida
Hc
: Carga cinética
La carga estática es la diferencia de elevación, entre el nivel de¡ líquido en la descarga y el nivel del líquido
en la succión. Si la cañería de descarga está vaciando sobre el nivel del líquido, se considera el nivel del eje
de la tubería de descarga, para calcular la diferencia de nivel. Esta se puede descomponer en dos cargas
estáticas, de succión y de descarga, teniendo de referencia el eje de la bomba (Ver Figura IV-04, Esquema A).
Ahora bien, si el nivel del líquido de la succión está por encima del centro de la bomba, se llama sumersión a
la diferencia de sus niveles.
La carga, debido a las diferencias de presiones entre superficies libres, se puede despreciar, a no ser que se
bombee desde o hacia depósitos confinados, cuyo interior esté sometido a presiones distintas a la presión
atmosférica.
La carga por pérdidas en fricción y pérdidas singulares es una carga equivalente, expresada en metros de
líquido bombeado, necesaria para vencer las pérdidas producidas por el roce del fluido a través de la cañería,
incluyendo las pérdidas de carga producidas en las piezas accesorias. Estas pérdidas varían con la velocidad y
tipo de fluido, y por el material, forma y condición de las piezas especiales y tuberías (diámetro, longitud,
etcétera).
La pérdida en la toma de agua se llama pérdida de entrada, He, depende del diseño de la toma y se puede
reducir si ella tiene forma acampanada. Las pérdidas de salida, Hs, se reducen si la salida tiene forma
conoidal. Esto se hace para disminuir la velocidad de salida y así reducir las pérdidas.
Se debe considerar una carga cinética adicional, si el líquido en el punto de salida se mueve con una velocidad
que produzca una carga de perdida que no sea despreciable, en relación con las otras cargas (Ver Figura IV04, Esquema B).
La carga total (manométrica Hm), la cual debe vencer la bomba, es la carga de trabajo o carga dinámica. Esta
se puede descomponer en una carga manométrica de succión (Hms), más una carga manométrica de descarga
(Hmd).
Hm = Hms + Hmd
e) Potencia de las Bombas:
La potencia útil (Pw) que desarrolla un mecanismo tal como el de una bomba, cuando trabaja para vencer la
carga manométrica Hm, es igual a:
Pw = Q*γ*Hm
Siendo Q el caudal a elevar y γ el peso específico del líquido.
Si se divide esta potencia Pw por el rendimiento nominal que tiene la bomba, se obtiene la potencia de entrada
a la bomba (Ps). La diferencia Ps - Pw es igual a la suma de las pérdidas internas de la bomba.
f) Curvas Características de las Bombas:
La carga total en la bomba, la potencia requerida para moverla a una cierta velocidad constante, y la eficiencia
de la bomba, varían con el caudal que ella descarga.
Las interrelaciones de capacidad o caudal elevado, carga, potencia y eficiencia, se denominan características
de la bomba. Estas interrefaciones se pueden combinar y mostrar gráficamente y a esta interpretación gráfica
se denomina curvas características de las bombas. Estas curvas se tratan generalmente a velocidad constante.
En la Figura IV-05, Gráfico A se muestra el conjunto de estas curvas, en las cuales la carga se llama altura, y
la potencia se determina experimentalmente.
Si la velocidad no es constante, se puede describir otra curva característica. Es frecuente, cuando la velocidad
es variable, dar una curva de carga contra el gasto para cada velocidad de la bomba, y sobre cada curva
marcar los rendimientos que corresponden a cierto caudal y carga. Enseguida, se unen los puntos que dan el
mismo rendimiento en las distintas curvas, obteniéndose así curvas de rendimiento constante. La cúspide de
las curvas, con máximo rendimiento, dará el punto para el cual las condiciones de trabajo de la bomba son
óptimas (Ver Fig. IV-05, Gráfico A).
En la Figura IV-05, Gráfico B se muestran, a modo de comparación, las curvas características de carga de una
bomba de hélice y una centrífuga.
De esta comparación se puede decir lo siguiente:
G
La curva carga-caudal en la bomba de tipo hélice baja muy rápidamente y la altura de carga eficaz, que
corresponde al rendimiento máximo, es apenas superior a la tercera parte de la carga que corresponde al
caudal cero.
G
La potencia requerida por una bomba de tipo hélice disminuye continuamente al aumentar el caudal,
mientras que una bomba del tipo centrífuga absorbe la mayor potencia cuando el caudal es máximo.
Cuando un líquido se mueve en un medio donde la presión es menor que la presión de vapor, hierve y se forman
burbujas de vapor en su interior. Estas burbujas estallan cuando el líquido llega a un medio con presión mayor.
Este fenómeno físico se llama cavilación. Si las burbujas de vapor están próximas a una pared sólida, el estallido
origina presiones diferenciales muy altas que dañan y destruyen las cavidades microscópicas de la superficie sólida,
pues las amplían. La producción de vapor trae consigo ruidos y vibraciones, parecidas a las que se producen
cuando el flúido arrastra arena o piedras. Las burbujas de vapor disminuyen la densidad del fluido y alteran su
recorrido, haciendo que el rendimiento disminuya. Los efectos producidos por la cavitación son los siguientes:
disminuye el rendimiento, daña el material de la bomba y produce ruidos y vibraciones. Este fenómeno físico se
puede prevenir si se proyecta la bomba de tal forma que, en ningún punto la presión sea menor que la presión de
vapor y, en forma particular, a la entrada del rodete, punto en donde la presión tiende a alcanzar valores bajos.
Las paletas curvas del rotor ofrecen mayor peligro, especialmente en sus lados convexos, pues la cavilación
produce corrosión en ellos.
Los laboratorios de hidráulica determinan,un índice de cavitación (T) que posteriormente lo entregan
generalmente los fabricantes de bombas. Se puede así determinar la altura máxima de succión (Hs),
incluyendo pérdidas, a la cual debe instalarse la bomba, sin que se produzca el fenómeno de cavilación, de
acuerdo a la siguiente expresión:
σ=
Pa − Pv − γ Hs
γ ⋅ Hm
Donde:
Pa
Pv
γ
Hm
: Presión atmosférica
: Presión de vapor
: Peso específico del líquido
: Altura manométrica total
h) Bolsas de Aire y Cebado:
Una bomba centrífuga se ceba cuando los conductos de la bomba se llenan con el líquido que se va a
bombear, pues el líquido desplaza al aire o vapor en dichos conductos. Este cebado puede hacerse
manualmente o automáticamente. En general todas las bombas que deban succionar, también bombean aire;
pero, debido a su baja densidad, la presión negativa que originan es incapaz de elevar agua.
Cuando una bomba centrífuga se pone en servicio, sus conductos están llenos de aire. Si la instalación de la
bomba es tal que esta no succionar o sea, su toma esta por encima del nivel de las paletas, el aire se atrapará
en la bomba y se comprimirá algo al abrir la válvula de alimentación, a menos que la presión positiva sea lo
suficientemente grande que permita el desplazamiento del aire y que llene de agua los compartimentos de la
bomba. En este caso, la bomba no está cebada y habrá que proceder a su cebado para que trabaje. Esto se
logra, incorporando al cuerpo de la bomba una válvula que permita la salida del aire atrapado. Además, en el
extremo inferior del tubo de aspiración debe haber una válvula de pie o aspiración que impida que el agua que
va llenando los conductos de la bomba se salga hacia la fuente de alimentación (Ver Figura IV-06).
En la actualidad se utilizán bombas centrífugas autocebantes que aspiran automáticamente y no requieren
válvula de pie (Ver Figura IV-06).
Las bombas autocebantes tienen una válvula de retención incorporada, que impide que el agua salga por la
succión. Al operar por primera vez este tipo de bombas, se debe llenar con agua su interior; la cual, al
funcionar la bomba, se recicla en su interior, produciendo vacío que levanta el nivel del agua en la succión.
De esta manera, opera inicialmente como una bomba de aire, que aspira aire desde la succión y lo expulsa por
la descarga. Una vez que el nivel del agua de la tubería de succión alcanza a la bomba, ésta empieza a
funcionar totalmente cebada.
Características Técnicas de los Equipos de Elevación Mecánica:
Los equipos de elevación mecánica consisten básicamente en bombas centrífugas, acopladas a motores
eléctricos o a combustión interna. Los motores a combustión interna más utilizados son los motores a
gasolina y los motores diesel.
Las bombas centrífugas utilizadas en nuestro país son, en general, de fabricación nacional. Estas bombas
pueden ser: autocebantes, unicelulares, multicelulares o de ejecución especial. Las bombas autocebantes
aspiran automáticamente y no requieren de válvulas de pie. Las bombas multicelulares están constituidas por
varias etapas con impulsores cerrados y radiales, de fierro fundido, que llevan un colector de presión del tipo
difusor. Las bombas de ejecución especial se fabrican a pedido, pudiendo ser equipadas con sellos mecánicos
especiales, o bien con prensa estopa, para utilizarlas en bombeo de diversos líquidos a distintas temperaturas.
Las bombas centrífugas unicelulares son, en general, las más utilizadas para riego mecánico y también para
riegos presurizados, dentro del rango mas frecuente. Estas bombas son, en general, de eje horizontal, con
cuerpo bomba en espiral, de fierro fundido y boca de aspiración axial. El impulsor, de fierro fundido, es del
tipo cerrado, centrífugo y radial. Los sellos mecánicos son con caras de carbón y cerámica, siendo posible
también montar la bomba con prensa estopa, registrable con empaquetaduras de teflón. En este caso, el eje de
la bomba se proteje por un buje de acero inoxidable, endurecido y de fácil recambio.
Las bombas centrífugas unicelulares pueden ser de modelos monoblock o de cuerpo rodamiento. En los
modelos monoblock el cuerpo de la bomba va unido al motor y en los modelos cuerpo rodamiento, se utilizan
rodamientos sellados, acoplamiento estático al motor y base estructural de acero.
En general, los motores eléctricos utilizados son trifásicos, de 380 V y de 2 y 4 polos.
Los motores a gasolina o bencina utilizados generalmente son estacionarios, de régimen continuo, de 4
tiempos, refrigerados por aire, con árbol horizontal.
Los motores diesel que se usan generalmente son estacionarios, con inyección directa, de 3 ó 4 cilindros en
línea, con aspiración natural o turbo, para 1.500 o 1.800 r.p.m..
En lo que se refiere al montaje y alineamiento de los grupos motobombas, se puede indicar lo siguiente:
Los cimientos de sustentación de la bomba deben ser rígidos. Pueden ser de cualquier material de
característica pesada, de modo que proporcionen rigidez a toda el área de la plancha base, siendo los de
concreto los más usados. El espacio comprendido entre la superficie de hormigón y la placa de la base se
rellena con lechada de cemento.
Los equipos grandes se pueden montar directamente sobre la cimentación, debiéndose colocar placas de
zapata bajo los apoyos de las bombas y el motor. Así se puede corregir el alineamiento por medio de lainas y
es fácil desmontarlas. Los pernos de cimentación se deberán rodear con una camisa de tubo cuyo diámetro
sea tres veces el del perno.
Generalmente la bomba viene sellada en la placa base, pero el sistema impulsor se deja para montarlo en
terreno. Esto se hace por la precaución de desajustes inevitables por el transporte. Durante la nivelación de la
bomba en el sitio de trabajo, se debe mantener un alineamiento preciso entre las dos mitades de acoplamiento
que surgen de los ejes del motor y de la bomba. Para lo cual, es recomendable moverlos a mano antes del
aprete y empujar para verificar su paralelismo. En la actualidad se están usando juntas homócinéticas.
Interconexiones Hidráulicas
En las instalaciones de riego con elevación mecánica, las interconexiones hidráulicas consisten, en general, en las
siguientes tuberías y piezas especiales, con y sin mecanismos:
G
G
G
G
G
G
G
G
G
Cañería de aspiración
Válvula de pie con colador
Curvas de 1/4
Terminales brida
Tubos cortos
Válvulas de retención
Válvulas de corta
Curvas de 1/8
Cañería de impulsión o descarga
La cañería y piezas especiales de la succión van instaladas en el pozo de aspiración, o dentro de la fuente
hídrica donde se capta el agua (canal, embalse, etcétera).
En la Figura IV-07 se muestran las interconexiones hidráulicas de una instalación típica de elevación mecánica.
Las piezas especiales, con y sin mecanismos, que unen a la motobomba con las tuberías de succión e
impulsión, van colocadas generalmente dentro de la caseta de bombas. En áreas rurales, estas instalaciones
están a la intemperie debidamente protegidas.
La impulsión y sus piezas especiales van generalmente a la intemperie.
En las Figuras IV-08 y IV-09 se detallan las disposiciones típicas de plantas de bombeo, las cuales incluyen
las interconexiones hidráulicas, eléctricas y de combustión respectivas.
Debido a que en las impulsiones, especialmente cuando son de gran longitud y de gran altura de elevación, es
importante estudiar el golpe de ariete que se puede producir en la instalación.Se explicará a continuación esta
materia.
Golpe de Ariete
Siempre que la velocidad de un líquido varia bruscamente en magnitud o dirección, se producen fuerzas,
debido al cambio repentino de la cantidad de movimiento. Cuando se cierra la válvula de una tubería, la
cantidad de movimiento aguas arriba debe reducirse a cero muy rápidamente, lo que origina una gran presión
en la válvula y causa una onda de alta presión que se mueve hacia aguas arriba. En el lado de aguas abajo de
la válvula, el agua tiende a moverse con la misma velocidad (a menos que la presión estática sea lo
suficientemente grande para mantenerla en reposo), mientras que el líquido en contacto con la válvula no
puede producir un vacío menor que el de la presión de vapor, por lo tanto, se producirá una cavilación y el
líquido llega al reposo, poniéndose en contacto con la válvula por medio de un impacto. Esto desarrolla una
onda de alta presión que se mueve hacia aguas abajo. El fenómeno descrito se conoce con el nombre de golpe
de ariete y en su estudio deben distinguirse los siguientes casos:
G
G
G
Cierre Rápido de Válvula
Cierre Lento de Válvula
Detención Brusca de Motor
a) Cierre rápido de válvula:
Se produce un cierre rápido si la válvula se cierra en un tiempo tc menor que el tiempo t necesario para que la
onda de presión vaya al depósito de descarga y regrese a la válvula, o sea:
tc < t
Donde:
L :
C :
y t=
2L
C
Longitud de la tubería entre la válvula y el depósito de descarga, en metros.
Velocidad de propagación de una onda de presión o celeridad. Por ejemplo, la celeridad es igual
a 380 m/seg para tubería de PVC Clase 10.
En este caso, la sobre presión ∆h producida en la columna de agua está dada por la siguiente
expresión (fórmula de Joukowski).
∆=
vo ⋅ C
g
(m.c.a.)
Donde:
g
:
Aceleración de gravedad, en m/seg2
La sobrepresión debida al golpe de ariete es instantánea y debe sumarse algebraicamente a la presión normal
de trabajo (pueden resultar valores positivos y negativos).
b) Cierre lento de válvula:
Si el cierre es lento, o sea tc > -t, entonces el golpe de ariete se amortigua y por ende la sobrepresión es
menor. Por esta razón, en las instalaciones se utilizan válvulas de cierre lento.
En este caso, la sobrepresión se calcula mediante la expresión siguiente (fórmula de Michaud):
∆h =
2 L ⋅ vo
g ⋅ tc
(m.c.a.)
En el caso que el motor que acciona la bomba se detenga bruscamente, debido a la interrupción de¡ suministro
eléctrico o por otras causas, se produce un golpe de ariete en la tubería de impulsión.
La fórmula de Joukowski se emplea para calcular las sobrepresiones, en las impulsiones, en el caso que el
golpe de ariete se produzca por un paro imprevisto del motor de la bomba.
La magnitud de las presiones que se originan en este caso y su importancia, se pueden apreciar observando el
diagrama real tiempo-presión dado en la Figura IV-10.
El golpe de ariete se puede evitar incrementando la inercia en las partes móviles de la bomba, por medio de
una rueda pesada, de modo que la bomba tarde en pararse; intercalando en el tubo de descarga una válvula
automática, que abra cuando pare el motor; permitiendo que la onda de presión se disipe, mediante una
comunicación con la atmósfera; y mediante la instalación de otros dispositivos contra el golpe de ariete
(estanques hidroneumáticos, etcétera).
El golpe de ariete se amortigua analizando y seleccionando dispositivos o válvulas de retención que se
fabrican especialmente para aminorar estos impactos. El fabricante VAG ARMATUREN GMBH ofrece
válvulas: a clapeta de acero y hierro fundido, de cierre elástico y de asientos metálicos; a membrana de cierre
silencioso y de amortiguador de golpes de ariete; y de ciapeta basculante. El fabricante francés ASRTHOM
ATLANTIQUE MEYRTEC ofrece la válvula CHECK CLASAR que funciona hasta para cargas que
ascienden a 640 m.c.a.
Instalaciones Eléctricas o Instalaciones para Motores a Combustión Interna
Instalaciones Eléctricas:
Las instalaciones eléctricas necesarias para operar una obra hidráulica de riego mecánico, con bombas
centrífugas y motores eléctricos, son en general las siguientes:
a)
b)
c)
d)
e)
Extensión de la Línea de Alta Tensión
Sub-Estación Eléctrica y Transformador
Empalme Aéreo, Equipos de Medida y Línea de Enlace
Tablero de Comando de Fuerza
Líneas de Alimentación de Motor
a) Extensión de la Línea de Alta Tensión:
La extensión de la red primaria en alta tensión y la construcción de la subestación aérea se requerirán en todos
los casos en que la empresa eléctrica correspondiente no esté en condiciones de suministrar la energía
eléctrica necesaria en baja tensión, en el lugar en que se habilitará la planta de bombeo.
La extensión de la línea de alta tensión (A.T.) desde la red primaria existente en la zona hasta el lugar de
captación dependerá de las condiciones existentes en cada caso particular. Las características de esta
extensión son establecidas por las empresas propietarias de las redes primarias, pero en general consisten en
líneas de A.T. aéreas, con tres conductores de cobre y postes de hormigón armado o madera.
b) Sub-estación Eléctrica y Transformador:
La potencia de la subestación eléctrica y el transformador dependen de la potencia instalada necesaria para la
captación. La subestación con transformador se monta generalmente en postes de hormigón armado de 10 m
y debe contemplar los desconectadores y tomas de tierra y de servicio.
c) Empalme Aereo, Equipo de Medida y Línea de Enlace:
Desde la subestación hasta el tablero de comando de fuerza se instala un empalme aéreo tetrafilar, con un
equipo de medida y protección, con medidor en baja tensión. Este equipo de medida se conecta al tablero de
comando de fuerza mediante una línea de enlace aérea.
d) Tablero de Comando de Fuerza (T.C.F):
El tablero de comando de fuerza puede ir montado en una caja metálica y tiene generalmente los siguientes
elementos: interruptor de mando, placa porta fusibles, interruptor selector M-O-A, pulsador doble partir-parar
manual, interruptor conmutador de voltímetro, fusible de amperaje adecuado, transformador para luces piloto,
luces piloto, relé guarda nivel de pozo, voltímetro, amperímetro interruptor automático termomagnético
unipolar, arrancador magnético con protección de sobrecarga, contactor auxiliar de accionamiento magnético
y otros elementos.
Las conexiones del tablero deberán permitir el siguiente esquema de funcionamiento:
G
G
La bomba deberá funcionar o parar manual o automáticamente.
Si el nivel del agua en el pozo de aspiración desciende y deja seco al electrodo, la bomba se detendrá
automáticamente.
Las luces pilotos indicarán lo siguiente:
G
G
G
Bomba funcionando (luz verde)
Bomba detenida por sobre carga (luz roja)
Bomba detenida por falta de agua en el pozo de aspiración (luz amarilla)
e) Líneas de Alimentación del Motor:
Entre el tablero de comando de fuerza y la caja de empalme de fuerza y control del motor eléctrico se instalan
líneas de alimentación subterráneas, en cañería galvanizada o de PVC, de fuerza y de telecomando para el
motor.
Instalaciones para Motores a Combustión Interna:
Los motores a explosión no requieren generalmente de instalaciones costosas para su operación. A lo más,
habrá que disponer de tambores para mantener un stock de combustible.
C. NORMAS Y CRITERIOS CONSTRUCTIVOS Y DE DISEÑO
Seguridad de la Obra
El lugar elegido para la captación debe cumplir con el requisito que el caudal máximo y los niveles máximos
de la fuente de agua superficial no vulneren la seguridad de la estructura de captación ante eventos sísmicos,
temporales de lluvias y viento, a lo menos. Además se debe verificar que no afecte la seguridad de terceros,
no contamine el agua, ni produzca impactos ambientales.
Potencia del Equipo de Elevación Mecánica
La potencia útil (Pw) desarrollada por una bomba es equivalente al peso específico del agua (γ) por el caudal
de agua (Q) elevado y por la altura manométrica total (Hm) contra la cual funciona. Su medida constituye la
potencia hidráulica, que afectada por la eficiencia de la bomba nos da la potencia mecánica útil Ps que debe
suministrar el motor en el eje de acoplamiento de la bomba.
Para el caso de equipos de bombeo con motores eléctricos, se tiene:
Ps =
γ ⋅ Q ⋅ Hm
102 ⋅ η B
(kw)
Donde:
γ
Q
Hm
ηB
: Peso específico del agua (kg/m3) = 1.000 kg/m3 para agua fria
: Caudal a elevar (m3/seg)
: Altura manométrica de elevación (m)
: Eficiencia de la bomba (varía entre 53 y 76% para bombas nacionales)
La potencia del motor eléctrico debe ser entre un 10 a 20% mayor que la potencia Ps. En general la potencia del
motor eléctrico debe satisfacer los requerimientos de potencia de las bombas en todo su rango de operación.
Para determinar la altura manométrica de elevación, se deberá considerar el nivel mínimo de las aguas de la
fuente elegida para el riego mecánico.
Además, cuando el largo de la tubería es de importancia, debe calcularse el diámetro óptimo de la impulsión
que permite que la inversión en equipos, tubería y energía sea mínima.
La elección de un determinado diámetro se define para determinado grupo de motobomba y el problema es
indeterminado. En el costo total, tanto de la impulsión como del grupo motobomba, se debe entender como a
la suma de: costo del equipo, costo de operación y amortización correspondiente.
Si se confecciona una curva que represente la variación del costo total de la impulsión vls diámetro pertinente,
la curva sería creciente en la medida que aumenta el diámetro de la impulsión.
Si se dibuja en el mismo gráfico el costo total del grupo motobomba, más el costo de la energía consumida
para el diámetro pertinente de impulsión, se tendrá que esta curva es decreciente en la medida que el diámetro
aumenta.
Naturalmente para un determinado diámetro de impulsión, el costo final de la elevación mecánica es la suma
de los costos totales del grupo motobomba, más el costo de la energía consumida y de la impulsión. Si se
confecciona esta nueva curva, se observará que pasa por un costo mínimo para un determinado diámetro de
impulsión, y este diámetro sería la solución, para lo cual la operación y el consumo de energía sería mínimo.
Curvas Características de las Bombas
En general, los fabricantes de las bombas centrífugas proporcionan catálogos en los cuales se incluyen las
curvas características de las bombas. Estos catálogos deben utilizarse para elegir el equipo de bombeo más
apropiado.
Las curvas características de las bombas generalmente se representan mediante las curvas Q-H para los
distintos diámetros de rodetes y las curvas que unen los puntos de igual eficiencia en el gráfico. Además se
incluyen las curvas P-Q, de la potencia del motor en función del caudal y para cada diámetro de rodete.
Conocido el caudal máximo de diseño y la elevación manométrica que resulta de los cálculos hidráulicos, se
elige la serie de bombas recomendada y, a continuación, se introduce en el gráfico que proporcione el mejor
rendimiento de la bomba. Con el caudal y el rodete resultante, se introduce en el gráfico del centro y se
obtiene la potencia; la potencia del motor eléctrico resulta de la división de esta potencia, obtenida por el
rendimiento del motor pertinente. Si se desciende con el caudal de diseño al tercer gráfico, se debe verificar
que para el rodete mencionado la altura de succión sea menos de 6,0 m (Ver Figura IV-1l).
Curva Característica del Sistema Hidráulico
La selección de una bomba adecuada para un sistema hidráulico de captación para riego mecánico depende,
además de la curva característica Q-H de la bomba, de la curva característica de dicho sistema. Esta curva es
la representación gráfica de la relación entre el caudal a bombear y la carga total del sistema a vencer. La
carga total del sistema hidráulico consiste en la suma de la carga geométrico, desde el nivel mínimo de la
fuente de agua hasta el nivel del punto de entrega, y las pérdidas hidráulicas en el sistema. Las pérdidas
hidráulicas en el sistema varían con el cuadrado del caudal a bombear y dependen de la forma, diámetro y
longitud de las cañerías, piezas especiales con y sin mecanismos, y otros dispositivos del sistema.
La intersección de la curva característica (curva Q-H) de la bomba más apropiada, con la curva característica
del sistema hidráulico (curva Q-carga), determina un punto común a ambas curvas, o punto de operación, al
cual la bomba se ajusta automáticamente al estar funcionando.
En resumen, la selección del equipo de bombeo depende del sistema hidráulico de descarga y de las
motobombas más apropiadas que pueda ofrecer el fabricante, de modo que la bomba funcione en el punto de
operación de mejor rendimiento. Como ejemplo, se muestra el Cuadro IV C-01.
Bombas Centrífugas
Los requisitos de operación de la bomba centrífuga son en general los siguientes:
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
G
La temperatura máxima del ambiente debe ser 40°C.
El número de partidas máximas por hora debe ser de 20 igualmente distribuidas.
El tiempo máximo de funcionamiento con descarga cerrada y líquido a 20°C será de 15 minutos.
La altura manométrica de aspiración debe ser, en todo caso, menor de 7 m y se recomienda que en lo
posible sea menor que 6 m.
En la selección del grupo motobomba se considera fundamental tener presente los siguientes aspectos
técnicos en la etapa del proyecto.
Que el caudal de diseño esté de acuerdo con la demanda necesaria, considerando las horas diarias de
funcionamiento en el mes de máxima demanda.
La altura manométrica queda definida adecuadamente volviendo a afinar los cálculos, haciendo estudios
de sensibilidad de rango (por ejemplo haciendo variar la rugosidad).
Considerar que el tiempo de operación usualmente fluctúa entre 18 y 24 horas en el mes de máximo
consumo, con el objeto de realizar el mantenimiento adecuado.
Comprobar que las temperaturas de operación están de acuerdo con las ofertas de temperaturas
especificadas por el fabricante a lo largo del año.
Analizar las presiones que estarán solicitando los equipos y tuberías, bajo las circunstancias que falle la
válvula de retención, y las presiones admisibles especificadas por el fabricante.
Desde el punto de vista estructural, y definida las revoluciones de funcionamiento de los equipos, se
comprobará que las estructuras de fundación se alejan de¡ eventual efecto de la resonancia.
Interconexiones Hidráulicas
En general, para elegir las cañerías, piezas especiales, válvulas, y otros elementos que componen las
interconexiones hidráulicas de una instalación de captación para riego mecánico, es necesario considerar los
siguientes factores: costo del material, rugosidad, resistencia al desgaste, vida útil, facilidad de instalación,
resistencia a las aguas agresivas, resistencia mecánica, tipo dejuntura, estanqueidad, tamaños comerciales
disponibles, etc. En la práctica, ningún material tendrá todas las condiciones requeridas para la instalación,
pero siempre se podrá seleccionar el más adecuado.
En lo que se refiere a las obras anexas necesarias, tales como pozos de aspiración y casetas de bombas, estas
deberán tener las dimensiones suficientes para permitir la colocación o el desarme de las interconexiones
hidráulicas en su interior.
Válvulas de Retención y de Corta
La válvula de retención de la impulsión impide que el agua impulsada se devuelva hacia la bomba en caso de
detener el equipo. Esta válvula deberá ser de cierre lento o con by-pass para evitar golpes de ariete.
La válvula de corta permite regular el caudal bombeado para operar convenientemente la bomba. Esta
válvula se debe maniobrar lentamente cuando la bomba está funcionando, ya que una de las causas principales
del golpe de ariete se debe al cierre rápido de las válvulas de corta. Como dato práctico, se puede recomendar
que la duración del cierre, en minutos, debe ser por lo menos igual a la longitud, en km, del tramo de
impulsión afectado.
Pozo de Aspiración y Caseta de Bombas
El pozo de aspiración y la caseta de bombas deberán tener las dimensiones suficientes para permitir la
colocación o el desarme del equipo de bombeo y de las piezas especiales, con sin y mecanismos, en su
interior. Además, deberán ser ventiladas y de fácil acceso. Si el agua transporta elementos flotantes y/o arena
en suspensión, debe considerarse dispositivos de rejas y/o desarenador.
Estas obras civiles deberán estructurarse y calcularse de modo que soporten los empujes de tierras, las
presiones de agua y los esfuerzos sísmicos a que estarán sometidas.
Instalaciones Eléctricas
Las instalaciones eléctricas se ejecutarán de acuerdo a las normas y reglamentos de la Superintendencia de
Electricidad y Combustible, especialmente las que se refieren a instalaciones interiores en baja tensión,
instalaciones en corrientes fuertes, tensiones normales, empalmes aéreos, pruebas y ensayos tipo para equipos.
Además, se considerarían las recomendaciones de los fabricantes de los equipos de bombeo y de los aparatos
o dispositivos eléctricos que deban ser instalados en la obra.
En general, una vez determinada la potencia y el tipo de motobomba eléctrica a utilizar, se debe elaborar un
proyecto de la instalación eléctrica, consistente en un plano y sus respectivas especificaciones, el cual debe
contar con las aprobaciones de rigor.
D. DISPOSICIONES TIPICAS DE LA OBRA
Con el objeto de poder determinar costos de la obra menor de riego, definida como instalaciones de riego con
elevación mecánica, se hace necesario establecer algunas disposiciones típicas.
Para este caso se establecieron dos disposiciones típicas que se definen a continuación:
G
G
Disposición típica de la planta de bombeo con motor eléctrico.
Disposición típica de planta de bombeo con motor a combustión interna.
Además, se establecieron las siguientes condiciones para estas disposiciones típicas.
b) El rango de variación de los caudales a elevar será entre 5 y 60 l/seg.
c) El rango de variación de las alturas de elevación será entre 10 y 60 m.
d) La longitud de la impulsión se calculará considerando una pendiente del terreno sobre el cual va instalada
de 100% (ángulo de inclinación de 450 ).
e) Para las instalaciones de riego con elevación mecánica, cuyos caudales a elevar sean inferiores a 20 l/seg,
no se contempla la construcción de pozo de aspiración, ni caseta para bombas, ya que estas instalaciones
deben ser de bajo costo y, en general, son móviles.
f) Para instalaciones con motores a combustión interna de potencia superior a 20 HP se considera instalar
motores diesel.
Planos de las Obras Tipo
Las disposiciones típicas establecidas, de las instalaciones de riego con elevaciones mecánicas, están
detalladas en las Figuras IV-08 y IV-09, en las cuales se muestran: el pozo de aspiración, la caseta de bombas,
los equipos de elevación mecánica, las interconexiones hidráulicas y las instalaciones eléctricas de estas obras
tipo.
Especificaciones de las Obras Tipo
En los párrafos siguientes se han incluido las especificaciones más relevantes de las obras tipo.
E. CUBICACION DE LAS OBRAS TIPO
De las cubicaciones realizadas para determinar los costos de las obras tipo en todo su rango de diseño se
estima conveniente señalar las siguientes:
Interconexiones Hidráulicas
Las piezas especiales consideradas para determinar los costos de las interconexiones hidráulicas son las siguientes:
G
G
G
G
G
G
G
G
Válvula de corta BB
Válvula de retención BB
Válvula de pie y colador B
Uniones extensibles BB
Curvas 1/4 BB
Curvas 1/8 BB
Terminales B
Tubos cortos BB
Impulsión
Las longitudes consideradas, en largos comerciales de 6 m, para determinar los costos de la impulsión son las
siguientes:
Altura de elevación
Longitud cañería impulsión
:
:
10 m 30 m 40 m 60 m
18 m 42 m 60 m 85 m
La impulsión se consideró en cañería de P.V.C., Clase 1 0.
F. COSTOS DE INVERSION DE LAS OBRAS TIPO
Los costos de inversión de las obras tipo establecidas se determinaron en base a las cubicaciones realizadas y
a los precios unitarios de materiales y equipos obtenidos de cotizaciones y listados de precios actuales.
Estos costos incluyen todos los gastos de mano de obra y leyes sociales. No se incluye el impuesto al valor
agregado, IVA, los gastos generales, las utilidades e imprevistos, el montaje del equipo de bombeo ni el
transporte de materiales.
Dada la cantidad de combinaciones que resultan, al considerar el rango de variación de los caudales y de las
alturas de elevación, los costos se presentan en los cuadros que se indican a continuación, incluídos en el
Anexo.
En el Cuadro IV F-01 se detallan los costos parciales de impulsión, interconexiones hidráulicas, pozo de
aspiración y caseta de bombas, para cada diámetro de cañería considerado en las instalaciones.
En el Cuadro IV F-02 se detallan los costos totales de impulsión, más interconexiones hidráulicas y obras
anexas, obtenidos sumando los costos del Cuadro IV F-01, columnas 1, 2 y 3, para lo cual se consideró el
diámetro de la impulsión necesario para cada caudal a elevar.
En el Cuadro IV F-03 se indican los costos de las motobombas eléctricas, incluyendo su montaje en fábricas,
para todo el rango de diseño de ellas.
En forma similar, en el Cuadro IV F-04 se indican los costos de las motobombas, con motores a combustión
interna, incluyendo el montaje en fábricas, para todo el rango de diseño de ellas.
En el Cuadro IV F-05 se indican los costos directos totales de las instalaciones con elevación mecánica que
tienen motores eléctricos, incluyendo costos de la instalación eléctrica en baja tensión. En los Cuadros IV F07 y IV F-08, y en la Figura IV-12, se indican los costos de la instalación eléctrica en alta y baja tensión.
En el Cuadro IV F-06 se indican los costos directos totales de las instalaciones con elevación mecánica que
tienen motores a combustión interna.
Finalmente en los Cuadros IV F-09 y IV F-10 del Anexo, se indican los costos totales de las instalaciones con
elevación mecánica o plantas de bombeo, con motores eléctricos y motores a combustión interna
respectivamente. Los costos totales son la suma de los costos directos, más el 35% de dichos costos por
concepto de imprevistos, gastos generales y utilidades. Cabe destacar que, no se considera el impuesto al
valor agregado, IVA.
Se debe hacer notar que los costos totales indicados en el Cuadro IV F-09 no incluyen los costos de líneas de
alta tensión, subestación y transformador. En los casos en que se deba contemplar la extensión de alta tensión
se deberá agregar a los costos directos antes mencionados, los costos de la extensión en alta tensión, los
cuales se indican en el Cuadro IV F-07 y en la respectiva curva de la Figura IV-12. En cada instalación se
deberá agregar el costo de la línea de alta tensión, considerando un costo unitario de US$ 4.760 por km de la
línea a construir, sin incluir los costos de gastos generales e impuesto al valor agregado, ]VA.
Además, los costos totales de plantas de bombeo con motor eléctrico, indicados en el Cuadro IV F-09,
incluyen los costos de la instalación eléctrica en baja tensión.
Los costos totales de plantas de bombeo con motores a combustión interna, indicados en el Cuadro IV F-10,
no incluyen los costos de transporte de materiales y equipos. Además, estos costos directos incluyen un 35%
pbr concepto de gastos generales y utilidad, sin considerar el impuesto al valor agregado, IVA.
Las alturas de elevación H indicadas en los cuadros corresponden a alturas manométricas de elevación.
G. COSTOS ANUALES
Los costos anuales de operación, mantenimiento y reposición, para instalaciones de riego con elevación
mecánica, se indican a continuación:
Costos Anuales de Operación:
Los costos de operación anual corresponden a los costos de personal, energía o combustible, y otros insumos.
Estos costos dependen del número de horas que opera el equipo de bombeo en un año.
Costos de Operación para Instalaciones con Motor Eléctrico
a) Personal
Se considerará un sueldo de operador temporal, durante la temporada de riego, incluyendo leyes sociales y
movilización.
Costo Personal
Valor de 1 hora
= 30,53 USS/día
= 3,82 US$/hora
b) Energía Eléctrica
Los costos de energía eléctrica para las instalaciones con elevación mecánica que tienen motores eléctricos, se
deben calcular en la forma descrita en el Capítulo III (Ver pág.150).
En el Cuadro IV G-01 del Anexo se indican las potencias de los motores eléctricos. La potencia eléctrica
consumida por el motor es igual a la potencia mecánica (Ps) entregada en el eje de la bomba dividida por la
eficiencia del motor. La eficiencia de los motores eléctricos trifásicos varía entre 77% para potencias de 1,5 HP y
92% para potencias de 50 HP.
Para la operación de una instalación con motor eléctrico no se considerarán otros insumos.
Costos de Operación para Instalaciones con Motores a Combustión Interna
a) Personal
Se considera el siguiente costo: 30,53 US$/día o sea 3,82 US$/hora.
b) Energía para la Combustión
Los consumos de combustible promedío estimados para los motores a gasolina y sus costos son los siguientes:
Para motores enfriados por aire, el consumo es de 0,473 1/HP-hora y el costo es de US$ 0,24/HP- hora.
Para motores enfriados por agua, el consumo es de 0,379 1/HP-hora y el costo es de US$ 0,19/HP-hora.
Los consumos y costos de combustible para motores diesel son los siguientes:
Motor diesel de 34 HP 7,15 l/hora y US$ 2,53/hora
Motor diesel de 70 HP 14,16 l/hora y US$ 5,01/hora
En el Cuadro IV G-02 del Anexo se incluyen las potencias de los motores a combustión interna.
c) Lubricantes
Para los equipos de combustión interna se pueden considerar los siguientes costos de lubricantes por hora de
operación:
Aceite
Grasa
: US$ 0,0072/HP
: US$ 0,072
Costos Anuales de Mantenimiento
Los costos anuales de mantenimiento corresponden a los gastos de mano de obra, repuestos, pinturas
protectoras, etc. Estos costos anuales se estiman iguales al 2% del valor total de la inversión en equipos e
instalaciones hidráulicas y al 1% de la extensión eléctrica en baja tensión y conexión al motor eléctrico.
Costos Anuales de Reposición
Los costos anuales de reposicion se deben determinar en base a la vida útil de las obras, equipos o elementos,
y a los costos de inversión de ellos. El término de la vida útil de una obra o elemento depende de las
condiciones ambientales locales y de la mantención que se le haya efectuado.
En el Cuadro IV G-03 del Anexo se indica la vida útil que se puede considerar para reemplazar una obra o
elemento de una instalación de riego con elevación mecánica.
ANEXO
Cuadro IV C-01
Serie de Bombas Centrífugas del área agrícola
N°
Series de Motobombas Centrífugas
1.
Serie U-Unicelulares con rango de trabajo
Bajo
Intermedio
Alto
Alto en caudal intermedio en altura
Serie N-Unicelulares con rango de trabajo
Super alto en caudal y bajo en altura
Serie L-Multicelulares con rango de trabajo
Bajo en caudal y super alto en elevación
Serie AC-Unicelulares-no necesitan válvula
de pie-son autocebantes-con rango de trabajo
Caudal intermedio y elevación baja
Caudal alto y elevación baja
1.1
1.2
1.3
1.4
2.
2.1
3.
3.1
4.
4.1
4.2
Diámetros (pulgadas)
Entrada
Salida
Q
m3/hr
H
m.c.a.
t
°C
1½
2½
5
8
1½
1½
4
6
28
107
258
540
36
70
90
54
40
40
40
40
10
10
820
18
80
2
1½
42
235
40
4
8
4
8
108
336
27
27
Fuente: Catálogo General de Bombas Industria Mecáncia VOGT S.A.
Nota: Los parámetros indicados son máximos
Cuadro IV F-01
Costos parciales de impulsión, interconexiones hidráulicas y obras anexas (US$)
Diámetro
cañería
(mm)
75
110
125
140
160
200
250
(1)
Costos
interconexión
hidráulica
963
1.249
1.703
2.258
2.258
3.374
5.037
(2)
Costo Obras
Anexas
4.023
4.134
4.240
4.240
4.462
10
110
216
280
351
460
718
1.124
(3)
Costos impulsión
Altura de elevación (m)
30
40
336
235
721
505
932
653
1.169
818
1.532
1.073
2.396
1.677
3.747
2.623
60
481
1.033
1.337
1.675
2.196
3.434
5.370
Cuadro IV F-02
Costos total de impulsión, interconexiones hidráulicas y obras anexas (US$)
Caudal a elevar
(l/s)
5
10
20
30
40
50
60
10
1.073
1.465
6.006
6.743
6.958
8.332
10.623
Altura de elevación (m)
30
40
1.299
1.198
1.970
1.754
6.658
6.379
7.561
7.210
8.030
7.571
10.010
9.291
13.246
12.122
60
1.444
2.282
7.063
8.067
8.694
11.048
14.869
Cuadro IV F-03
Costo de motobombas eléctricas (1) (US$)
Caudal a elevar
Altura de elevación (m)
(l/s)
10
30
40
60
806
634
571
331
5
1.082
884
822
571
10
2.424
1.237
1.171
822
20
2.870
2.428
1.851
988
30
3.069
2.874
2.428
2.182
40
5.102
3.143
2.948
2.182
50
5.102
3.143
2.948
2.244
60
(1) Incluye el montaje en fábrica de las motobombas, puesta en bodega del proveedor, no incluye IVA
Cuadro IV F-04
Costo de motobombas a combustión interna (1) (US$)
Altura de elevación (m)
Caudal a elevar
(l/s)
10
30
40
60
2.255
1.508
1.472
967
5
3.101
2.243
1.870
1.262
10
7.976
7.133
2.641
1.546
20
9.463
8.014
7.722
2.612
30
9.670
8.749
8.014
3.056
40
10.262
9.682
8.823
3.056
50
10.262
9.682
9.682
7.606
60
(1) Incluye el montaje en fábrica de las motobombas, puesta en bodega del proveedor, no incluye IVA.
Cuadro IV F-05
Costos directo total de plantas de bombeo con motor eléctrico (1) (US$)
Caudal a elevar
Altura de elevación (m)
(l/s)
10
30
40
3.537
3.359
2.968
5
4.475
4.180
3.626
10
9.583
9.206
8.432
20
11.742
10.783
9.387
30
12.727
11.752
10.796
40
15.044
14.062
12.170
50
18.280
16.893
14.555
60
(1) Costos pertinentes de Cuadros IV F-02; IV F-03 y IV F-08
60
3.871
5.020
11.240
12.760
13.654
18.210
22.031
Cuadro IV F-06
Costos directo total de plantas de bombeo con motor a combustión interna (US$)
Altura de elevación (m)
Caudal a elevar
(l/s)
10
30
40
2.807
2.670
2.040
5
4.213
3.624
2.757
10
13.791
9.020
7.552
20
15.575
14.932
9.355
30
16.779
15.585
10.014
40
19.692
18.114
11.388
50
22.928
21.804
18.229
60
(1) Costos pertinentes de Cuadros IV F-02 y IV F-04
60
3.699
5.383
15.039
17.530
18.364
21.310
25.131
Cuadro IV F-07
Costo directo de la extensión de alta tensión (1) (US$)
Potencia Motor
Valor Total
(HP)
(US$)
5.043
1.5
5.055
2.0
5.080
3.0
5.104
4.0
5.141
5.5
5.189
7.5
5.250
10.0
5.314
15.0
5.494
20.0
5.616
25.0
5.710
30.0
5.982
40.0
6.226
50.0
6.562
70.0
6.897
75.0
7.372
100.0
(1) Incluye los costos de la Sub-estación y Transformador
Materiales
85
85
85
85
85
85
85
86
86
87
88
89
91
93
93
93
Incidencia (%)
Mano de Obra
15
15
15
15
15
15
15
14
14
13
12
11
9
7
7
7
Cuadro IV F-08
Costo directo de la extensión de baja tensión (1) (US$)
Potencia Motor
Valor Total
(HP)
(US$)
1.564
1.5
1.567
2.0
1.573
3.0
1.580
4.0
1.590
5.5
1.604
7.5
1.621
10.0
1.656
15.0
1.688
20.0
1.722
25.0
1.753
30.0
1.823
40.0
1.891
50.0
1.976
70.0
2.060
75.0
2.229
100.0
(1) Incluye conexión eléctrica a la motobomba
Materiales
83
83
84
84
84
85
85
86
87
88
89
91
93
93
93
93
Incidencia (%)
Mano de Obra
17
17
16
16
16
15
15
14
13
12
11
9
7
7
7
7
Cuadro IV F-09
Costos total de plantas de bombeo con motor eléctrico (1) (US$)
Altura de elevación (m)
Caudal a elevar
(l/s)
10
30
40
60
5.226
4.775
4.535
4.007
5
6.777
6.041
5.643
4.895
10
15.174
12.937
12.428
11.383
20
17.226
15.852
14.557
12.672
30
18.433
17.181
15.865
14.575
40
24.584
20.309
18.984
16.430
50
29.742
24.678
22.806
19.649
60
(1) Estos costos incluyen un 35% por concepto de Gastos Generales y Utilidades, no incluyen instalación de
equipo de bombeo, ni transporte de materiales
Cuadro IV F-10
Costos total de plantas de bombeo con motor a combustión interna (1) (US$)
Caudal a elevar
Altura de elevación (m)
(l/s)
10
30
40
60
4.994
3.789
3.605
2.754
5
7.267
5.688
4.892
3.681
10
20.303
18.618
12.177
10.195
20
23.666
21.026
20.158
12.629
30
24.791
22.652
21.040
13.519
40
28.769
26.584
24.454
15.374
50
33.927
30.953
29.435
24.609
60
(1) Estos costos incluyen un 35% por concepto de Gastos Generales y Utilidades, no incluyen instalación de
equipo de bombeo, ni transporte de materiales
Cuadro IV G-01
Potencia de motores eléctricos (HP)
Caudal a elevar
Q (l/s)
5
10
20
30
40
50
60
Nota: 1 HP = 0.746 kW
10 m
1.5
5.5
7.5
15.0
15.0
15.0
20.0
Altura de elevación
30 m
40 m
7.5
5.5
10.0
7.5
20.0
15.0
30.0
25.0
40.0
30.0
50.0
40.0
50.0
40.0
60 m
10.0
15.0
30.0
40.0
50.0
75.0
75.0
Altura de elevación H
30 m
40 m
8 (G)
8 (G)
16 (G)
10 (G)
25 (D)
18 (G)
38 (D)
38 (D)
50 (D)
38 (D)
67 (D)
50 (D)
67 (D)
67 (D)
60 m
16(G)
20(G)
38(D)
67(D)
67(D)
102(D)
102(D)
Cuadro IV G-02
Potencia de motores a combustión interna (HP)
Caudal a elevar
Q (l/s)
5
10
20
30
40
50
60
(G) Motor a Gasolina
(D) Motor Diesel
Nota: 1 HP = 0,746 kW
10 m
3 (G)
5 (G)
8 (G)
18 (G)
18 (G)
18 (G)
25 (D)
Cuadro IV G-03
Vida útil de elementos de riego mecánico
Obra o elemento
Vida Util
(años)
10
Bombas centrífugas (1)
20
Motores eléctricos
4
Motores a bencina (2)
15
Motores diesel
33
Instalaciones eléctricas
33
Interconexiones hidráulicas
40
Obras civiles de hormigón o albañilería
20
Compuertas
(1) La vida útil se considera utilizando la bomba aproximadamente 1.500 horas al año
(2) Los motores a gasolina deben ajustarse cada 1.000 horas
Capítulo V
SISTEMAS DE RIEGO CALIFORNIANO
A. DEFINICION DE LA OBRA
El sistema de riego californiano consiste en la conducción y distribución de aguas mediante tuberías más livianas
comparadas con los materiales tradicionales y de mayor flexibilidad de asentamiento en el terreno. Este sistema de
riego, aprovecha la topografía del terreno a regar, y permite la entrega de las aguas, con presiones reguladas y
caudales controlados, orientadas hacia los surcos, bordes o platabandas mediante los cuales se aplicará el agua al
suelo.
También es posible utilizar tuberías de hormigón o de mortero de cemento comprimido, pero se prefiere usar
tuberías más livianas y flexibles.
Este sistema se utiliza desde hace ya varios años en los Estados Unidos de Norteamerica, debido a su alta
eficiencia y bajo costo.
Las principales ventajas del sistema de riego californiano son las siguientes:
1.
Este sistema de riego permite obtener una eficiencia de aplicación de agua al suelo de 65%, mediante
métodos de riego tradicionales, al sustituir las acequias de conducción y distribución.
2. Por utilizar una conducción cerrada, evita el crecimiento de malezas en la cabecera de riego, de los
huertos y cultivos.
3. Evita pérdidas por infiltración, evaporación directa y evapotranspiración de plantas acuáticas y malezas.
4. Permite un aumento de la superficie cultivada, debido a que prácticamente no ocupa sitio en el terreno a
regar. Este aumento puede ser de hasta 5% en terrenos con cultivos y 8% en huertos frutales.
5. Facilita el movimiento de maquinaria agrícola y el tránsito, debido a la eliminación de acequias y de
sectores anegabas.
6. Necesita sólo el 25 a50% del trabajo humano requerido por los procedimientos de riego más tradicionales
(sifones, acequias con tubos a nivel, mangas, etc.), ahorrándose tiempo y mano de obra.
7. Las tuberías son muy livianas y, por lo tanto, de fácil almacenaje, transporte e instalación en la
implementación del sistema.
8. El sistema de acople de tuberías (unión Anger), impide la penetración de raíces y es absolutamente
estanco.
9. Las tuberías más utilizadas en este sistema tienen paredes lisas que facilitan el flujo del agua y son
flexibles (tuberías de PVC, polietifeno y mangas de polietileno).
10. Es un sistema de riego de bajo costo, debido a que es gravitacional y a baja presión, y además utiliza
tuberías de bajo espesor y cargas hidráulicas pequeñas (10 - 20 cm).
Las limitaciones de este sistema de riego son las siguientes:
1.
No es un sistema de riego tecnificado como los sistemas de riego por goteo, aspersión y microaspersión.
2.
No es posible aplicar fertilizantes y pesticidas con el agua de riego.
3.
No permite utilizar el agua de riego durante las 24 horas, sin supervisión continua.
B. CARACTERISTICAS DE LA OBRA
En primer término, se describirán los componentes del sistema y a continuación los tipos de sistemas.
Componentes del Sistema
Los componentes del sistema de riego calíforniano son los siguientes (Ver Fig. V-01):
G
G
G
Tuberías
Válvulas
Campanas de Distribución
Tuberías:
Las tuberías de un sistema de riego californiano permiten conducir el agua desde la fuente hídrica (canal,
embalse, etc.) hasta el terreno a regar y distribuir dicha agua en los potreros, entregándola a los surcos, bordes
o platabandas existentes en ellos. Estas tuberías reemplazan a las acequias madres o cabeceras de riego
tradicional.
Las tuberías más utilizadas en Chile en los sistemas de riego californiano son las tuberías de PVC, Clase 1,6 o
para presión máxima de trabajo de 1,6 Kg/cm2 . Estas tuberías se suministran con diámetros externos de 200 y
250 mm y en tiras de 6 m de largo. Los espesores de dichas tuberías son 1,8 mm y 2,5 mm respectivamente.
También se utilizan tuberías de PVC COMPEXA, con diámetros en 40 mm y 200 mm para presiones
máximas de trabajo de 4 Kg/cm2 con espesores entre 1,8 mm y 2,4 mm.
Estas tuberías se acoplan mediante uniones Anger, con anillos de goma.
Las tuberías menos utilizadas en Chile, en este sistema de riego, son las de hormigón y de mortero de cemento
comprimido.
La instalación de estas tuberías debe realizarse de acuerdo a las instrucciones del fabricante. Para permitir el
autolavado de la red de tuberías, se recomienda una pendiente mínima de 0,2 %.
Válvulas:
En el sistema de riego californiano se utilizan válvulas para sectorizar el área a regar. En Chile se usan dos tipos
de válvulas en este sistema de riego, las cuales son las siguientes:
G
G
Válvula Alfalfa o de Alfalfa
Válvula de Espejo o Beta
La válvula alfalfa es un dispositivo hidráulico que permite regular la presión del agua en las tuberías de
conducción y de distribución del sistema de riego. Para este efecto se instala en los puntos en que es necesario
regular la presión del agua. En dichos puntos se instala una cámara reguladora de presión (Ver Fig. V-02), en la
cual la válvula rompe la presión de la tubería de aguas arriba y se entrega agua ala tubería de aguas abajo a la
presión atmosférica. Esta válvula se instala en el extremo inferior de la tubería de aguas arriba, mediante un
conector de doble unión con anillos de goma, el cual tiene una tapa de registro para desarrollar labores de limpieza
en la tubería.
La apertura y cierre de la válvula debe realizarse con una llave especial denominada "llave válvula alfalfa", la
cual debe corresponder al diámetro de la tubería.
Esta válvula se utiliza también para instalarla en la cámara termina¡ que cierra cada circuito de riego.
La válvula de espejo o Beta regula el caudal de la tubería en el punto en que se instala, mediante el
movimiento de un espejo que abre o cierra el paso del agua que pasa a través de ella. Esta válvula no
modifica ni regula la presión del agua en las tuberías.
Se recomienda no utilizar esta válvula con más de 2 m.c.a. en la tubería. Esta válvula se acopla a la tubería
mediante anillos de goma (unión Anger).
Campanas de Distribución:
Las campanas de distribución amortiguan la energía que trae el agua distribuida por las tuberías, evitando la
erosión de¡ terreno en el punto de entrega y orienta los flujos de agua hacia los surcos, bordes o platabandas
de los terrenos a regar. La campana se conecta a la tubería mediante un tubo elevador, colocándose un anillo
de goma alrededor del orificio de unión de ambas tuberías para evitar filtraciones. El extremo superior del
chorro de agua que sale por la campana debe quedar a 5 cm sobre el borde de ésta, para evitar el efecto del
viento. En el caso que el tubo elevador sea de mayor altura, se pueden utilizar válvulas de huerto que
permiten regular puntualmente el caudal en cada campana, compensando el efecto de la mayor presión.
Todos los elevadores, en este caso, son cortados a la misma altura.
La válvula de huerto regula o controla el caudal de salida, instalándose en el extremo superior del tubo
elevador (Ver Fig. V-03). Se utiliza cuando es difícil uniformar el riego a nivel sectorial, mediante cámaras
reguladores de presión o válvulas Beta.
Tipos de Sistemas
Los sistemas de riego californiano pueden ser de dos tipos atendiendo a su movilidad. De esta manera, hay
sistemas móviles (Fig. V-04) y fijos (Fig. V-0 l).
Sistema móvil:
El sistema de riego californiano móvil o portátil permite la sustitución de las acequias de riego y a la vez, el
traslado de las tuberías de un lugar a otro, disminuyendo considerablemente el costo por superficie instalada.
El traslado de los tubos es posible debido a su exclusivo sistema de acople rápido, lo cual permite regar
distintas áreas con la misma tubería. El sistema de acople rápido entre tubos funciona de tal manera que al
entrar la tubería en presión o carga, el anillo de goma sella la unión e impide el desacople entre los tubos.
Cuando disminuye la presión, los tubos se pueden desconectar sin problema.
Además, este sistema portátil permite una regulación puntual de los caudales a través de pequeñas compuertas
que se incorporan en la pared del tubo.
La tubería portátil se instala conectándola en su extremo superior a una cámara de entrada que tiene un
conector de cámara. Para la conexión en su extremo inferior se utiliza un tapón terminal que permite el sello
de la línea portátil y el anclaje de ella al terreno mediante una estaca de anclaje.
Las compuertas regulables se incorporan a la tubería portátil mediante una perforación rectangular que se hace en
la pared del tubo de PVC, de 3,3 cm x 6,8 cm. La compuerta de riego se introduce en la base de la perforación y
posteriormente se fija la tapa mediante una pieza de fijación.
Sistema Fijo
En los sistemas de riego californiano fijo todos los componentes quedan inmóviles o fijos en el terreno y
tienen una ubicación única en él.
Las tuberías de conducción y distribución se colocan enterradas.
Para este sistema son válidas las descripciones de los componentes señalados en los puntos Tuberías,
Válvulas y Campanas de distribución (Ver páginas 212 y 215).
C. NORMAS Y CRITERIOS DE DISEÑO
Para diseñar un sistema de riego californiano es necesario evaluar los recursos y explotaciones existentes en el
predio a regar. Esta información básica permitirá hacer un diseño más eficiente y económico. Por lo tanto, la
primera etapa de¡ diseño consiste en realizar un inventario de los recursos y rubros de producción del predio,
siguiendo luego con las etapas de dimensionamiento.
Inventario de los Recursos y Condiciones Existentes
Topografía
Es necesario hacer un levantamiento topográfico del sistema de riego existente en el predio, incluyendo toda
la infraestructura de riego (canales, acequias, etc.). Se deberá conocer el método de riego con que se aplica el
agua al suelo (riego por surco, riego por bordes, riego por tendido, etc.). Se confecciona un plano detallado, a
escala 1:1.000 con curvas cada 0, 5 m, para estudiar la colocación de tuberías y su espaciamiento, a fin que se
ajusten lo mejor posible a las dimensiones y formas del terreno, y distribuirlas de manera que el sistema opere
a una máxima eficiencia y al mínimo costo.
Uso Actual del Suelo
El uso actual del suelo proporciona antecedentes sobre los cultivos existentes y programados, la superficie ocupada
por cada uno y rotaciones de cultivo empleadas. Todo lo cual permite conocer las características de operación de
la explotación agrícola; tales como labores culturales, uso de mano de obra, de maquinaria agrícola, etc. y con ello
elaborar el diseño del sistema de riego que se ajuste en forma óptima a los recursos y explotaciones del predio.
Suelo
Debe contarse con un levantamiento y estudio de los suelos a regar y describirlos mediante un mapa básico,
en el cual se indiquen la ubicación de las distintas fases del suelo existentes en el predio, y configurar en
forma descriptiva sus características hídricas, físicas y granulométricas.
Se debe determinar la capacidad de retención de agua en el suelo, que junto con los valores de uso consuntivo,
permitirán establecer la frecuencia de riego.
Agua
Es necesario conocer la disponibilidad total del recurso hídrico a través de la temporada, especificando las
posibles fluctuaciones y existencia de turnos en el uso del agua. El abastecimiento de agua del sistema de
riego se basará en las necesidades del cultivo.
Deberá conocerse además el nivel freático del agua contenida en el suelo que limita la profundidad que pueden
explorar las raíces de las plantas.
En este sistema, como en el resto de los sistemas de riego, debe conocerse la calidad del agua de riego.
Por otra parte, la localización de la fuente de agua determina la longitud y distribución más adecuada de la
tubería principal. De acuerdo a las cotas establecidas en el levantamiento topográfico, se definirá la ubicación
de la toma en la fuente. Siempre que sea posible, la fuente de agua debería elegirse en el lugar que sea más
económico para el sistema.
Clima
Los factores climáticos asociados a la eficiencia del riego son las altas temperaturas y la baja humedad
relativa, los cuales aumentan las pérdidas por evaporación.
Uso Consuntivo
Es preciso conocer el uso consuntivo del cultivo; es decir, la cantidad de agua que utiliza para su crecimiento
vegetativo, tanto en el proceso de transpiración de las plantas como en la formación de tejidos. Además,
incluye el agua evaporada desde los suelos adyacentes a las plantas. El uso consuntivo se expresa
normalmente en mm/mes o su equivalente en mm/día.
El uso consuntivo o uso-consumo de un cultivo se puede considerar equivalente a la evapotranspiración ET,
del mismo cultivo, ya que la diferencia entre ambos es de aproximadamente 1%, que corresponde al agua
utilizada en la formación de tejidos. De esta manera, el usoconsumo se puede determinar experimentalmente
tal como se ha efectuado en la Estación Experimental La Platina (INIA, Santiago de Chile), pero la
evapotranspiración determinada es válida solamente para el lugar de experimentación. Ante la limitación
señalada, la evapotranspiración ET se puede estimar en base a la expresión siguiente:
ET = Kc * ETP
(mm/día)
Siendo:
Kc
Coeficiente del cultivo
ETP
Evapotranspiración potencial (mm/día)
Los coeficientes Kc varían de acuerdo al estado de desarrollo de los cultivos y sus valores pueden extrapolarse a
zonas cismáticas diferentes a aquellas en las cuales ellos han sido obtenidos. Estos coeficientes Kc se pueden
determinar mediante calibración en el mismo predio a regar o también de acuerdo al Volumen N°24 de la Serie
Riego y Drenaje de FAO, considerando las fechas de siembra y cosecha y el mes de máximo desarrollo. En el
Cuadro VI C-01 del Cap. VI del presente manual, se indican los coeficientes Kc determinados para la V Región de
Chile.
La evapotranspiración potencial se define como el uso consumo o evapotranspiración desde un cultivo bajo,
verde, de crecimiento vigoroso, que cubre completamente la superficie del suelo y que se encuentra en
condiciones óptimas de humedad del suelo. La evapotranspiración potencial normalmente se obtiene
utilizando la evaporación de bandeja tipo A, pero también se acepta estimarla en base a fórmulas empíricas,
tales como la evapotranspiración potencial del Método de Penman o del Método de Blaney y Criddle.
La utilización de alguno de estos métodos empíricos dependerá de la disponibilidad de información
meteorológica. En algunos estudios realizados se pueden encontrar valores de ETP, tales como el estudio de
H. Merlet y F. Santibáñez, desarrollado para las Zonas Mediterráneas de Chile (Ref. N°27).
Normas y Criterios para el Diseño del Sistema
Para hacer el diseño del sistema de riego californiano se necesita conocer el caudal máximo no erosivo y el
perfil topográfico del terreno ocupado por la cabecera de riego, de modo que se pueda analizar el
comportamiento hidráulico de la tubería matriz y uniformar la entrega de agua en cada punto. Los caudales
máximos no erosivos se pueden obtener de cualquier texto de riego, por ejemplo "El riego superficial", de
FAO.
En el Cuadro V C-01 del Anexo se incluyen los caudales máximos a conducir por las tuberías de PVC, de
acuerdo a la pendiente del terreno.
El diseño del sistema de riego californiano debe considerar la determinación de las características técnicas de
los siguientes componentes principales:
G
G
G
Tuberías
Válvulas
Campanas de Distribución
Tuberías
Las tuberías de conducción del agua hasta el área de riego deben tener la capacidad necesaria para transportar
el caudal máximo del sistema. Este caudal se determina en base a las necesidades de agua de los cultivos a
regar, para lo cual debe conocerse la evapotranspiración del cultivo en los meses de máxima demanda y la
eficiencia de aplicación del agua al suelo. La eficiencia de aplicación del sistema de riego californiano se
considera igual a 65%.
Una vez establecidos los caudales máximos que conducirán las tuberías y conocida la pendiente del terreno es
posible proceder a la determinación del diámetro necesario de las tuberías.
En el Cuadro V C-01 del Anexo se indican las capacidades de conducción de las tuberías de PVC Clase 1,6;
de diámetros 200 mm y 250 mm, calculadas aplicando Hazen & Williams con C=130. Se utilizó este valor de
C y no 150 como correspondería para tubería de PVC, debido a que se consideraron las pérdidas de carga
provocadas por las ondulaciones que sufren las tuberías de pequeño espesor en el terreno, de acuerdo a
recomendaciones del fabricante. El diámetro de las tuberías es posible determinarlo también utilizando
directamente la fórmula de Hazen & Williams. En este caso, la pérdida de carga en la tubería y piezas
especiales con y sin mecanismos no debe sobrepasar la carga hidráulica disponible, dada por la pendiente del
terreno y la longitud de la tubería.
En base a la topografía del terreno, establecida en el plano topográfico a escala 1:1.000 con curvas cada 0,50
m y a las dimensiones del terreno a regar, se debe sectorizar dicha área.
En primer término, deben establecerse las longitudes máximas a considerar en los métodos de aplicación del
agua al suelo (largo de surcos, por ejemplo). Para el caso del método de riego por surco se incluye en el
Cuadro V C-02 del Anexo los largos máximos de los surcos según la textura de los suelos.
Utilizando los largos máximos de los métodos de riego por surco, por ejemplo, y la capacidad de conducción
de las tuberías, se procede a establecer los sectores o bloques a regar en el terreno.
Cada sector o bloque será abastecido mediante una tubería de distribución, la cual entregará el agua a los
surcos, bordes o platabandas del terreno a regar.
El diámetro de la tubería de distribución se calcula para el caudal máximo que se conducirá por ella, para lo
cual se aplican los mismos procedimientos de cálculo señalados para las tuberías de conducción.
Válvulas
Estando definidos los sectores y la ubicación de las tuberías en el terreno a regar, se procede a diseñar la
localización de las válvulas tipo Alfalfa o de espejo (válvulas Beta), a fin que las presiones y caudales del
sistema queden perfectamente regulados y controlados. De esta manera, tal como se indica en la Figura V-01
Esquema General del Sistema de Riego Californiano Fijo, se establecerá la ubicación de la cámara de
cabecera de la tubería de distribución, las cámaras reguladores de presión con sus válvulas tipo Alfalfa o Beta
y la cámara terminal de la tubería con su válvula tipo Alfalfa.
Los diámetros de las válvulas deben ser de igual diámetro que el de las tuberías en la que se instalan.
Las cámaras pueden ser de albañilería o prefabricadas de hormigón.
Campanas de Distribución
El espaciamiento de las campanas de distribución (sistema fijo) o de las compuertas regulables (sistema móvil
o portátil) dependerá del espaciamiento de los surcos o de los otros métodos de riego a utilizar y de la
cantidad de surcos que se abastecerán desde una misma campana. En el Cuadro V C-03 del Anexo se
incluyen los caudales en compuertas regulabas de un sistema de riego californiano portátil.
Por ejemplo, si la tubería de distribución tiene 60 m de longitud, la distancia entre surcos es 0,60 m y la
cantidad de surcos a abastecer de una misma campana es 4, resulta que habrá que colocar 25 campanas en
dicha tubería.
D. DISPOSICIONES TIPICAS DE LA OBRA
Los sistemas de riego californiano se utilizan en la Zona Centro-Sur de Chile para el riego de frutales (sistema
fijo) y también para el riego de praderas artificiales, cereales y hortalizas (sistema móvil).
Como un ejemplo de lo anterior, se ha diseñado una disposición típica, situada en la Zona Centro-Sur para el
riego de frutales de hoja caduca, mediante un sistema fijo, en una superficie de 10,35 ha.
Plano de la Obra Tipo
La disposición típica establecida del sistema de riego californiano se detalla en la Fig. V-05.
A continuación se detallan los resultados de los cálculos del diseño de este sistema de riego.
En base a la evapotranspiración potencia¡ promedio de los meses de mayor demanda para la localidad de
Talca, se determinó el uso-consumo máximo del cultivo de frutales de hoja caduca (manzanos), considerando
los coeficientes de cultivo Kc, en este caso, igual a 1.
En los meses de Diciembre, Enero y Febrero ocurren las evapotranspiraciones potenciales máximas (Merlet y
Santibáñez, 1986, Ref. N°27), las cuales son las siguientes:
DIC
ENE
FEB
ETP (mm/mes)
180
190
160
ETP (mm/día)
5,806
6,129
5,714
Promedio = 5,883 (mm/día) = 0,681 (l/s/ha)
Al considerar una eficiencia de aplicación de 65% para el sistema de riego californiano, se tiene una tasa de
riego de 2,52 l/s/ha) considerando que se realiza riego diurno, durante 10 horas al día.
Por otra parte, el área a regar que tiene una superficie de 10,35 ha, se ha dividido en cinco sectores o bloques
de riego de 2,07 ha cada uno. Lo anterior se determinó mediante un estudio de la topografía del suelo a regar,
el largo de los surcos y las capacidades de conducción de las tuberías.
De esta manera, la tubería de conducción o tubería matriz que se instala con una pendiente de 0,37% tendrá
un diámetro de 250 mm y conducirá un caudal de 26,1 l/s en el primer tramo, de 80 m de longitud, entre el
desarenador y la primera cámara reguladora de presión. En esta primera cámara se deriva la primera tubería
de distribución de aguas, la cual conducirá un caudal máximo de 5,2 l/s y será de 200 mm de diámetro
(pendiente de la tubería, 0,2%).
La tubería matriz conducirá un caudal máximo de 20,9 l/s en el segundo tramo, entre la primera y la segunda
cámara reguladora de presión; por lo tanto, se diseña con un diámetro de 200 mm, dado que tiene una
pendiente de 0,34 %.
De acuerdo a las pendientes de las tuberías y los caudales a conducir o a distribuir en el terreno, el resto de las
tuberías del sistema de riego californiano diseñado serán todas de diámetro 200 mm.
Estando definida la red de tuberías de conducción y distribución, se procede al diseño de las características y
ubicación de las válvulas que permiten sectorizar adecuadamente el área a regar.
Para la regulación de las presiones del agua conducida por la tubería matriz, se deben colocar válvulas Alfalfa
en cámaras reguladores de presión en todos los nudos en que se derivan tuberías de distribución; o sea, se
consultan 5 cámaras con sus correspondientes válvulas Alfalfa. Las válvulas Alfalfa se colocan en el extremo
inferior de cada tramo de la tubería de conducción. El extremo superior de estos tramos de tubería no tiene
válvula, naciendo libremente la tubería dentro de la cámara reguladora de presión.
Para controlar el caudal de las tuberías de distribución se instala una válvula Beta en el extremo superior de
ellas, en la misma cámara reguladora de presión. De este modo, se consulta la instalación de 4 válvulas Beta,
dado que en la última tubería de distribución no es necesario instalaría.
En el extremo inferior de las tuberías de distribución se instalará una válvula tipo Alfalfa en el interior de una
cámara terminal.
Las entregas de aguas desde la tubería de distribución hacia los surcos de riego se hace mediante campanas de
distribución con válvulas de huerto, para lo cual se diseña la colocación de tubos elevadores de PVC, de 75
mm con goma agrícola de 75 mm, en el puente de conexión. Se coloca un elevador cada 4,5 m de acuerdo a
la disposición de los surcos en el terreno (160 en total).
Además, para este caso se estima recomendable incluir un desarenador en la cabecera de entrada de agua al
sistema para eliminar los sedimentos que podrían obstruir los elementos del sistema. En otros casos en que
los sedimentos que contienen las aguas, tienen concentraciones menores se puede no considerar un
tratamiento primario de ellas. Este desarenador será una obra de hormigón armado compuesto de dos cámaras
de 0,60 x 1,20 m la primera y de 1,2 x 1,2 m la de salida. La altura de la obra de hormigón será de 1,6 m y el
espesor de los muros será de 0,15 m armado con malla o 8 mm a 20 cm.
Especificaciones de la Obra Tipo
Red de Tuberías
Las tuberías de conducción y distribución se diseñaron en tuberías PVC, Clase 1,6; de diámetro 200 mm y
250 mm.
Para la instalación de las tuberías se debe considerar que el ancho de la zanja está dado por las características
de la excavadora, pero sujeto siempre a las secciones mínimas especificadas por los fabricantes de las
tuberías.
La profundidad de la instalación depende básicamente del tipo de topografía y de la naturaleza del terreno.
En suelos arenosos la tubería puede ir más superficialmente que en suelos arcillosos. El tránsito que va a
sufrir la tubería también es otro factor a considerar. Al utilizar tuberías de PVC clase 4, que por su mayor
espesor soportan más impacto, se recomienda profundidades que van desde 0,5 a 0,8 m.
Se recomienda un encamado de 10-15 cm, el que se hace con arena o gravilla sin piedras, la cual proporciona
un soporte firme, estable y uniforme a la tubería. Una vez puesta la tubería se rellena con material similar
hasta el eje de ésta. Luego se colocan los elevadores con sus respectivos colierines, y después de haber hecho
pruebas de posibles filtraciones se continúa el relleno con tierra harneada hasta por lo menos 20 cm sobre la
clave del tubo. Finalmente se rellena con material proveniente de la excavación excluyendo botones y
material de desecho. Se considera compactación en caso que exista tráfico vehicular.
Válvulas
Las válvulas reguladores de presión en las tuberías se consideraron del tipo Alfalfa, de diámetros 200 mm y
250 mm.
Las válvulas para el control de los caudales en las tuberías se consideraron del tipo Beta o de espejo, de
diámetro 200 mm.
Las cámaras reguladores de presión se consideraron de albañilería de ladrillo fiscal, de 0,15 m de espesor,
mortero 1:4, con brocal de hormigón armado con 2 o 8 mm y estribos o 6 mm a 20 cm. El radier será de 10
cm de espesor, de hormigón de 21 2,5 kg de cemento por m3. La válvula Alfalfa se co Tocará sobre un
conector de doble unión con anillo de goma. El conector se apoyará y afianzará mediante un machón de
anclaje de Hormigón de 170 kg cem/m3.
Las Campanas de distribución, válvulas de huerto y tubo elevador se diseñaron en diámetros de 75 mm. El
tubo elevador será de PVC y se instalará con un anillo de goma en el punto en que se conecta a la tubería de
distribución.
Se consulta el suministro de llaves para válvulas AJfalfa de 200 mm y 250 mm.
Las campanas de distribución serán de diámetro 200 x 75 mm, con salidas de 40 mm de diámetro. Las
válvulas de huerto serán de 75 mm.
E. CUBICACION DE LA OBRA TIPO
En base al plano de la obra tipo incluido en la Figura V-05, y a las especificaciones de ella, se cubicaron todos
los elementos que la componen. Estas cubicaciones se incluyeron en el Presupuesto V F-01 de la disposición
típica.
F. COSTO DE INVERSION DE LA OBRA TIPO
Presupuesto de Costos de Inversión
El costo de inversión de la obra tipo se incluye en el Presupuesto VF-01 del Anexo. Los precios unitarios se
expresan en dólares americanos equivalentes al cambio oficial del 31 de Agosto de 1995 1 US$ = 395,53 ).
Estos precios unitarios no incluyen el Impuesto al Valor Agregado, IVA.
Costos de Inversión por hectárea
El costo de inversión total, incluyendo gastos generales y los costos de diseño, supervisión y puesta en marcha
de la instalación;y el costo de inversión por hectárea, se indica a continuación:
Cultivo
Zona
Costo de Inversión total
Costo de Inversión por ha regada
:
:
:
:
Frutales de Hoja Caduca
Zona Centro-Sur Superficie: 10,35 ha
31.984,21 US$
3.090,26 US$
Como se puede observar este costo por ha es un 15% menor que el de 3.673,73 US$/ha obtenido en el Cap.
VII, al utilizar riego por goteo.
G. COSTOS ANUALES
Los costos anuales de un sistema de riego californiano fijo son los siguientes: costos anuales de operación,
costos anuales de mantenimiento y costos anuales de reposición.
Costos Anuales de Operación
Personal e lnsumos
Los costos anuales de personal para operar el sistema de riego californiano fijo, incluyendo los insumos de
operación,se pueden estimar en un 0, 5% del costo de la inversión total. Para el caso de sistemas móviles,
este costo se puede estimar en el 1% del costo de la inversión anual.
Costos Anuales de Mantenimiento
Los costos anuales de mantenimiento de un sistema de riego californiano fijo o móvil, se pueden estimar en
un 2% del valor total de la inversión en elementos de riego.
Costos Anuales de Reposición
Para establecer los costos anuales de reposición es necesario conocer la vida útil de cada uno de los elementos
principales de un sistema de riego californiano. Cuadro V G-01 del Anexo.
ANEXOS
Cuadro V C-01
Capacidad de conducción (1)
Pérdida de carga
Caudal (l/seg)
(m/metro)
D=200 mm
D= 250 mm
21.5
12.0
0.001
31.2
17.5
0.002
45.4
25.4
0.004
61.5
34.4
0.007
74.5
41.7
0.010
85.9
48.0
0.013
96.1
53.7
0.016
105.4
58.9
0.019
(1) Se obtiene aplicando Hazen-Williams, C=130
Velocidad (m/seg)
D=200 mm
D=250 mm
0.5
0.4
0.7
0.6
1.0
0.9
1.3
1.2
1.6
1.4
1.8
1.6
2.1
1.8
2.3
2.0
Cuadro V C-02
Longitudes máximas de surcos para diferentes suelos, pendientes y profundidades de agua
Pendiente
S%
Arcillas
Limos
Profundidad media de agua aplicada (cm)
7.5 15.0 22.5 30.0
5.0
10.0
15.0
20.0
5.0
60
400
400
270
120
400
300 400 400
0.05
90
470
440
340
180
500
340 440 470
0.10
120
530
470
370
220
620
370 470 530
0.20
150
600
500
400
280
800
400 500 620
0.30
120
530
470
370
280
750
400 500 560
0.50
90
470
370
300
250
600
280 400 500
1.00
80
400
340
280
220
500
250 340 430
1.50
60
340
300
250
180
400
220 270 340
2.00
Fuente: El Riego Superficial, L.J. Booher, FAO
Arenas
7.5
90
120
190
220
190
150
120
90
10.0
150
190
250
280
250
220
190
150
12.5
190
220
300
400
300
250
220
190
Cuadro V C-03
Caudales en compuertas regulables
Presión
Caudales en compuertas (litros/segundo)
(metros)
Totalmente abierta
¾” Abierta
½” Abierta
1.40
2.16
3.0
0.075
1.60
2.50
3.5
0.150
1.90
2.80
4.0
0.230
2.00
3.30
4.4
0.300
2.40
3.60
5.1
0.450
2.70
4.10
5.8
0.600
2.90
4.40
6.0
0.750
3.10
4.70
6.5
0.900
3.60
5.10
7.5
1.220
3.80
5.70
8.0
1.500
Fuente: Riego Californiano Portátil, VINILIT-PIZARREÑO
¼” Abierta
0.71
0.80
0.91
1.00
1.20
1.30
1.40
1.50
1.70
1.90
Cuadro V G-01
Vida útil de elementos de riego californiano
Obra o elemento
Vida útil
(años)
20
10
6
4
40
20
20
20
Tuberías de PVC, Clase 1,6
Válvulas alfalfa
Válvulas beta
Válvulas de huerto
Obras civiles de hormigón o albañilería
Compuertas (sistema portátil)
Conectores y tapones terminales
Campanas de distribución
Presupuesto V F-01
Frutales hoja caduca zona centro-sur (10.35 ha)
Item
Descripción
I.
I.1
EQUIPO DE RIEGO
RED HIDRAULICA
Tuberias de Conducción:
PVC Clase 1,6; D= 250 mm
PVC Clase 1,6; D= 200 mm
Tuberias de Distribución
PVC Clase 1,6; D= 200 mm
Unidad
Cantidad
Precio
Sub-Total
Unitario Costo US$
m
m
368
288
11.42
8.43
4202.56
2427.84
m
720
8.43
6069.60
N°
N°
N°
N°
N°
N°
N°
N°
2
8
4
160
2
8
2
160
114.38
93.58
168.72
2.54
41.82
31.06
27.87
6.29
228.76
748.64
674.88
406.40
83.64
248.48
55.74
1006.40
m
N°
112
160
2.18
1.63
244.16
260.80
I.2
I.3
VALVULAS Y PIEZAS ESPECIALES
Válvulas Alfalfa, D= 250 mm
Válvulas Alfalfa, D= 200 mm
Válvulas Beta, D= 200 mm
Válvulas de Huerto, D= 75 mm
Conectores válvula Alfalfa, D= 250 mm
Conectores válvula Alfalfa, D= 200 mm
Llave Alfalfa, D= 250/200 mm
Campanas de Distribución 200 x 75 mm
TUBO ELEVADOR
Tubo elevador PVC, D=75 mm
Goma agrícola 75 mm
16657.90
SUB-TOTAL
II.
II.1
II.2
II.3
III.
III.1
III.2
III.3
INSTALACION EQUIPO DE RIEGO
Excavación en terreno semi duro a máquina
Colocación de tuberías
Relleno de tierra sin compactar
SUB-TOTAL
CONSTRUCCION
DESARENADOR Y
CAMARAS
m3
Gl
m3
5.50
550.40
1 4174.65
3.36
495.36
3027.20
4174.65
1664.41
8866.26
N°
N°
N°
1 2259.95
5 158.81
5 158.81
2259.95
794.05
794.085
Desarenador
Cámaras Reguladoras de Presión
Cámaras Terminales
SUB-TOTAL
IV.
IV.1
IV.2
IV.3
GENERALES
Transporte de materiales
Topografía y estudio de suelos
Diseño, Supervisión y puesta en marcha de la
instalación
SUB-TOTAL
COSTO TOTAL
3848.05
Gl
Gl
ha
1
1
10.35
505.65
536.24
151.70
505.65
536.24
1570.10
US$
2611.99
31984.21
Capítulo VI
SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSION
A. DEFINICION DE LA OBRA
El sistema de riego por aspersión consiste en la aplicación de agua al suelo en forma de llovizna, producida por la
precipitación ocasionada por chorros de agua emitidos por aspersores. En este sistema, el agua se distribuye a
presión mediante una red de tuberías, que la conducen hasta las tuberías laterales que llevan insertados los
aspersores, por los cuales sale en forma de chorros, a través de los orificios que constituyen los puntos de emisión
de los aspersores (Ver Fig. VI-01 y Figuras VI-02).
En este sistema de riego, el agua se distribuye por el aire, mediante chorros de agua que dan diámetros de
aojamiento superiores a los 3 m y hasta 150 m, dependiendo del modelo del aspersor utilizado.
Este sistema es muy versátil; permite regar desde jardines y parques (landscape) hasta grandes predios
agrícolas, para lo cual, se utilizan aspersores de rocío (spray sprinklers) y grandes cañones (big gun
sprinklers), y aspersores gigantes (giant sprinklers), respectivamente.
Las principales ventajas del riego por aspersión son las siguientes:
1.
2.
La eficiencia del riego por aspersión es alta (70 a 85%), en consecuencia se requiere menor cantidad de
agua por unidad de superficie y es posible aplicarla de acuerdo a las necesidades de las plantas. Esto es
importante cuando el factor límitante para una agricultura intensiva es el agua.
Permite una distribución uniforme y controlada de los caudales aplicados, aún en terrenos de topografía
irregular, ondulados y de fuerte pendiente. La conducción del agua por tuberías resuelve los
inconvenientes del trazado de canales en terrenos irregulares, no produce pérdidas de agua y ocupa
menos terrenos productivos.
3.
Este sistema es ideal para ciertas condiciones de suelo y cultivos en los que prácticamente no hay otra opción
de riego. Puede utilizarse en cualquier tipo de suelo con limitaciones para el uso de métodos tradicionales de
riego. En sistemas bien diseñados, su uso no representa riesgos de erosión ni necesidad de corregir el
microrefieve. Se puede regar eficientemente suelos pesados y suelos con alta velocidad de infiltración, tales
como los de textura media a gruesa, o suelos poco profundos, especialmente cuando se trata de cultivos de alta
densidad como cereales y empastadas.
4.
Tiene efecto sobre el control de heladas a través de la llovizna proporcionada por el sistema, pudiéndose
utilizar este equipo como un sistema de emergencia cuando las temperaturas descienden bajo el nivel
tolerado por el cultivo. Lo anterior es factible de realizar cuando las heladas son de corta duración, en
caso contrario se pueden producir problemas de excesos de agua o de drenaje.
5.
Permite aplicar fertilizantes y pesticidas con el agua de riego, lo que se traduce en un ahorro de mano de obra
en esas labores, además de una eficiente distribución de productos químicos solubles en agua y que sean de
aplicación foliar.
6.
También puede ser ventajoso para ciertos cultivos el hecho que proporcione un ambiente húmedo, lo que
impide la deshidratación del tejido joven y, en otros casos, favorece la maduración de algunos frutos.
7.
Este sistema de riego puede ahorrar muchos costos de nivelación de suelos, además tiene la ventaja que
normalmente gran parte de¡ equipo es reutilizable en una explotación y existen grados crecientes de
automatización de la operación del sistema, dependiendo del tipo de equipo.
8.
El sistema de riego por aspersión permite aprovechar el agua de riego de día y de noche, sin necesidad de
supervisión continua.
Las limitaciones de este método de riego presurizado son las siguientes:
1.
La principal limitación del riego por aspersión es su alto costo de inversión inicial en relación a métodos
de riego poco tecnificados, pero no así en cuanto a riegos localizados, que a veces pueden ser alternativos
y son normalmente más caros. En algunos casos, los equipos de bombeo no son necesarios cuando
existen caídas de agua o canales situados a niveles muy superiores al de los terrenos a regar.
2.
Si bien el riego por aspersión se puede utilizar en una amplia gama de condiciones de suelo, topografía y
cultivo, se debe tener en cuenta factores cismáticos como vientos y altas temperaturas para determinar la
verdadera utilidad técnica del equipo de riego, especialmente cuando se riegan cultivos anuales o frutales
sobre la copa de los árboles.
El riego por aspersión no es un sistema apropiado para zonas con vientos fuertes o persistentes, ya que en esas
condiciones se distorsiona el modelo de riego calculado, disminuyendo por consiguiente su efectividad. En
general, velocidades de vientos superiores a 2,5 m/seg hacen no recomendable el riego por aspersión y
velocidades entre 1 y 2,5 m/seg lo hacer poco recomendable.
Las pérdidas de agua por evaporación en un sistema de riego por aspersión están en función de la
temperatura y de la velocidad de los vientos (Ver Fig. VI-03). El efecto de los vientos fuertes y
persistentes, en un clima de altas temperaturas, origina considerables pérdidas que se deben contemplar en
la elección del sistema de riego. Así por ejemplo, en condiciones de vientos con una velocidad de 2 m/seg y
temperaturas de 250°C, se origina una pérdida de agua de un 10% sobre el volumen aplicado. Por lo tanto,
no es recomendable utilizar los equipos de riego por aspersión ya instalados, durante las horas del día en que
haya viento.
3.
La condición de humedad puede resultar desventajosa en determinadas condiciones, puesto que propicia
un ambiente óptimo para el desarrollo de enfermedades.
4.
Es necesaria una mayor coordinación para fijar los períodos de riego y los de fumigaciones.
5.
El riego por aspersión tiene menor precisión en la entrega de agua comparado con otros métodos de
riego. Además, se producen pérdidas de agua en los deslindes de los predios, mojando los caminos y
predios vecinos, especialmente cuando las parcelas son angostas.
6.
La aspersión requiere mayor presión de funcionamiento comparado con otros sistemas presurizados, lo
que trae consigo más consumo de energía por metro cúbico (m3) de agua aplicada. Sin embargo, en los
últimos años se ha observado una tendencia a bajar la demanda de energía en los sistemas de aspersión,
asimilando el consumo, en algunos casos, a los otros sistemas de riego presurizados.
7.
En terrenos de fuerte pendiente y con baja velocidad de infiltración, el método de riego por aspersión
tiene desventajas sobre los métodos de riego localizado, dado que aumenta mucho el escurrimiento
superficial.
8.
La calidad de las aguas puede convertirse en una limitante del método, dados los efectos de las sales
sobre el follaje.
9.
También es una desventaja en relación a otros métodos menos tecnificados, que se deba disponer
necesariamente de caudales continuos.
B.
CARACTERISTICAS DE LA OBRA FISICA
En primer término se describirán los componentes del sistema y a continuación los tipos de sistemas.
Componentes del Sistema
Los componentes del sistema de riego por aspersión son los siguientes (Ver Fig. VI-04)
G
G
G
G
G
Unidad de Bombeo
Tuberías
Aspersores
Equipos Auxiliares
Accesorios
Unidad de Bombeo
La unidad de bombeo de un sistema de riego por aspersión es una instalación con equipos de elevación
mecánica que tiene por objeto aspirar el agua desde la fuente elegida e impulsarla a la red de tuberías.
Dado que para el funcionamiento de los aspersores se requiere carga hidráulica, la motobomba crea la presión
necesaria para ello, como así también para compensar las pérdidas de carga en las tuberías. Esta parte del
sistema se omite cuando la fuente de agua está a una elevación tal, que la energía para el funcionamiento
eficiente del equipo de riego por aspersión es provista porel desnivel topográfico. Estees un caso común en
zonas montañosas del Norte y Sur de Chile, donde el agua puede derivarse aguas arriba del lugar a regar,
desde el cauce de una quebrada, río o estero.
Para el riego por aspersión se emplean bombas centrífugas de eje horizontal y bombas de eje vertical, cuyas
características y criterios para su selección se detallaron en el Capítulo IV. El motor puede ser eléctrico o a
combustión interna, conjuntamente con la bomba. El equipo motobomba puede ser fijo o móvil. La
motobomba fija se emplea cuando se eleva agua del sub-suelo o en una estación de bombeo de un cauce
superficial. En tal caso, al calcular la potencia necesaria, se debe tener en cuenta no sólo el desnivel
geométrico, sino también la presión de operación de los aspersores y las pérdidas de carga en el sistema.
La motobomba móvil se cambia de ubicación en cada riego, montándola sobre ruedas de hierro o neumáticas
que pueden ser traccionadas a mano o con tractor.
Tuberías
Las tuberías de un sistema de riego por aspersión permiten conducir el agua a presión desde la unidad de
bombeo hasta los aspersores. Estas tuberías se pueden clasificar de acuerdo a su importancia en la red de
distribución en los siguientes tipos:
G
G
G
Tuberías Principales
Tuberías Secundarias
Tuberías Laterales
Las tuberías principales o matrices conducen agua desde la unidad de bombeo hasta los puntos de distribución
que dividen los sectores de riego.
Las tuberías principales se instalan fijas o móviles, dependiendo de¡ tipo de sistema de riego por aspersión a
utilizar. Sin embargo, comúnmente se colocan fijas a fin de utilizar menos mano de obra en la operación del
sistema. Las tuberías fijas, por lo general, van enterradas. Estas tuberías fijas son generalmente metálicas
(acero protegido o galvanizado), plásticas (polietifeno o PVC), de asbesto cemento o de concreto reforzado.
Las tuberías principales son, por lo general, de mayor diámetro que las secundarias y laterales.
Las tuberías secundarias conducen el agua desde la tubería principal hasta los puntos en que se derivan las
tuberías laterales de distribución.
En las tuberías secundarias hay habitualmente derivaciones en gran número, a intervalos regulares y
relativamente próximas, que corresponden a las salidas de tuberías laterales. Estas tuberías se instalan fijas o
móviles, dependiendo del tipo de sistema de riego por aspersión a utilizar.
Las tuberías secundarias móviles son de PVC o aluminio, utilizándose también tuberías de acero protegido o
galvanizado.
Las tuberías laterales son de aluminio, de acero galvanizado o de PVC y llevan insertos los aspersores; por lo
tanto, constituyen los elementos finales de conducción y distribución del sistema. Estas tuberías pueden
instalarse fijas o móviles, pero comúnmente son transportabas a fin de disminuir la inversión inicial en
tuberías.
Aspersores
Los aspersores son toberas provistas de un mecanismo que les confieren movimiento. Estos dispositivos
funcionan a presión y lanzan chorros de agua al aire que precipitan sobre el terreno en forma de llovizna.
Los aspersores se colocan sobre unos tubos que les sirven de enlace con la tubería lateral o directamente sobre
ella, siendo el primer sistema el de uso más corriente. Estos tubos pueden también ser de polietifeno, de
modo que permitan alejar el aspersor de su conexión a distancias de hasta 50 m. El soporte, en este caso, es un
patín o una estaca que lo fija al suelo y lo mantiene erecto.
Por lo general, el elevador del aspersor es metálico y tiene incorporado coplas que permiten separar el
aspersor de su soporte, y de esta forma facilitar el traslado de los porta-aspersores.
Los aspersores se fabrican en dos tipos: estacionarios y rotatorios (giratorios). La mayor parte de los
aspersores existentes en la actualidad para su uso en la agricultura son giratorios, produciéndose dicha
rotación, ya sea por efecto del impacto de un martillo desplazado por el chorro que golpea rítmicamente un
soporte previsto para ello (Ver Fig. VI-01). El giro se consigue otras veces por un mecanismo de turbina, o
simple efecto de reacción. El giro puede ser total o puede ser regulable para cubrir un sector circulary los
aspersores pueden asimismo tener una o dos toberas o boquillas.
En este método de riego se han empleado una gran diversidad de tipos de aspersores, en cuanto a
características, tamaño y presión de ejercicio; con la consiguiente diferencia en la intensidad de precipitación,
radio de alcance del chorro y distribución de la lluvia.
Las empresas proveedoras de equipos publican catálogos con especificaciones de diferentes marcas y tipos de
aspersores, donde se detallan las condiciones de trabajo de los mismos. Ello permite elegir el aspersor más
adecuado a las condiciones de suelos y suministro de agua. Las distancias entre aspersores y laterales
dependen del tipo de aspersor y presión de operación y viceversa.
De acuerdo a la clasificación internacional entregada por el Ingeniero Agrónomo Sr. Zvi Lavi, experto en
riego de Israel, los aspersores se pueden diferenciar por su descarga según lo muestra el Cuadro VI B-01 del
Anexo.
Otros especialistas clasifican los aspersores de acuerdo a su presión de trabajo en los siguientes tipos:
G
Aspersores de baja presión, entre l y 2atm (1 atm=10 m.c.a.). Especialmente diseñados para riego de los
árboles frutales debajo de la copa; o para cultivos anuales o permanentes, en los casos en que se cuenta
con presión reducida. Estos aspersores tienen un limitado radio de influencia. Los aspersores no
funcionan eficientemente con presiones menores a 2 atm.
G
Aspersores de presión intermedia, entre 2 y 4 atm. Comúnmente se diseñan con una o dos toberas y se
adaptan a todos los tipos de suelos y cultivos. Diámetro del círculo humedecido entre 21 y 39 m.
G
Aspersores de alta presión, entre 4 y 7 atm. Aspersores gigantes especialmente adaptados para cultivos de
elevado tamaño, tales como maíz. El diámetro del círculo humedecido varía entre 60 y 1 50 m.
Equipos auxiliares
Los equipos auxiliares más importantes de un sistema de riego por aspersión son los depósitos de fertilizantes
que permiten incorporar éste al riego, los filtros de agua y las unidades de desplazamiento.
Los aparatos de fertilización son de distintos tipos de acuerdo a su funcionamiento, tales como: tanque de
fertilización de flujo indirecto, venturi, bombas inyectoras de fertilización accionadas por motor.
Accesorios
Un sistema de riego por aspersión está integrado por una gran cantidad de elementos adicionales que
constituyen los accesorios. Ellos son los siguientes: accesorios de aspiración del agua, tales como la
manguera o tubería con acoplamiento rápido que toma el agua de la fuente por efecto de una motobomba
móvil; accesorios de impulsión de agua, tales como llaves de paso; accesorios de conducción del agua
instalados en las tuberías, tales como: curvas, unión en T, reducción, control y reguladores de presión,
válvulas hidrantes para el enlace de tuberías y demás elementos de acoplamiento y ajuste.
Tipos de Sistemas
Los sistemas de riego por aspersión pueden ser de tres tipos atendiendo a su movilidad. De esta manera hay
sistemas móviles, semifijos y fijos.
Sistema móvil
Todos los elementos que componen el sistema de riego por aspersión, mencionados en la sección anterior son
móviles. Este tipo de equipos se diseña con montajes eventuales, los cuales tienen gran utilidad como
soluciones de emergencia.
Unidad de Bombeo:
Estos equipos poseen una unidad de bombeo que podría ser fija, aunque normalmente también es móvil. La
unidad, si es de muy poca potencia, tiene un motor a gasolina; para potencias mayores está movida por un
motor diesel. Otra alternativa muy utilizada es que la fuente de energía provenga de un tractor y una bomba
accionada por la toma de fuerza, y aunque menos frecuente, también es posible por una polea.
Normalmente se encuentran sistemas portátiles cuyas tuberías son transportables manualmente, y a veces
también la bomba, instalándola sobre una carretilla adecuada.
Desde la unidad de bombeo se conectan las tuberías matrices o principales, que por lo general son metálicas
(aluminio o acero protegido o acero galvanizado), utilizándose también tuberías plásticas. Las longitudes
corrientes de tuberías son de 6 y 9 m y menos frecuente de 3 y 5 m. El calibre de estas tuberías también está
normalizado en función de su diámetro exterior, que va de 1 1/4 " a 4", y en algunos casos hasta 6" o mayores.
La unión de los tubos puede ser de tipo cierre hidráulico, en que el hermetismo se consigue a través de un
anillo de goma de sección en V, o bien, con un tipo de cierre denominado mecánico, donde las uniones se
aseguran con un cerrojo o palanca.
Tuberías secundarias y laterales:
Desde la tubería principal se derivan tuberías de distribución secundarias y laterales. Estas tuberías son
transportables o móviles.
Las tuberías móviles de distribución se acoplan por tramos de 6, 9 ó 12 m de largo. Cada tramo se une por
medio de un sistema especial de acoplamiento rápido. El acoplamiento al ser angulable, de 3° en algunos
tipos y 12° en otros, permite adaptar la tubería a las irregularidades del terreno. Los sistemas de acoplamiento
que se emplean pueden ser de tipo “a palanca” (sistema europeo) o de tipo hidráulico automático (sistema
americano). Normalmente se utilizan tuberías plásticas o de aluminio por su reducido peso, a fin que se
puedan trasladar con facilidad y con el mínimo esfuerzo.
Si el material de los tubos principales es acero galvanizado, en los secundarios y laterales se emplea también
este material, aunque los acoples puedan ser de acero o de aluminio fundido de gran espesor.
Ventajas y limitaciones:
Los sistemas portátiles de riego por aspersión tienen mayores exigencias de mano de obra por sus
desplazamientos, pero la ventaja de estos diseños es que la inversión inicial se reduce al utilizar las mismas
tuberías en distintos sectores del predio a regar.
Estos sistemas son especialmente adecuados cuando el riego es poco frecuente, o de carácter suplementario, o
de emergencia en el control de heladas.
Sistema Semifijo
El sistema semifijo lleva los mismos elementos que un sistema móvil, y actualmente es el más utilizado por
ser el que presenta mayores ventajas económicas.
Con respecto al sistema móvil presenta varias diferencias, en los elementos que lo componen.
Unidad de Bombeo:
La unidad de bombeo es una instalación fija y permanente en el terreno, que debe ubicarse en el lugar más
económico en relación a la topografía del terreno y la distancia a la fuente de agua.
Tuberías principales y secundarias:
La tubería principal es fija y va enterrada permanentemente.
El material de las tuberías principales suele ser de acero, PVC o asbesto cemento. En caso de usar tubos de acero
será necesario protegerlos de la corrosión, mediante galvanizado o por un recubrimiento interno y externo
(cemento, asfalto o bituminoso).
La unión de las tuberías secundarias con las tuberías principales se hace mediante válvulas hidrantes que
llevan una compuerta a la que se puede anexar aparatos de control y medida. Las tuberías secundarias son
fijas y normalmente se colocan enterradas y generalmente son plásticas.
Tuberías laterales:
Las tuberías laterales son portátilesy desplazabas manualmente. Estas tuberías son generalmente de aluminio
o acero galvanizado liviano.
Ventajas y limitaciones:
En general, los sistemas tanto portátiles como semiportátiles pueden adaptarse a explotaciones agrícolas muy
grandes o muy pequeñas, a aspersores grandes con tuberías de gran diámetro y a aspersores pequeños con
tuberías de pequeño diámetro.
Sistema Fijo
En los sistemas fijos de riego por aspersión todos sus componentes son fijos o inmóviles y poseen una
ubicación única en el terreno.
Unidad de Bombeo:
La unidad de bombeo en este sistema tiene las mismas características que la unidad de bombeo de un sistema
semifijo. Se debe buscar ubicarla en el lugar más económico en relación a la topografía del predio y a la
distancia a la fuente de agua.
Tuberías principales:
Las tuberías principales de un sistema fijo de riego por aspersión se colocan enterradas. Estas tuberías pueden
ser plásticas, de polietileno o PVC, de acero (protegidas o galvanizadas), o de asbesto cemento.
Tuberías secundarias y laterales:
Las tuberías de distribución, secundarias y laterales, también se instalan enterradas. Estas tuberías pueden ser
plásticas, de polietifeno o PVC, de acero (protegidas o galvanizadas), o de asbesto cemento.
Ventajas y limitaciones:
La ventaja de los sistemas fijos es que las labores de riego se simplifican, dado que la única operación
adicional a realizar es poner en marcha o detener la bomba, por lo tanto un hombre puede manejar el riego de
superficies muy grandes, que algunas empresas proveedoras de equipos consideran de 130 o más hectáreas.
Este sistema permite utilizar el equipo para el control de heladas y es el más indicado para compatibilizar el
riego con las fumigaciones.
La principal desventaja de este tipo de sistema de riego por aspersión es su alto costo de inversión, el cual
sería importante aún cuando esté asociado a costos de mano de obra relativamente bajos.
Otra desventaja es que los aspersores de este sistema de riego obstaculizan las labores agrícolas, debido a que
sobresalen en forma permanente de la superficie del terreno.
Otros Sistemas
Otros sistemas de riego por aspersión, que son variaciones de¡ sistema móvil anteriormente descrito, son aquellos
en que sus tuberías laterales están dispuestas sobre unidades de desplazamiento a través de ruedas o patines y se
trasladan a lo largo del predio.
Estos sistemas son especialmente adecuados para paños rectangulares o cuadrados, de alfalfa o de cultivos en
hileras, donde los laterales son usados en forma casi continua en el periodo de mayores exigencias hídricas.
Estos sistemas presentan las desventajas típicas de aquellos con exigencias hídricas que tienen unidades de
desplazamiento. Por otra parte, muchos suelos después del riego quedan blandos e inestables y en ellos las
ruedas tienden a hundirse en el barro que fuego se solidifica, dificultando su retiro. Además, está el riesgo de
compactar el suelo y/o apisonar los cultivos.
El empleo de unidades de desplazamiento queda, por lo tanto, limitado a situaciones en que se necesiten
riegos frecuentes y poco abundantes; cuando sea necesario impedir la formación de costras en el suelo durante
la emergencia de las plantas, además que permita mantener una humedad óptima en el suelo durante la
germinación y que elimine el exceso de sales superficiales del suelo.
A continuación se describen algunos sistemas de riego por aspersión con laterales móviles.
El sistema de riego por aspersión con lateral móvil y avance frontal está compuesto por tuberías de aluminio
de 4" de diámetro, con paredes de espesor grueso y de longitudes hasta de 400 m. El lateral gira funcionando
como eje de un grupo de ruedas grandes, movilizadas por un motor. Al finalizar el riego de un sector, se
desconecta el lateral de la válvula, se acciona el motor y se hace avanzar el lateral hasta su próxima posición y
así sucesivamente. Este método es apto para cultivos hortícolas.
El sistema de riego por aspersión con lateral móvil y giro o Pivote Central es un sistema mecanizado,
compuesto por un lateral móvil de cientos de metros de largo, transportado sobre un sistema de ruedas. A lo
largo del lateral se ubican aspersores que emiten chorros de agua, mojando de esta manera una gran superficie
circular. El lateral avanza del mismo modo que la aguja de un reloj, a un ritmo que puede ser determinado,
mediante motores de distinto tipo que producen el movimiento.
El sistema de riego por aspersión con lateral móvil, utilizando un tractor que acciona una bomba consiste en
un lateral móvil, armado sobre ruedas que avanza movido por el tractor durante el riego, en forma paralela a
las hileras de cultivos a regar. En este sistema se aprovecha la existencia de fuentes hídricas abiertas, tales
como: canales, ríos y lagos para abastecer a la bomba.
Otro tipo de sistema móvil es el autopropulsado de manguera rígida, que consiste en un carro que lleva un
tambor en el cual va enrollada la manguera de polietifeno rígida. La estructura del carro es metálica y en ella
se adapta el aspersor más adecuado para las condiciones del cultivo a regar. El sistema de transmisión de los
autopropulsados está diseñado con fuelles de hule, los cuales son llenados de agua bajo presión proveniente
de una fuente de suministro principal y fuego vaciados por medio de muelles que comprimen los fuelles. El
movimiento del tambor es accionado por un mecanismo de cremallera y piñón. La forma de operación de este
equipo de riego es dejando el tambor en una posición en la cual se conecta la manguera al suministro principal
de agua y se hace avanzar el carro con el aspersor a lo largo del sector de riego a la posición más alejada 1450
m como máximo). En seguida, comienza el riego, y el tambor empieza a girar enrollando la manguera a
velocidad variable de tal forma que la velocidad del aspersor sea constante, asegurando así uniformidad de
aplicación del agua de riego; terminado el riego del sector se traslada todo el equipo hasta la siguiente
posición. Existen autopropulsados de manguera rígida con capacidades que van desde los 14 m3/h hasta 153
m3/h.
C. NORMAS Y CRITERIOS CONSTRUCTIVOS Y DE DISEÑO
Para diseñar un sistema de riego por aspersión es necesario evaluar los recursos y explotaciones existentes en
el predio a regar. Esta información básica permitirá hacer un diseño más eficiente y económico. Por lo tanto,
la primera etapa del diseño sería realizar un inventario de los recursos y rubros de producción del predio,
siguiendo luego con las etapas de dimensíonamiento.
Inventario de los recursos y condiciones existentes
Topografía
Es necesario hacer un levantamiento topográfico de la parte del predio que se va a regar con el fin de
determinar la superficie, forma, pendientes, curvas de nivel y cotas máximas y mínimas. Se confecciona un
plano detallado, a escala 1:1.000 con curvas cada 1 m, para estudiar la colocación de tuberías y su
espaciamiento para que se ajusten lo mejor posible a las dimensiones y formas del terreno, y distribuirlas de
manera que el sistema opere a una máxima eficiencia y al mínimo costo.
Uso actual del suelo
El uso actual del suelo proporciona antecedentes sobre los cultivos existentes y programados, la superficie
ocupada por cada uno y rotaciones de cultivo empleadas. Todo lo cual permite conocer las características de
operación de la explotación agrícola; tales como labores culturales, uso de mano de obra, de maquinaria
agrícola, etc. y con ello elaborar el diseño de un sistema de riego por aspersión que se ajuste en forma óptima
a los recursos y explotaciones del predio.
Suelo
Debe contarse con un levantamiento y estudio de los suelos a regar y describirlos mediante un mapa básico,
en el cual se indiquen la ubicación de las distintas fases del suelo existentes en el predio.
Se debe determinar para cada unidad de suelos sus características físicas, la capacidad de retención de agua en
el suelo, quejunto con los valores de uso consuntivo, permitirán establecer la frecuencia de riego. En el riego
por aspersión es de especial importancia considerar la tasa de entrega de agua al suelo, pues la aplicación de
los aspersores no puede ser mayor que la velocidad de infiltración del agua en el suelo, considerando también
la pendiente del terreno, por la definición del sistema que implica que deban ser mínimas las pérdidas por
escurrimiento superficial.
Agua
Es necesario conocer la disponibilidad total del recurso hídrico a través de la temporada, especificando las
posibles fluctuaciones y existencia de turnos en el uso del agua. El abastecimiento de agua del sistema de
riego se basará en las necesidades del cultivo.
Deberá conocerse además el nivel freático del agua contenida en el suelo que limita la profundidad que
pueden explorar las raíces de las plantas.
La calidad del agua de riego debe ser conocida.
Por otra parte, la localización de la fuente de agua determina la ubicación de la unidad de bombeo, y la
longitud y distribución más adecuada de la tubería principal. De acuerdo a las cotas establecidas en el
levantamiento topográfico, se definirá la ubicación de la toma en la fuente. Siempre que sea posible, la fueríte
de agua debería elegirse en el lugar que sea más económico para el sistema.
Clima
El factor climático de mayor relevancia es el viento, debiendo considerarse su velocidad, dirección y
persistencia; todo lo cual afecta al diseño general del equipo, así como la disposición de las tuberías. La
planificación de operación deberá considerar las horas sin viento y las horas con viento de velocidades
menores a 2,5 m/seg.
Otros factores climáticos asociados a la eficiencia del riego por aspersión son las altas temperaturas y la baja
humedad relativa, los cuales aumentan las pérdidas por evaporación.
Fuente de energía
En algunos casos, el agua se suministra a presión por efecto de desniveles en el terreno. Si esta presión es
mayor que la presión mínima de operación del aspersor escogido, en el sector más alto del terreno, es posible
diseñar un equipo de aspersión que no requiera bombeo adicional. Sin embargo, lo usual es que se necesite
una unidad de bombeo, por lo que debe conocerse el tipo de energía disponible (combustibles líquidos y/o
eléctricos), así como sus costos, para seleccionar la unidad de bombeo más adecuada.
Uso consuntivo
Es preciso conocer el uso consuntivo del cultivo; es decir, la cantidad de agua que utiliza para su crecimiento
vegetativo, tanto en el proceso de transpiración de las plantas como en la formación de tejidos. Además,
incluye el agua evaporada desde los suelos adyacentes a las plantas. El uso consuntivo se expresa
normalmente en mm/mes o su equivalente en mm/día.
El uso consuntivo o uso-consumo de un cultivo se puede considerar equivalente a la evapotranspiración ET,
del mismo cultivo, ya que la diferencia entre ambos es de aproximadamente 1%, que corresponde al agua
utilizada en la formación de tejidos. De esta manera, el usoconsumo se puede determinar experimentalmente
tal como se ha efectuado en la Estación Experimental La Platina (INIA, Santiago de Chile), pero la
evapotranspiración determinada es válida solamente para el lugar de experimentación. Ante la limitación
señalada, la evapotranspiración ET se puede estimar en base a la expresión siguiente:
ET = Kc * ETP
Siendo:
Kc
ETP
:
:
(mm/día)
Coeficiente del cultivo
Evapotranspiración potencial (mm/día)
Los coeficientes Kc varían de acuerdo al estado de desarrollo de los cultivos y sus valores pueden
extrapolarse a zonas climáticas diferentes a aquellas en las cuales ellos han sido obtenidos. Estos coeficientes
Kc se pueden determinar mediante calibración en el mismo predio a regar o también de acuerdo al Volumen
N°24 de la Serie Riego y Drenaje de FAO, considerando las fechas de siembra y cosecha y el mes de máximo
desarrollo. En el Cuadro VI C-01 del Anexo se indican los coeficientes Kc determinados para la V Región de
Valparaíso, Chile.
La evapotranspiración potencial se define como el uso - consumo o evapotranspiración desde un cultivo bajo,
verde, de crecimiento vigoroso, que cubre completamente la superficie del suelo y que se encuentra en
condiciones óptimas de humedad del suelo. La evapotranspíración potencial normalmente se acepta estimarla
en base a fórmulas empíricas, tales como la evapotranspiración potencial del Método de Penman o del
Método de Blaney y Criddle.
La utilización de alguno de estos métodos empíricos dependerá de la disponibilidad de información
meteorológica. En algunos estudios realizados se pueden encontrar valores de ETP, tales como el estudio de
H. Merlet y F. Santibañez, desarrollado para las zonas Mediterráneas de Chile.
Normas y Criterios para el Diseño del Sistema
El diseño de un sistema de riego por aspersión debe considerar la determinación de las características técnicas
de los siguientes componentes principales:
G
G
G
Aspersores
Red de Tuberías
Unidad de Bombeo
Aspersores
Para determinar las características técnicas del aspersor y la cantidad de aspersores a utilizar se deben conocer
previamente los siguientes antecedentes:
•
•
•
•
Necesidades de Agua y de Riego del Cultivo
Densidad de Aspersión Permisible
Ordenamiento de los Aspersores
Tiempo de Riego Diario
•
Necesidades de Agua y de Riego del Cultivo
El tipo de cultivo a regar determina junto con las condiciones de clima locales, las necesidades de agua por
unidad superficie o uso consuntivo máximo diario que debe utilizarse en el diseño del sistema (Ver párrafo
Uso Consuntivo). El uso-consumo máximo o evapotranspiración ET, se expresa en mm/día o cm/día.
Por otra parte, las características físicas e hídricas del tipo de suelo a regar permiten determinar las
necesidades de riego netas del cultivo, mediante la siguiente expresión:
H=
CC − PMP
⋅ Da ⋅ Pr ⋅ Pw
100
(cm)
Donde:
H
CC
PMP
Da
Lámina de agua neta a reponer en cada riego (cm)
Humedad a capacidad de campo (%)
Humedad en punto de marchitez permanente (%)
Densidad aparente del suelo (gr/cm3)
Pr
Profundidad efectiva de las raíces (cm)
Pw
Humedad aprovechable del suelo (variable de 0 a 1)
En el Cuadro VI C-02 del Anexo se indican algunos valores de las propiedades físicas de los suelos.
Se conoce como humedad aprovechable la cantidad de agua que el suelo puede almacenar entre el contenido
de humedad a capacidad de campo y el contenido de humedad en el punto de marchitez permanente. La
profundidad efectiva'de las raíces del cultivo a regar determina el porcentaje de humedad aprovechable (Pw)
que puede extraer la planta entre dos riegos consecutivos, debido a que se recomienda considerar un valor de
extracción de agua de 60% ( P w = 0,6 ) para cultivos de arraigamiento profundo y 40% ( P w = 0,4 ) para
cultivos de arraigamiento superficial.
Una vez determinadas las necesidades de agua unitaria del cultivo (uso consumo máximo o
evapotranspiración máxima, ET) y las necesidades de riego neta del mismo cultivo (lámina de agua neta, H)
es posible determinar la frecuencia o ciclo de riego (Fr) mediante la siguiente relación:
Fr =
H
ET
(días )
Donde:
H se expresa en centímetros y ET en cm/día.
Habiendo establecido la frecuencia de riego, se puede determinar la necesidad real o bruta de riego, que es la
altura de agua (volumen por unidad de superficie), que se debe aplicar en cada riego a la superficie del
terreno, de manera de asegurar una penetración suficiente de agua que permita retener en la zona radicular la
cantidad de agua necesaria. La expresión para determinar la altura de la lámina de agua, bruta o real, Hr, es la
siguiente:
Hr =
Fr ⋅ ET
ηv ⋅ ηa
Donde:
Fr
ET
ηv
ηa
: Frecuencia o ciclo de riego (días)
: Uso consumo máximo (mm/día)
: Eficiencia del sistema considerando pérdidas debido al viento (Ver Fig. VI-03)
: Eficiencia del riego por aspersión (varía entre 70 y 85% pero normalmente se considera igual a 75%)
Si la frecuencia de riego es de 7 días, o menor, y no se riega el día domingo, debe aumentarse la altura de la
lámina de agua Hr multiplicándola por un factor igual a 7/6.
•
Densidad de Aspersión Permisible
La densidad de aspersión permisible depende de la tasa de infiltración y de la pendiente del terreno a regar.
La densidad de aspersión o tasa de aplicación de agua mediante aspersores debe ser menor que la capacidad
de infiltración del terreno para evitar la formación de pozas de agua y derrames superficiales. La tasa de
infiltración del terreno se debe determinar directamente en el predio a regar, o si esto no fuera posible, se
puede utilizar para el diseño valores medios dados por textos o manuales de riego (Ver Cuadro VI C-03 del
Anexo).
A fin de evitar o reducir los daños por erosión en los suelos al aplicar agua por aspersión, la densidad de
aspersión permisible se debe determinar considerando la pendiente del terreno, de acuerdo a lo indicado en el
Cuadro IV C-04 del Anexo.
•
Ordenamiento de Aspersores
El ordenamiento de los aspersores se refiere a la forma en que se deben distribuir los aspersores en el terreno
a regar, de modo que el sistema pueda operar en forma eficiente y económica. Para establecer este
ordenamiento es fundamental conocer la forma y dimensiones del predio a regar, y también el tipo de sistema
de riego por aspersión más conveniente de utilizar.
De este modo, conociendo el ancho y longitud del predio a regar, se puede elegir la disposición de tuberías
laterales y de los aspersores en ellas. Este ordenamiento de aspersores puede diseñarse formando cuadrados,
rectángulos o triángulos. La disposición cuadrangular, en que las posiciones de aspersores forman
rectángulos o cuadrados, es la más conveniente para sistemas móviles o semifijos (mejor implantación en
terreno y facilidad de traslados). La disposición triangular, formando triángulos equiláteros o isósceles, es la
más conveniente para sistemas fijos (mejor distribución de la precipitación).
Con el objeto de evitar diferencias de presión debido a cambios de,elevación del terreno se colocan
generalmente los laterales paralelos a las curvas de nivel del terreno y la tubería principal se coloca en el
sentido de la mayor pendiente.
Además, para lograr una mejor distribución del agua cuando los vientos son fuertes, se recomienda colocar
los laterales de manera de formar un ángulo de entre 45° a 90° con respecto a los vientos predominantes.
Las distancias entre tuberías laterales (dl) y entre aspersores (da) son normalmente múltiples del largo
estándar de la tubería de acoplamiento rápido; o sea, 6 m. De esta manera, para sistemas semifijos se usan las
siguientes distancias (da/dl): 6/6, 6/12, 12/12, 12/18, 18/18, 18/24, 24/24, 24/30, 30/30 y mayores, hasta
66/66.
Con el objeto de mantener una alta uniformidad del riego debe existir un traslape de mojamiento entre
aspersores, por lo que el distanciamiento entre aspersores, tanto sobre el lateral como entre laterales, será
función del diámetro de aojamiento y de la velocidad del viento.
En el Cuadro VI-05 se presentan espaciamientos recomendados en función del diámetro (D) de mojamiento.
Habiendo elegido la distancia entre tuberías laterales (líneas de aspersores) y la distancia entre aspersores en
ellas, es posible determinar el número de posiciones de líneas de aspersores y la cantidad de aspersores que
operarán en cada línea. En general, se consideran aspersores para regar círculos completos (aspersor en
círculo), pero en los extremos de los laterales se pueden instalar aspersores que riegan ½ círculo, a fin de no
mojar los predios o caminos vecinos especialmente cuando se trata de parcelas angostas.
•
Tiempo de Riego diario
La cantidad de horas de riego al día a considerar en el diseño de un sistema de riego por aspersión depende
del tipo de sistema a utilizar.
En los sistemas fijos de riego por aspersión es posible regar durante las 24 horas del día, ya que no se requiere
de supervisión permanente ni de movimientos de equipos o instalaciones.
En los sistemas semifijos o móviles se deben efectuar cambios o movimientos de equipos, tuberías portátiles y
aspersores durante las horas del día en que hay luz natural. Por esta razón, los expertos en riego por aspersión
recomiendan diseñar estos tipos de sistemas con un tiempo de riego diario de 12 a 15 horas.
Además del tiempo de riego diario mediante aspersores, en los sistemas semifijos y móviles, debe
considerarse el tiempo necesario para efectuar los cambios de tuberías y equipos.
Teniendo presente los antecedentes señalados, es posible seleccionar el tipo de aspersor más apropiado para
regar un determinado cultivo en un predio de condiciones conocidas. Una vez elegido un tipo de aspersor, se
conocen su descarga, en m3/hora; su presión de operación, en metros de columna de agua (m.c.a.); y su
densidad de aspersión, en mm/hora.
En el Cuadro VI-06 se incluye una guía general para la selección de aspersores.
Finalmente, deben establecerse las condiciones en que van a operar las líneas de aspersores, que consisten
físicamente en tuberías laterales con los aspersores conectados a ellas.
A continuación se hace referencia a las condiciones de operación de los aspersores en sistemas de riego por
aspersión semifijos, que son los más utilizados. En base a todos los antecedentes ya señalados, es posible
determinar las siguientes condiciones de operación de los aspersores:
G
G
Cantidad de horas de riego diarias de cada aspersor ó Número de cambios o movimientos de líneas de
aspersores o tuberías laterales portátiles posibles de efectuar en el día.
Cantidad de líneas de aspersores que deben operarse en paralelo
G
G
Número de días de riego efectivos por ciclo
Caudal total de aspersores que operan simultáneamente
Estas condiciones de operación se determinan mediante las siguientes expresiones:
Tra =
Hr
Pa
(horas )
Donde:
: Tiempo de riego diario del aspersor (horas)
Tra
Hr
: Altura de lámina de agua bruta (mm)
Pa
: Densidad de aspersión (mm/h)
nc =
Trd
Tra
Donde:
nc
: Número de movimientos de líneas de aspersores al día
: Tiempo de riego máximo diario (horas)
Trd
nta =
np
nc ⋅ Fr
Donde:
nta
: Número de líneas de aspersores que deben operar en paralelo
np
: Número de posiciones de líneas de aspersores
ndr =
np
nc ⋅ nla
Donde:
ndr
: Número de días de riego en que efectivamente van a operar los aspersores
Qa = nla * na * qa
(m3/hora)
Donde:
Qa
: Caudal total de todos los aspersores que operan simultáneamente
na
: Número de aspersores por línea o tubería lateral
qa
: Descarga del aspersor (m3/hora)
Red de Tuberías
Estando definidos en el párrafo Aspersores (Ver página 242), las características técnicas de los aspersores a
utilizar, el número de posiciones de líneas de aspersores y su ubicación espacial en el predio a regar, la
cantidad de aspersores por línea y su espaciamiento, el número de líneas de aspersores que operan
simultáneamente y las condiciones de operación del sistema, es posible diseñar la red de tuberías,
determinando el diámetro de los tubos, las pérdidas de carga en las tuberías y las presiones de operación en
los puntos de la red. El diseño de la red de tuberías debe realizarse de modo que permita una aplicación
uniforme del agua mediante aspersores, con los menores costos de tuberías y equipos de bombeo y de
operación del sistema. Además, deben definirse los tipos de tuberías a utilizar y sus presiones de trabajo
necesarias.
A continuación se indican las normas y criterios más relevantes para el cálculo de las pérdidas de carga en las
tuberías laterales, secundarias y principales. Generalmente se acepta que la descarga de los aspersores no
debiera desviarse más que un 10% de la descarga promedio de todos los aspersores. Esto significa que la
presión de operación de los aspersores, a lo largo del lateral o de otras laterales que operan simultáneamente,
no debiera desviarse en más de un 20% de la presión de trabajo del aspersor.
Este criterio de no sobrepasar el 20% de la presión de trabajo del aspersor se aplica para el diseño de la red de
tuberías.
Diseño de tuberías laterales
El diseño de las tuberías laterales, en las cuales se instalan los aspersores, depende de la geometría establecida
para la red de tuberías, de las condiciones topográficas del terreno, de la distancia entre aspersores, del caudal
que descargará por cada uno de ellos y del tipo, material y diámetros de las tuberías disponibles en el mercado
que más se adecuen como tuberías laterales.
Para el caso de tuberías laterales de sistemas fijos se pueden utilizar tubos plásticas (PVC o polietileno),
metálicos (acero galvanizado o acero protegido) o de asbesto cemento. Para el cálculo de las pérdidas de
carga de tuberías plásticas se puede utilizar la fórmula de Scobey, y específicamente para tuberías de PVC se
utiliza la fórmula de Hazen & Williams. Para el cálculo de tuberías de acero se puede utilizar la fórmula de
Scobey o la de Munizaga. Actualmente, para calcular tuberías de asbesto cemento, se utiliza la fórmula de
Prandtl-Colebrook.
Para el caso de tuberías laterales portátiles de sistemas semifijo y móviles se pueden utilizar tuberías de
aluminio, de acero galvanizado liviano o de PVC. Para el cálculo de las pérdidas de carga de tuberías de
aluminio y de acero se puede utilizar la fórmula de Scobey. Además, los manuales que entregan los
fabricantes de tuberías con acoplamientos rápidos incluyen gráficos para calcular las pérdidas de carga de sus
tuberías.
En el Cuadro VI C-07 del Anexo se incluye el precio en USS de tuberías de acople rápido, para riego por
aspersión, de distintos tipos ' diámetros de uso más común.
En el Anexo se han incluido todas las fórmulas citadas para el cálculo de las pérdidas de carga de tuberías
laterales y se incluyen los Cuadros VI C-08 al VI C-15, para calcular pérdidas de carga de válvulas y piezas
especiales con acoplamientos rápidos.
Por último, las pérdidas de carga de tuberías laterales, con un sólo diámetro y que tienen aspersores a
intervalos regulares, se pueden calcular también utilizando la fórmula de Christiansen que se expresa a
continuación:
H = L * J * F (m)
H
L
i
F
: Pérdida de carga en la tubería (m)
: Longitud total de la tubería (m)
: Pérdida de carga unitaria en una tubería de diámetro D por la que pasa el caudal total o suma de las
descargas de los aspersores.
: Coeficiente experimental
Donde:
F=
(m − 1)
1
1
+
+
m +1 2 N
6 N2
N
: Número de derivaciones (número de aspersores para el caso de laterales).
m
: 1,9 (exponente de “V” en la fórmula de Scobey para determinar "J”).
Diseño de tuberías secundarias
El diseño de las tuberías secundarias depende de¡ tipo de sistema, ya sea fijo, semifijo o móvil. En los
sistemas fijos las tuberías laterales se derivan a intervalos regulares desde la tube ría secundaria. En este caso
se utilizan generalmente tuberías plásticas (polietifeno o PVC), metálicas (acero galvanizado o protegidos), y
asbesto cemento. El cálculo de las pérdidas de carga en tuberías fijas es similar a las utilizadas en otros tipos
de redes de tuberías de distribución de agua. También se puede utilizar la fórmula de Christiansen.
En los sistemas móviles se emplean tuberías livianas de aluminio, de acero galvanizado y también plásticas.
En estos sistemas debe estudiarse la situación más desfavorable, de mayor caudal y mayor longitud, que
puede presentarse en la tubería secundaria, al desplazarse las tuberías laterales que son portátiles.
En los sistemas semifijos, las tuberías secundarias son generalmente fijas y se colocan enterradas. Estas
tuberías entregan el agua a las tuberías laterales mediante válvulas hidrantes. Las pérdidas de carga se
calculan en base a los caudales que distribuyen las tuberías laterales y en la posición más alejada de ellas.
Normalmente se utilizan tuberías plásticas, de PVC, cuyas pérdidas de carga se determinan mediante la
fórmula de Hazen & Williams. Las pérdidas de carga ocasionadas por válvulas de corta, reguladores de
presión, piezas especiales de unión, etc., se calculan mediante la fórmula siguiente:
H =λ⋅
v2
2g
(m.c.a.)
Donde:
H
λ
V
g
: Pérdida de carga (m.c.a.)
: Coeficiente experimental de cada elemento
: Velocidad media del agua (m/seg)
: Aceleración de gravedad (m/seg2)
Los coeficientes X se encuentran tabulados en la mayoría de los manuales y textos de hidráulica.
Diseño de la tuberia principal
La tubería principal, en general, no tiene derivaciones y se calcula con el caudal total que ocurre al estar todos
los aspersores funcionando. En el punto de conexión de la tubería principal con las secundarias es
conveniente colocar válvulas de corta para poder aislar estas últimas al ocurrir desperfectos. Normalmente
esta tubería se coloca fija y enterrada, utilizándose tuberías de PVC.
Para el cálculo de¡ diámetro de la tubería principal se debe usar velocidades máximas entre 0,6 a 2,25 m/s.
Para velocidades menores a 0,6 m/s los diámetros son excesivos y la tubería es cara. Para velocidades
superiores a 2,25 m/s las pérdidas de carga son muy elevadas, sobrecargan excesivamente la bomba y
aceleran el envejecimiento de la tubería. Se recomienda no sobrepasar el valor de 1,5 mls.
Purga de Aire
La acumulación de aire en los puntos altos de las tuberías reduce el paso del agua y aumenta las pérdidas por
fricción en ellas. La instalación de puntos de purga de aire en la red de tuberías permite evacuar las bolsas de
aire en el momento del llenado y la entrada de aire cuando se produce el vaciado.
En dichos puntos que corresponden a puntos altos de la red de tuberías se instalan válvulas de aire (ventosas).
Además, hay que diseñar la pendiente de las tuberías de modo que no sea inferior a 0,2% y en velocidades no
inferior a 0,5 m/s.
En sistemas grandes, las válvulas de aire no debieran estar distanciadas a más de 500 m.
Unidad de bombeo
En el Capítulo IV se han señalado las normas y criterios para el diseño de instalaciones de riego con elevaciones
mecánicas, las cuales son aplicables a la selección y determinación de las características técnicas de la unidad de
bombeo.
El caudal de diseño de la unidad de bombeo corresponde a la suma de las descargas de los aspersores que
funcionan en forma simultánea.
La altura manométrica total para el diseño de la unidad de bombeo corresponde a la suma de la altura
geométrico de elevación, más las pérdidas de carga producidas en el sistema y más la presión de operación del
aspersor. La altura geométrico de elevación es la diferencia de nivel entre la superficie de agua de la fuente,
en su nivel más bajo, y el nivel de la boquilla del aspersor. Las pérdidas de carga corresponden a las pérdidas
por frotamiento o por singularidades ocurridas en la unidad de bombeo, tuberías de distribución, aspersores,
válvulas y piezas especiales de la red.
El tipo de unidad de bombeo a utilizar depende principalmente de la energía disponible en el predio, ya sea
eléctrica o a explosión por combustión interna en motores diesel, a gasolina o tractores. La elección del tipo
de motobomba más adecuada dependerá de los valores que alcancen el caudal a elevar y la altura
manométrica de elevación, para lo cual se podrá utilizar, en los casos más exigentes, unidades de bombas en
paralelo o en serie.
D. DISPOSICIONES TIPICAS DE LA OBRA
Los sistemas de riego por aspersión ofrecen especiales ventajas para cultivos densos, por lo cual se han
diseñado dos disposiciones típicas, situadas en la Zona Centro-Sur de Chile, y que son las siguientes:
G
G
Riego por aspersión en Remolacha (5 ha)
Riego por aspersión en Praderas (20 ha)
Estas dos disposiciones se han diseñado con sistemas semifijos, los cuales son los más utilizados en Chile.
Planos de las Obras Tipo
Las disposiciones típicas establecidas de los sistemas de riego por aspersión están detalladas en las Fig. VI-05
y VI-06.
A continuación se detallan los resultados de los cálculos del diseño de estos sistemas de riego.
Riego por aspersión de 5 ha de remolacha
Para esta disposición típica se consideró una rotación de cultivos de remolacha, trigo y pasto.
En base a la evapotranspiración potencial determinada por el método de Penman para la localidad de San
Fernando, se determinó el uso consumo máximo del cultivo, para el mes de enero, resultando 4,35 mm/día
(ETP = 150 mm/mes y Kc = 0,90).
Se consideraron las siguientes propiedades físicas e hídricas del suelo a regar:
Textura
: Franco
Densidad aparente (Da)
: 1,43 gr/cm3
Capacidad de campo (CC)
: 20%
Punto de marchitez permanente (PMP): 9%
Capacidad de infiltración
: 15 mm/h
Porcentaje de humedad
Aprovechable (Pw)
: 40% (profundidad efectiva de raíces 0,70 m)
En base a lo anterior y a lo señalado en el punto Necesidades de agua y de riego del cultivo (Ver página
249), se determinaron las alturas de láminas de agua H y Hr de acuerdo a lo siguiente:
H = 44 mm
Fr = H/ET = 44/4,3 5 = 10,1 ≈ 10 días
Hr =
Fr ⋅ ET
= 57 mm
0.90 ⋅ 0.85
Hr es la lámina de agua, bruta o real, que se debe aplicar en cada riego. La eficiencia del sistema
considerando pérdidas por viento es 90% y la eficiencia de aplicación del sistema de riego por aspersión
considerado es 85%, para este caso.
De acuerdo a lo señalado en el punto Ordenamiento de aspersores (Ver página 250) se establecieron las
siguientes distancias: 1 8 m entre aspersores y 18 m entre laterales. Con estas distancias se calculó el número
de posiciones de laterales (np) y el número de aspersores por tubería lateral (na), utilizando las dimensiones
del predio a regar (longitud 500 m y ancho 100 m), resultando 28 posiciones y 6 aspersores por lateral.
Considerando lo anterior y lo señalado en el punto Densidad de aspersión permisible (Ver página 250) se
eligió el aspersor VINILIT modelo 5033/9 1, tamaño de boquillas 5,6 x 2,5 mm, presión de operación 40,1
m.c.a., descarga de 2,53 m3/h, 36 m de diámetro mojado y densidad de aspersión 7,8 mm/h.
En base a la altura de la lámina de agua bruta (Hr = 57 mm) que se debe aplicar en cada riego y a la densidad
de aspersión (Pa) del aspersor elegido, se determinó el tiempo de riego diario (Tra) de cada aspersor, igual a
7,30 horas diarias. Considerando 15 horas de riego por día y 7,30 horas de riego por aspersor se determinó
que se pueden hacer solamente dos cambios de lateral por día (nc = 2).
El número de líneas de aspersores que deben operar en paralelo es el siguiente:
nla =
np
nc ( Fr − 1)
=
28
= 1,6 ≈ 2
2⋅9
Se considera (Fr - 1) igual a 9 días, debido a que no se regará los días domingos.
El número de días de riego en que efectivamente van a operar los aspersores es el siguiente:
ndr =
np
nc ⋅ nla
=
28
= 7 días
2⋅2
Luego, de los 10 días del ciclo, se regarán 7 días, uno será festivo y dos días podrán utilizarse para efectuar
fumigaciones y otras prácticas agrícolas. Además, siempre es conveniente dejar días libres por razones de
seguridad en la operación del sistema.
El caudal total de todos los aspersores que funcionan simultáneamente es el siguiente:
Qa = nla * na * qa
(m3/hora)
3
Qa = 2* 6*2,53 = 30,36 (m /hora)
Este caudal corresponderá al caudal de diseño de la tubería principal y de la unidad de bombeo. Debido a que
operarán dos líneas de aspersores, en paralelo, los cuales se moverán desde un extremo del predio hacia el
otro extremo, tal como se indica en la Fig. VI-05, el caudal de diseño de la tubería secundaria será 15,18
m3/hora.
En el cálculo de la red de tuberías se respetó el criterio de no sobrepasar el 20% de la presión de trabajo de los
aspersores, a fin de evitar desviaciones importantes en sus descargas. De esta manera, se determinaron los
diámetros de tuberías que se indican en el plano de la Fig. VI-05.
La carga dinámica total que deberá vencer la motobomba resultó igual a 51 m.c.a. considerando una altura de
succión de 2 m, una pendiente del terreno hacia la unidad de bombeo de 1%, una altura de aspersor de 0,60 m,
presión descarga del aspersor de 40,1 m.c.a. y las pérdidas de carga en la unidad de bombeo y red de tuberías.
La motobomba necesaria para operar este sistema de riego por aspersión resultó ser la siguiente:
Motobomba Vogt, modelo N629/190 o similar, con motor eléctrico trifásico, de 10 HP 12.900 r.p.m.), para
elevar un caudal de 30,36 m3/hora a una altura manométrica de 51 m.c.a.
Dado que se trata de una unidad de bombeo de baja potencia, se consideró solamente la instalación eléctrica
en baja tensión (380 V) y no se consideró la construcción de pozo de aspiración y caseta de bombas por ser de
costos comparativamente altos para esta instalación.
Riego por aspersión de 20 ha de praderas:
El uso consumo máximo de cultivo, para el mes de enero, resultó ser 4,35 mmldía, considerando ETP igual a
150 mm/mes y Kc igual a 0,90.
Se consideraron las siguientes propiedades físicas e hídricas del suelo a regar:
Textura
Franco arcilloso
Densidad aparente
1,35 gr/cm3
Capacidad de campo
23%
Punto de marchitez permanente
12%
Capacidad de infiltración
12 mm/hora
Porcentaje de humedad aprovechable (Pw) 40% (Pr=0,6 m)
En base a lo anterior y a lo señalado en los puntos Necesidades de agua y de riego del cultivo (Ver página
250) y Ordenamiento de aspersores (Ver página 250 ) se obtuvieron, en forma similar a lo indicado para el
riego de remolacha, los siguientes resultados:
H
Fr
Hr
da
dl
np
na
= 35,6 mm
= 8 días
= 43 mm (Eficiencia por viento, 95% y, por aspersión, 85%)
= 30 m (distancia entre aspersores)
= 30 m (distancia entre laterales)
= 50 (número de posiciones de laterales)
= 9 (número de aspersores por laterales considerando dos laterales, en paralelo, con 5 y 4 aspersores
respectivamente).
A continuación se eligió el tipo de aspersor, resultando como el más apropiado el aspersor marca NELSON
modelo P85, boquilla 7/16", presión de operación 49 m.c.a., descarga de 10,6 m3/h y su densidad de aspersión
es 11,7 mm/hora.
Las condiciones de operación de los aspersores y líneas de aspersores resultaron ser las siguientes:
Número de horas de riego del aspersor
Número de cambios de laterales al día
Cantidad de líneas de aspersores, en paralelo
Número de días de riego efectivos
Caudal total de aspersores en operación
Caudal de diseño de tubería secundaria
: 3,7 horas
:4
:2
: 6,25
: 95,4 m3/hora
: 53,0 m3/hora
El cálculo de la red de tuberías se efectuó en forma similar a lo indicado en el punto Riego por de 5 ha de
remolacha (Ver página 256).
La carga dinámica total o altura manométrica que deberá vencer la motobomba resultó igual a 67,0 m.c.a.,
considerando una altura de succión de 2m, una pendiente de terreno de 1% hacia la unidad'de bombeo, una
altura de aspersor de 0,60 m, una presión de descarga del aspersor de 49,0 m.c.a. y las pérdidas de carga en la
unidad de bombeo y la red de tuberías.
La motobomba necesaria para operar este sistema de riego por aspersión resultó ser la siguiente:
Motobomba Vogt, modelo N630/240, con motor eléctrico trifásico, de 40 HP (2.900 r.p.m.), para elevar un
caudal de 95,4 m3/hora a una altura manométrica de 67,0 m.c.a.
Dado que se trata de una unidad de bombeo de potencia importante, se consideraría instalación eléctrica en
baja y alta tensión, con una extensión de línea de alta tensión de 500 m de longitud. Además, se considera la
construcción de un pozo de aspiración y una caseta de bombas para esta instalación.
Especificaciones de las Obras Tipo
Riego por aspersión en remolacha
- Aspersor
El aspersor seleccionado, VINILIT modelo 5033/91 o similar tiene una tobera directriz y una tobera de
lanzamiento. Esta disposición permite un equilibrio perfecto del aspersor y una suave rotación.
La presión de operación es de 40,0 m.c.a., con la cual produce una descarga de 2,53 m3/hora, pudiendo regar
324 m2 cuando los aspersores están ordenados en forma cuadrangular, en un cuadrado de 18 x 18 metros.
- Red de Tuberías
Las tuberías laterales, incluyendo los aspersores, son los componentes móviles de¡ sistema. Las tuberías
laterales portátiles se consideraron de aluminio de acoplamiento rápido o similares, las cuales son muy
livianas.
Las tuberías secundarias y principales se consideraron del tipo Vinilit - Presión, Clase 4, las cuales son de
PVC.
Las derivaciones de la tubería secundaria hacia las laterales se realiza a través de hidrantes, los cuales son
semejantes a un sistema simplificado de válvulas, compuesto de un collarín, una copia, una válvula tipo bola
y un terminal.
Además, se consideraron válvulas de corta, tipo compuerta, para aislar las tuberías secundarias, en caso de
ocurrir desperfectos en ellas.
- Unidad de Bombeo
La unidad de bombeo incluye el grupo motobomba, la cañería de aspiración con válvula de pie y colador, las
válvulas de retención y de corta en la descarga, una unión extensible para desarmar la interconexión
hidráulica. La instalación eléctrica es solamente en baja tensión e incluye lo siguiente: extensión en línea
trifásica hasta el tablero de comando de fuerza, el tablero de comando de fuerza completo y la conexión desde
el tablero hasta la motobomba.
Riego por aspersión en praderas
- Aspersor
El aspersor seleccionado, marca NELSON modelo P85 es de bronce de 1 1/4" y boquillas 7/16".
La presión de operación es de 49,0 m.c.a. , con la cual produce una descarga de 10,6 m 3/h, pudiendo regar
900 m cuando los aspersores están ordenados en forma cuadrangular, en un cuadrado de 30 x 30 metros.
- Red de tuberías
La red de tuberías es similar a la especificada para el riego de remolacha, con la única diferencia que se
utilizaron tuberías secundarias y principales tipo Vinilit - Presión, Clase 10, debido a la presión de trabajo de¡
sistema.
- Unidad de bombeo
La unidad de bombeo incluye el grupo motobomba y las tuberías, válvulas y piezas especiales de aspiración y
descarga. Además, para esta unidad de bombeo se consideraron las instalaciones eléctricas en baja y alta
tensión, el pozo de aspiración y la caseta de bombas.
El costo de la extensión eléctrica en alta tensión incluye: arranque de la línea de alta tensión, empalme hasta
la subestación, transformador y subestación, y equipos de protección y medida.Para completar el costo de la
extensión en alta tensión se deberá sumar el costo de la línea de alta tensión que es igual a US$ 4.760 por km.
La instalación eléctrica en baja tensión incluye el tablero eléctrico de comando de fuerza y todas las
canalizaciones y líneas eléctricas en baja tensión.
E. CUBICACION DE LAS OBRAS TIPO
En base a los planos de las obras tipo incluidos en las Figuras VI-05 y VI-06, y a las especificaciones de ellas,
se cubicaron todos los elementos que la componen. Estas cubicaciones se incluyeron en los presupuestos VI
F-01 y VI F-02 de las respectivas disposiciones típicas.
F. COSTOS DE INVERSION DE LAS OBRAS TIPO
Presupuestos de Costos de Inversión
Los costos de inversión de las obras tipo se incluyen en los presupuestos VI F-01 y VI F-02. Los precios
unitarios se expresan en dólares americanos, equivalentes al cambio oficial del 31 de Agosto de 1995
(US$=5395,53), no incluyen el Impuesto al Valor Agregado, IVA.
El sistema de tuberías laterales portátiles, hidrantes y aspersores se consideraron de procedencia alemana, por
importaciones realizadas por firmas proveedoras que venden los equipos de riego por aspersión completos y
prestan la supervisión técnica para su instalación.
Curvas de Costos de Sistema de Riego por Aspersión
En las figuras VI-07, VI-08 y VI-09, se incluyen las curvas de costos de sistemas de riego por aspersión
diseñados para ser instalados en las regiones Metropolitana, VII y XII.
En la construcción de la curva de costos de la región Metropolitana se consideran proyectos con sistemas de
pivote central y proyectos que utilizan aspersores grandes y gigantes.
Para la VII Región los proyectos considerados para obtener la curva de costos utilizan aspersores tipo cañon.
Los proyectos utilizados para obtener la curva de costos de la XII región, consisten en sistemas conectados a
una red de agua a presión abastecida a través de las obras incluidas en el programa PROMM de "Habilitación
y Construcción de, Regadíos de Huertos Familiares, Puerto Natales".
G. COSTOS ANUALES
Los costos anuales de un sistema de riego por aspersión son los siguientes: costos anuales de operación,
costos anuales de mantenimiento y costos anuales de reposición.
Costos anuales de operación
Personal e insumos
Los costos anuales de personal para operar los sistemas de riego por aspersión, incluyendo los insumos de
operación, se pueden estimar en un 1% del costo de la inversión para sistemas semifijos y móviles, y en un
0,5% de dicho costo para sistemas fijos.
Energía
Los costos anuales de energía eléctrica o de combustibles se deben calcular en base a la potencia de los
equipos de las unidades de bombeo y a las horas de operación anual de dichos equipos. Para determinar estos
costos anuales se deberá aplicar lo indicado en los párrafos Costos de Instalaciones con Motor Eléctrico (Ver
página 197) y Costos de operación para instalaciones con Motores a combustión Interna (Ver página 197) del
Capítulo IV.
Lubricantes
Para determinar los costos anuales de lubricantes, aceites y grasas, se deberá aplicar lo indicado en el párrafo
Lubrlrnntes (Ver página 198) del Capítulo IV.
Costos anuales de mantenimiento
Los costos anuales de mantenimiento de un sistema de riego por aspersión se pueden estimar en un 2% del
valor total de la inversión en equipos e instalaciones hidráulicas y en un 1% del valor de la instalación
eléctrica en baja tensión, si es el caso.
Costos anuales de reposición
Para establecer los costos anuales de reposición es necesario conocer la vida útil de cada uno de los
componentes de un sistema de riego por aspersión.
En el Cuadro VI G-01 del Anexo, se indica la vida útil de los elementos principales de un sistema de riego por
aspersión, operando en condiciones normales, tuberías laterales expuestas al sol durante los meses de riego y
tuberías principales y secundarias enterradas.
ANEXOS
FORMULAS PARA CALCULAR PERDIDAS DE CARGA EN
TUBERIAS
1. Fórmula de Scobey
J=
Ks V 1,9
⋅
387 D1,1
Donde:
J
Ks
V
D
= Pérdida de carga en metros de columna de agua por metro de tubería
= Coeficiente de rugosidad
= Velocidad media del agua (m/seg)
= Diámetro de la tubería (m)
Algunos valores de los coeficientes Ks son los siguientes:
Tuberías
Ks
Acero nuevo sin protección
Acero galvanizado con acoplamientos rápidos
Acero poco usado
Acero con 1 5 años de uso
Aluminio con acoplamientos rápidos
Plásticas
0,40
0,42
0,44
0,48
0,40
0,32
2. Fórmula de Prandtl – Colebrook
J= f⋅
V2
2 ⋅ Dg
(m / km)
en la cual, el coeficiente de fricción f se calcula con la expresión siguiente:
é
1
= −2 ⋅ ê Log
f
ëê
Donde:
f
V
D
Re
K
g
=
=
=
=
=
=
2,51
K ù
+
ú
Re⋅ f 3,71 ⋅ D ûú
Coeficiente de fricción
Velocidad (m/seg)
Diámetro interior de la tubería (m)
Número de Reynolds para agua a 12°C
Rugosidad absoluta (para asbesto cemento es 0,025 mm)
Aceleración de gravedad (m/seg2)
3. Fórmula de Hazen & Williams
J = 10.665 ⋅
Q1,852
C 1,852 ⋅ D 4,869
Donde:
J
=
Q
=
Pérdida de carga (m/km)
Caudal (m3/seg)
D
=
Diámetro interior (m)
C
=
Coeficiente de rugosidad (para PVC es 150)
4. Fórmula de Munizaga
J = 0,00154 ⋅ K 0,317 ⋅ Q 2 ⋅ D −5,317
Donde:
J=
Pérdida de carga en metros por metro de tubería
K=
Rugosidad en mm (para acero K = 1 mm con aguas no corrosivas o cañería protegidas y K = 2 mm
con aguas normales o corrosivas)
Q=
Caudal (m3/seg)
D=
Diámetro interior de la tubería (m)
Cuadro VI B-01
Clasificación de los aspersores
Tipo de Aspersor
Descarga
(l/hora)
80-599
600-1.999
2.000-5.999
6.000-24.999
25.000 y mayores
Mini
Pequeños
Medianos
Grandes
Gigantes
Presión Necesaria
(m.c.a.)
15-25
20-30
30-40
45-55
60 y mayores
Cuadro VI C-01
Coeficientes de cultivos anuales, frutícolas, hortícolas y forrajeros (Kc)
Cultivos
Anuales
Maíz
Trigo/Cebada
Frejoles
Papas
Tabaco Virginia
Tabaco oriental
Curaguilla
Cáñamo
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
Ene
Feb
Mar
0.47
-
0.65
-
0.85
0.35
-
0.35
1.05
0.30
0.62
0.40
0.30
-
0.46
0.95
0.44
1.05
0.40
0.50
0.48
0.32
0.96
0.40
0.90
1.06
0.66
0.66
0.97
0.45
1.15
1.05
0.85
1.02
0.50
1.05
1.06
1.00
0.73
0.67
0.35
0.72
1.10
0.60
0.35
0.37
0.85
0.60
0.40
0.50
0.60
0.45
0.70
0.65
0.60
0.85
0.65
0.70
0.90
0.65
0.70
0.90
0.70
0.70
0.90
0.70
0.65
0.80
0.70
0.30
0.31
0.30
0.32
0.40
0.40
0.35
0.44
0.46
0.60
0.50
0.46
0.98
0.58
0.85
0.84
0.96
0.93
0.73
0.92
1.07
0.15
0.83
0.65
0.80
1.00
0.40
0.62
Abr
May
Jun
-
-
0.37
-
0.50
0.75
0.70
0.30
0.65
0.70
0.65
0.65
0.85
0.18
1.05
0.27
1.00
0.27
0.27
Frutales
Vid
Hoja Caduca
Hoja Perenne
Hortalizas
Cebolla
Tomate
Maíz Choclero
Frejol Verde
Arveja Verde
Hortalizas Surt.(1)
Praderas
0.60 0.60 0.65 0.80 0.90 0.90 0.90 0.90 0.90 0.80 0.60 0.60
Alfalfa/Pasto
(1) Mezcla ponderada de maíz choclero, tomate, cebolla, acachofa y hortalizas de invierno.
Fuente: Estudio integral de los Valles de Aconcagua, Putaendo, Ligua y Petorca, V Región de Valparaíso. Comisión
Nacional de Riego (1982)
Cuadro VI C-02
Propiedades físicas del suelo
Textura del Suelo
Densidad Aparente
(gr/cc)
Capacidad de
Punto Marchitez
H.A. (1)
Campo
Permanente
(cm)
(%)
(%)
7-10
2-6
6-12
1.55-1.80
Arenoso
9-15
4-8
10-18
1.40-1.60
Franco-Arenoso
14-19
8-12
18-26
1.35-1.50
Franco
17-22
11-15
23-31
1.30-1.40
Franco-Arcilloso
18-23
13-17
27-35
1.25-1.35
Arcilloso-Arenoso
20-25
15-19
31-39
1.20-1.30
Arcilloso
(1) H.A.: Altura de la lámina de agua aprovechable
Fuente: Luis Salgado. Contenido de Humedad en el Suelo, 1984, Universidad de Concepción
Cuadro VI C-03
Capacidad de infiltración de agua en el suelo
Tipo de Suelo
Arenoso
Areno-Limoso
Limo-Arenoso
Limoso
Arcilloso
Fuente: Handy Data for the Sprinkling Expert, Perrot
Capacidad de Infiltración de Agua (mm/hora)
20
15
12
10
8
Cuadro VI C-04
Disminución de la capacidad de infiltración
Pendiente (%)
Bajo 5
5-8
9-12
13-20
Sobre 20
Fuente: Handy Data for the Sprinkling Expert, Perrot
% de Disminución
0
20
40
65
75
Cuadro VI C-05
Espaciamiento de aspersores
Velocidad Viento (m/s)
Disposición Cuadrada
Sin viento
65% D
2.0
60% D
3.5
50% D
>3.5
30% D
Nota: D = Diámetro de mojamiento
Disposición Triangular
75% D
70% D
60% D
30% D
Cuadro VI C-06
Cuadro VI C-07
Precios de tubería de acople rápido (US$)
L=6m
Diámetro
(mm)
Acero Galvanizado
74.60
50
75
109.37
76
138.37
89
90
102
165.52
108
194.07
110
133
251.53
159
333.54
Fuente: Captagro S.A., Agroriego, Duratec
Aluminio
PVC
65.23
44.75
97.84
56.87
156.54
68.73
Cuadro VI C-08
Pérdidas de carga medias ocasionadas por un acoplamiento rápido (metros de columna de agua, m.c.a.)
Diámetro
Velocidad (m/s)
Nominal
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
0.110
0.072
0.048
0.027
0.012
2”
0.080
0.057
0.036
0.022
0.010
2 ½”
0.060
0.043
0.028
0.017
0.008
3”
0.050
0.030
0.020
0.012
0.006
4”
0.030
0.023
0.015
0.009
0.004
5”
0.020
0.018
0.012
0.007
0.003
6”
Fuente: Riegos a Presión, Aspersión y Goteo. Pedro Gómez P.
1.75
0.150
0.110
0.090
0.060
0.050
0.040
2.00
0.180
0.140
0.100
0.080
0.060
0.050
Cuadro VI C-09
Pérdidas de carga ocasionadas por “T” en tubería con acomplamientos rápidos (1) (m.c.a.)
Velocidad (m/s)
Diámetro
Nominal
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
0.440
0.310
0.270
0.175
0.116
0.065
0.029
2”
0.360
0.230
0.210
0.145
0.092
0.055
0.025
2 ½”
0.280
0.180
0.170
0.117
0.076
0.045
0.021
3”
0.240
0.130
0.150
0.091
0.060
0.035
0.017
4”
0.200
0.110
0.110
0.077
0.50
0.029
0.013
5”
0.180
0.090
0.090
0.067
0.044
0.025
0.011
6”
(1) Circulación por la rama principal estando la rama lateral cerrada (K=0,4). Incluye pérdidas de dos
acoplamientos rápidos.
Fuente: Riegos a Presión, Aspersión y Goteo, Pedro Gómez P.
Cuadro VI C-10
Pérdidas de carga ocasionadas por “T” en tubería con acomplamientos rápidos (1) (m.c.a.)
Diámetro
Velocidad (m/s)
Nominal
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
0.580
0.480
0.340
0.230
0.151
0.085
0.038
2”
0.500
0.400
0.280
0.200
0.127
0.075
0.034
2 ½”
0.420
0.350
0.240
0.172
0.111
0.065
0.030
3”
0.380
0.300
0.210
0.146
0.095
0.055
0.026
4”
0.340
0.280
0.180
0.132
0.085
0.049
0.022
5”
0.320
0.260
0.160
0.122
0.079
0.045
0.020
6”
(1) Circulación por la rama principal estando la rama lateral cerrada (K=1,1). Incluye pérdidas de dos
acoplamientos rápidos.
Fuente: Riegos a Presión, Aspersión y Goteo, Pedro Gómez P.
Cuadro VI C-11
Pérdidas de carga ocasionadas por “T” en tubería con acomplamientos rápidos (1) (m.c.a.)
Velocidad (m/s)
Diámetro
Nominal
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
0.640
0.520
0.380
0.250
0.166
0.094
0.042
2”
0.560
0.440
0.320
0.220
0.142
0.084
0.038
2 ½”
0.480
0.400
0.280
0.200
0.126
0.074
0.034
3”
0.440
0.340
0.250
0.170
0.110
0.064
0.030
4”
0.400
0.320
0.220
0.160
0.100
0.058
0.026
5”
0.380
0.300
0.200
0.150
0.094
0.054
0.024
6”
(1) Circulación por la rama principal estando la rama lateral cerrada (K=1,4). Incluye pérdidas de dos
acoplamientos rápidos.
Fuente: Riegos a Presión, Aspersión y Goteo, Pedro Gómez P.
Cuadro VI C-12
Pérdidas ocasionadas por una válvula de asiento abierta en tuberías con acomplamientos rápidos (1)
(m.c.a.)
Velocidad (m/s)
Diámetro
Nominal
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
0.560
0.380
0.250
0.140
0.061
2”
0.500
0.350
0.220
0.130
0.057
2 ½”
0.460
0.320
0.210
0.120
0.053
3”
0.440
0.300
0.190
0.110
0.049
4”
0.400
0.280
0.180
0.100
0.045
5”
0.380
0.270
0.170
0.100
0.043
6”
(1) Se considera K = 3 y se incluyen las pérdidas de dos acoplamientos rápidos
Fuente: Riegos a Presión, Aspersión y Goteo, Pedro Gómez P.
2.00
0.970
0.890
0.810
0.770
0.730
0.710
Cuadro VI C-13
Pérdidas de carga ocasionadas por válvula hidrante abierta en tubería con acoplamientos rápidos (1)
(m.c.a.)
Velocidad (m/s)
Diámetro
Nominal
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.58
1.08
0.70
0.39
0.18
2”
1.52
1.04
0.67
0.38
0.18
2 ½”
1.48
1.02
0.66
0.37
0.17
3”
1.45
1.00
0.64
0.36
0.16
4”
1.42
0.99
0.63
0.36
0.16
5”
1.40
0.98
0.62
0.35
0.16
6”
(1) Se incluyen el acoplamiento de la T y el codo con la llave de mando.
Se considera K = 12 y se incluyen las pérdidas de dos acoplamientos rápidos
Fuente: Riegos a Presión, Aspersión y Goteo, Pedro Gómez P.
0.75
2.21
2.13
2.09
2.04
2.01
1.99
2.00
2.80
2.72
2.64
2.60
2.56
2.54
Cuadro VI C-14
Pérdidas de carga ocasionadas por una válvula de compuerta abierta en tuberías con acomplamientos
rápidos (1) (m.c.a.)
Diámetro
Velocidad (m/s)
Nominal
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
0.75
0.320
0.240
0.156
0.104
0.058
0.026
2”
0.240
0.180
0.126
0.080
0.048
0.022
2 ½”
0.200
0.140
0.098
0.064
0.036
0.018
3”
0.150
0.110
0.072
0.048
0.028
0.014
4”
0.120
0.080
0.058
0.038
0.022
0.010
5”
0.100
0.060
0.048
0.032
0.018
0.008
6”
(1) Se considera K = 0,15 y se incluyen las pérdidas de dos acoplamientos rápidos.
Fuente: Riegos a Presión, Aspersión y Goteo, Pedro Gómez P.
2.00
0.390
0.310
0.230
0.190
0.150
0.130
Cuadro VI C-15
Equivalentes entre las longitudes de tubería y los elementos auxiliares que producen pérdidas de carga
aproximadamente iguales (1) (longitudes equivalentes en metros)
Elemento
2”
Válvula de asiento en línea (abierta)
Válvula de asiento en codo (abierta)
Válvula de compuerta en línea (abierta)
Curva 90°
Curva 45°
T en línea (con circulación por la
derivación)
T en línea (con circulación por la lína
principal y la lateral cerrada)
T en final de tubería
Reducciones (para diámetro mayor)
Colador (limpio)
Limitador de caudal (modulante)
Regulador de presión dinámica
Contador en derivación D=60 mm
Contador en derivación D=80 mm
Contador en derivación D=100 mm
Contador en derivación D=150 mm
Contador tipo Woltman D=50 mm
Contador tipo Woltman D=65 mm
Contador tipo Woltman D=80 mm
Contador tipo Woltman D=100 mm
Contador tipo Woltman D=125 mm
Contador tipo Woltman D=150 mm
Diámetro Nominal del Elemento y Tubería
3”
4”
5”
6”
4.30
3.30/6.00
1.50/1.70
1.70/1.80
1.60/1.65
2.30/.65
6.15
4.60/9.20
1.60/1.80
1.80/2.10
1.70/1.85
2.65/3.40
8.50
6.10/13.00
1.60/1.95
2.00/2.20
1.90/2.00
3.40/4.50
11.00
7.70/17.50
1.70/2.10
2.20/2.45
2.05/2.10
4.20/5.50
13.50
9.50/21.50
1.70/2.25
2.40/2.70
2.20/2.30
4.90/6.50
1.00/1.10
1.10/1.25
1.25/1.70
1.50/2.00
1.80/2.40
2.32/3.35
1.50/3.20
13.5
10/70
10
5
200
-
2.90/4.50
1.60/4.60
23.5
20/120
90
25
15
400
200
-
3.60/6.50
1.65/6.10
34.5
25/140
300
80
60
30
300
-
4.40/8.30
1.65/7.80
47.5
30/180
150
60
350
-
5.15/9.90
1.70/9.50
59.5
35/220
200
60
450
(1) Dos valores en el cuadro significan valores extremos. Si se indica un valor, se trata del obtenido para
V=1,5 m/s
Fuente: Riegos a Presión, Aspersión y Goteo. PedroGómez P. (1979)
Cuadro VI F-01
Remolacha zona centro-sur (5 ha)
Item
Designación
I.
I.1
EQUIPO DE RIEGO
I.2
I.3
I.4
Unida
d
Línea de Riego
Aspersores VINILIT modelo 5033/91
Precio
Unitario
12
29.57
354.84
Tuberías laterales de acoplamiento rápido:
Tubo Al de 3” con coplas y abrazaderas
Tubo Al de 2” con coplas y abrazaderas
Tuberías principales y secundarias:
PVC C-4, D = 90 mm
m
m
144
120
16.31
10.87
2348.64
1304.40
m
546
1.51
824.46
Válvulas y Piezas Especiales
N°
N°
N°
N°
N°
N°
N°
Gl
2
2
2
7
12
2
2
1
62.51
62.14
20.00
62.51
12.38
15.22
19.57
613.20
125.02
124.28
40.00
437.57
148.56
30.44
39.14
613.20
N°
Gl
1
1
840.00
868.45
840.00
868.45
Red Hidráulica
Válvula abre hidrante
Válvula de compuerta 3”
Reducción de 3x2”
Hidrantes de conexión
Base aluminio con tornillo tuerca
Tapón de aluminio 2”
Codo de aluminio 3”
Fittings y piezas especiales
Motobomba Vogt, Modelo N 629/190; 10 HP
Interconexiones hidráulicas motobomba
SUBTOTAL
INSTALACION
RIEGO
EQUIPO
8099.00
DE
Gl
Gl
1
1
2437.18
1098.38
Excavación y relleno de zanjas
Colocación de tuberías y armado de cabezal
SUBTOTAL
III.
III.1
CONSTRUCCION DE OBRAS
ANEXAS
GENERALES
Transporte de materiales
Topografía y estudios de suelos
Diseño, Supervisión y Puesta en Marcha de la
Instalación
SUBTOTAL
COSTO TOTAL
2437.18
1098.38
3535.56
Gl
1
1620.00
Instalación eléctrica en baja tensión
SUBTOTAL
IV.
IV.1
IV.2
IV.3
Sub-Total
Costo US$
N°
Unidad de Bombeo
II.
II.1
II.2
Cantidad
1620.00
1620.00
Gl
Gl
Gl
1
1
1
632.06
455.09
1213.56
632.06
455.09
1213.56
2300.71
15555.27
Cuadro VI F-02
Praderas zona centro-sur (20 ha)
Item
Designación
I.
I.1
EQUIPO DE RIEGO
I.2
I.3
I.4
Unida
d
Línea de Riego
Aspersores NELSON modelo P85
Precio
Unitario
9
410.89
3698.01
Tuberías laterales de acoplamiento rápido:
Tubo Al de 4” con coplas y abrazaderas
Tubo Al de 3” con coplas y abrazaderas
Tuberías principales y secundarias:
PVC C-10, D = 140 mm
m
m
180
120
26.09
16.31
4696.20
1957.20
m
978
8.26
8078.28
Válvulas y Piezas Especiales
N°
N°
N°
N°
N°
N°
N°
Gl
2
2
2
9
9
2
2
1
62.51
93.70
21.25
62.51
12.38
19.57
60.06
2604.00
125.02
187.40
42.50
562.59
111.42
39.14
120.12
2604.00
N°
Gl
1
1
2925.64
1090.45
2925.64
1090.45
Red Hidráulica
Válvula abre hidrante
Válvula de compuerta 4”
Reducción de 4x3”
Hidrantes de conexión
Base aluminio con tornillo tuerca
Tapón de aluminio 3”
Codo de aluminio 4”
Fittings y piezas especiales
Motobomba Vogt, Modelo N 630/240; 40 HP
Interconexiones hidráulicas motobomba
SUBTOTAL
INSTALACION
RIEGO
EQUIPO
26237.97
DE
Gl
Gl
1
1
11193.60
2261.20
Excavación y relleno de zanjas
Colocación de tuberías y armado de cabezal
SUBTOTAL
III.
III.1
CONSTRUCCION DE OBRAS
ANEXAS
III.2
III.3
Pozo de Aspiración y Caseta protectora cabezal y
cámaras de válvulas
Instalación eléctrica en baja tensión y alta tensión
Línea de alta tensión
SUBTOTAL
IV.
IV.1
IV.2
IV.3
Sub-Total
Costo US$
N°
Unidad de Bombeo
II.
II.1
II.2
Cantidad
GENERALES
Transporte de materiales
Topografía y estudios de suelos
Diseño, Supervisión y Puesta en Marcha de la
Instalación
SUBTOTAL
COSTO TOTAL
11196.60
226.20
13.454.80
Gl
1
3500.00
3500.00
Gl
km
1
0.5
7805.00
4760.00
7805.00
2.380.00
13.685.00
Gl
Gl
Gl
1
1
1
884.89
758.48
3034.00
884.89
758.48
3034.00
4677.37
58055.14
Cuadro VI G-01
Vida útil de elementos de riego por aspersión
Obra o elemento
Tuberías de acero galvanizado liviano
Tuberías de PVC, laterales con acoplamiento rápido
Tuberías de PVC, matrices y submatrices enterradas
Hidrantes de conexión
Aspersores
Bombas centrífugas (1.500 horas al año)
Motores Eléctricos
Motores a Bencina (ajuste cada 1000 hrs)
Motores Diesel
Instalaciones eléctricas
Interconexiones hidráulicas de bombas
Obras civiles de hormigón o albañilería
Compuertas
Vida Util
(años)
10-15
5
15-20
15
5
10
20
4
15
33
33
40
20
Capítulo VI
SISTEMAS DE RIEGO POR GOTEO
I. DEFINICION DE LA OBRA
El sistema de riego por goteo es un sistema de riego mecanizado a presión, que permite aplicar agua gota a gota
sobre la superficie del suelo en el que se desarrolla el sistema radicular de la planta, produciendo un
humedecimiento limitado y localizado. El agua se vierte en pequeños volúmenes por unidad de tiempo y a baja
presión mediante emisores o goteros insertados en una tubería lateral de distribución, los cuales son absorbidos
por las raíces de la planta, aprovechándose prácticamente en su totalidad.
Las principales ventajas del sistema son las siguientes.
1.
La eficiencia del riego por goteo es muy alta (90 a 95%), y la distribución del agua es muy uniforme.
2.
Con este sistema se puede regar muy frecuentemente con pequeñas cantidades de agua, de tal manera que
el suelo esté siempre húmedo, con buena relación entre agua y aire.
3.
El régimen de aplicación (intervalos entre riegos y cantidad de agua), puede ajustarse exactamente de
acuerdo con las condiciones del suelo y del cultivo.
4.
Es posible aprovechar el agua las veinticuatro horas del día, sin necesidad de supervisión continuada del
riego.
5.
Con este sistema de riego a presión no se producen pérdidas de agua en los deslindes del predio y no se
mojan los caminos ni las parcelas vecinas.
6.
Se aplica el agua que sólo las raíces del cultivo son capaces de absorber, por lo tanto se evita mojar otras
áreas de terreno, lo que significa un ahorro de agua.
7.
Contribuye a facilitar el control de las malezas al humedecer el suelo en forma localizada, ya que el agua
es entregada directamente al lado de las plantas y a lo largo de la línea de cultivo, quedando seca la
superficie entre las líneas. Además, el agua de riego se aplica finamente filtrada y libre de semillas de
malezas.
8.
Este sistema presenta facilidades para manejar caudales controlados, lo cual presenta la ventaja de poder
administrar, a través del riego, fertilizantes y pesticidas solubles en agua.
9.
Es posible ejecutar otras actividades agrícolas en el predio,durante el riego,como fumigación y cosecha.
10. Los goteros dosifican su caudal, entregándolo gota a gota, de acuerdo a la capacidad de absorción del
suelo y las necesidades del cultivo; así se minimizan las pérdidas por conducción y evaporación, como
también la formación de costra superficial.
11. El goteo impide que se forme un ambiente húmedo, como ocurre en otros sistemas de riego (surcos,
tendido, aspersíon, etc.), disminuyendo con ésto las condiciones propicias para el desarrollo de
enfermedades fungosas, tales como Botrytis en frutales. Además, el follaje no se moja.
12. Es un sistema de riego de alta eficiencia, aún en terrenos con topografía irregular, en suelos poco
profundos o con problemas de infiltración o en predios en que el recurso hídrico sea escaso. Además, en
la preparación del terreno para el riego por goteo no son necesarias actividades especiales.
13. Este método de riego ofrece especiales ventajas para su uso en zonas que dispongan de bajos caudales de
agua, pero en forma casi continua, donde a través de un riego gota a gota es igualmente factible cubrir las
necesidades de riego del cultivo.
Por lo tanto, su mayor beneficio es integrar al uso agrícola comercial áreas con problemas de riego y que
presentan condiciones agroclimáticas apropiadas para rubros que respondan a la incorporación de tecnologías
modernas con rentabilidad adecuada. Además, hace posible explotar cultivos sensibles a enfermedades que se
desarrollan en ambiente húmedo.
Por último, cabe destacar que la alta eficiencia de este método de riego incide en forma significativa sobre los
rendimientos del cultivo, donde en algunos rubros, el sólo incremento de la producción puede amortizar el
gasto que significa la implementación de un sistema de riego por goteo.
Las principales desventajas del riego por goteo son las siguientes:
1.
Su alto costo de inversión, debido a que exige abastecimiento con agua a presión y un complejo sistema
de control que se detalla en secciones posteriores.
2.
Este sistema requiere de un especial cuidado en el filtraje del agua y mantención de los goteros, pues son
muy sensibles al taponamiento por materia orgánica o impurezas (sólidos inertes o semillas de malezas),
entregando en esas condiciones caudales irregulares a las plantas en un mismo sector de riego; fenómeno
que puede ocurrir también por el crecimiento de algas en el interior de la tubería. Por esta razón, los
filtros deben ser limpiados frecuentemente.
B. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA OBRA FISICA
Los elementos básicos que componen un equipo de riego por goteo son los siguientes (Ver Fig. VII-01):
G
G
G
G
Unidad de Bombeo
Cabezal de Control
Red de Tuberías
Goteros o Emisores
Unidad de Bombeo
La Unidad de Bombeo de un sistema de riego por goteo es una instalación con equipos de elevación mecánica
que tiene por objeto aspirar el agua desde la fuente hídrica elegida e impulsarla, a presión, al cabezal de
control y tuberías. Esta unidad de bombeo se incluye en el caso que no existiese un desnivel entre la fuente
de agua y los terrenos a regar, que pueda generar la presión de trabajo del sistema.
Normalmente la unidad de bombeo se ubicajunto a la fuente de agua y lo más cerca de la fuente de energía
disponible.
La mayoría de las instalaciones de riego por goteo que requieren energía adicional usan motobombas
centrífugas de eje horizontal. También son frecuentes las instalaciones con bombas de pozo profundo cuando
es necesario captar aguas subterráneas.
Cabezal de Control
El Cabezal de Control es un conjunto de elementos altamente especializados y cuya función es regular la
presión, filtraje del agua, control de caudales de entrada y salida, y dosificación de fertilizantes o pesticidas
administrados con el agua de riego.
El cabezal opera según diferentes sistemas de control:
G
En base al tiempo de riego calculado
G
En base al volumen de agua requerido
G
En base a un sistema de retroinformación, donde se utilizan sensores para registrar la humedad del suelo
y permite regar de acuerdo a lo detectado. Un tipo de sensor de humedad del suelo ampliamente
utilizado en nuestra agricultura es el tensiómetro, pero en sistemas automáticos se usa el
electrotensiómetro.
En la Fig. VII-02 se presenta un esquema de un cabezal que opera bajo el segundo de los sistemas de control
anteriormente mencionados; vale decir, su funcionamiento está programado según los volúmenes de riego,
calculados mediante una válvula volúmetrica con medidor, en este caso, de bola.
El depósito de fertilizantes del cabezal de control es metálico o plástico y desde él se inyectan a la red de
tuberías los pesticidas y fertilizantes, de acuerdo a las dosificaciones que se requieran. Este proceso de aplicar
los nutrientes junto con el agua de riego se denomina "Fertirrigación”.
Para que un equipo de riego por goteo opere eficientemente, se debe someter el agua de riego a un proceso de
filtración. Este proceso es de gran importancia, dado que una de las principales limitaciones del riego por
goteo, lo constituye el taponamiento de los goteros, lo cual se traduce en descargas de agua irregulares en los
diferentes puntos de emisión. De ahí que los filtros son componentes importantes y principales del cabezal de
control.
Los tipos de filtros utilizados normalmente son los que se indican a continuación.Para separar la arena del
agua se utilizan hidrociclones, y para eliminar la arcilla y la materia orgánica se usan filtros de arena. Para
abastecimientos con agua de pozo se utilizan filtros de mallas.
En los casos en que el agua disponible para regar contenga gran cantidad de impurezas, puede resultar
recomendable usar decantadores en la captación, que se instalan en la fuente de agua, para así facilitar un
buen funcionamiento de todo el sistema de riego.
Red de Tuberías
La red de tuberías constituye el sistema de distribución del agua, desde el cabezal de control hasta el punto de
emisión cercano a la zona de desarrollo radicular de las plantas cultivadas. La red la componen tuberías
principales, secundarias y laterales. Las tuberías principales y secundarias se colocan enterradas y las tuberías
laterales se instalan sobre la superficie del terreno.
Las tuberías principales o matrices son las que conducen el agua desde el cabezal de control hasta los puntos
en que se deriva hacia diferentes sectores de riego, dentro del mismo predio. Estas tuberías pueden ser de
PVC, asbesto cemento o polietifeno, aunque por lo general son de PVC rígido. Dado que estas tuberías
conducen los mayores caudales, son las de mayor diámetro dentro de la red.
La tubería principal presenta puntos de derivación a través de válvulas de corta, por los cuales se une con las
tuberías secundarias. El material de las tuberías secundarias es comúnmente el PVC rígido.
A las tuberías secundarias se conectan las tuberías laterales, que se colocan a lo largo de las hileras del cultivo
y son las que llevan insertados los goteros, a intervalos fijos. Las tuberías laterales son, por lo general, de
polietifeno y su diámetro varía entre 12 mm y 20 mm.
El espaciamiento de las tuberías laterales está en función de las distancias de plantación y puede instalarse una
o más tuberías laterales por hilera.
La red de tuberías tiene generalmente válvulas de corta, válvulas reguladores de presión, válvulas de aire
(ventosas), válvulas de acción continua aire-vacío y piezas especiales.
Las válvulas pueden ser de operación manual o automática. Las válvulas de operación manual pueden ser de
esfera, angular o de compuertas. La válvula de esfera se fabrica de PVC, para presión manual de trabajo de
16 kg/cm2 y diámetros entre 20 y 63 mm. La válvula angular se fabrica de polipropileno, para presión
nominal de trabajo de 10 kg/cm2 y diámetros de 1/2" a 2". La diferencia entre la válvula de esfera y la válvula
angular es que en la segunda el cierre es lento y en la primera, el cierre es más rápido.
Las válvulas de compuertas son las válvulas de corta, utilizadas normalmente en redes de distribución de
agua. Las válvulas automáticas pueden ser del tipo solenoide, que se comandan eléctricamente a distancia.
Estas válvulas solenoide permiten controlar el riego por goteo mediante la operación manual a distancia, o la
operación automática mediante un programador simple que se instala en la caseta del cabezal de control.
Las válvulas reguladores de presión son válvulas con mecanismos internos que permiten uniformar las
presiones en todos los puntos de la red. Estas válvulas reguladores de presión son las que normalmente se
usan en redes de distribución de aguas.
Además, en las matrices se instalan válvulas de aire (ventosas), que permiten el ingreso de aire a la tubería
para evitar el colapso por aplastamiento cuando son vaciadas, y también sirven para extraer el aire de las
tuberías al momento de llenarlas con agua. En forma similar, se instalan válvulas de acción continua airevacío o válvulas antivacío en las submatrices, para evitar los problemas señalados anteriormente para las
matrices, y también impiden el ingreso de partículas de suelo a través de los emisores por sifonamiento al
terminar el ciclo de riego. También es conveniente instalar, aguas abajo de la válvula de corta, una válvula
Schrader que sirve para medir la presión en el punto de entrada al sector de riego, para lo cual, se utiliza un
manómetro provisto de un adaptador.
Las piezas especiales de la red de tuberías consisten en tees, reducciones, curvas, etc., que se utilizan para
derivar o unir tuberías. Las características de estas piezas dependen del tipo de tubería en la cual deben ser
incorporadas.
Goteros o Emisores
Los goteros o emisores son los dispositivos mediante los cuales el agua pasa de la red de tuberías al suelo a
regar. Su función es entregar los caudales proyectados, en forma lenta y uniforme.
El caudal o gasto normal de estos elementos varía entre 1 y 10 l/h, dependiendo de las medidas de paso de
agua del goteo.
En la práctica, los goteros se estructuran y diseñan especialmente para reducir la presión de salida del agua a
cero, mediante el paso de la misma por laberintos simétricamente irregulares o perforaciones pequeñas, donde
las pérdidas de carga por fricción son considerables. Los tipos de goteros más utilizados son los siguientes:
goteros de laberinto en línea, goteros de botón con laberinto y goteros de botón autocompensados o
autorregulados (Ver Figuras VII-03 a VII-06).
Los goteros de laberinto se caracterizan por tener una estructura interna de laberinto que provoca un régimen
turbulento en el -flujo del agua. El régimen turbulento da una relación presión/caudal más adecuada que el
laminar, en el sentido de que los aumentos de presión producen un aumento proporcionalmente menor de
caudal.
Los goteros de laberinto en línea (in-line) se colocan insertados en las tuberías de polietifeno, lo cual facilita
el manejo y la manipulación de las líneas de goteros en el terreno. Este tipo de gotero es uno de los más
utilizados, debido a que es altamente eficiente desde el punto de vista hidráulico, ya que permite una
aplicación uniforme del agua con un bajo riesgo de obstrucción por partículas (Ver Fig. VII-03).
Los goteros de botón sobre la línea (on-line) se colocan insertados en las tuberías laterales de polietileno,
mediante pistolas especiales, o bien manualmente. Estos goteros, al sobresalir de la tubería, tienen el
inconveniente que pueden ser dañados durante las limpias o desmalezamiento de las sobre hileras. Los
goteros de botón pueden ser del tipo laberinto o autocompensados. Los goteros de laberinto pueden tener una
estructura de laberinto anular entre el broche superior y el inferior (Ver Fig. VII-04) o una estructura de
laberinto rectangular bajo un ala protectora (Ver Fig. VII-05).
Los goteros autocompensados o autorregulados tienen en su interior membranas, discos flotantes o
diafragmas que dificultan u obstruyen el paso del agua al aumentar la presión, con lo cual mantienen un
caudal constante ante fluctuaciones importantes de dicha presión. Además, permite un autolavado continuo
ya que al ingresar alguna partícula de suciedad, la presión de entrada disminuye, se abre la membrana o
diafragma y la partícula puede abandonar el gotero a través de un orificio de salida (Ver Figura VII-06).
Estos goteros autorregulados son ideales para terrenos de topografía irregular o con pendientes pronunciadas,
sistemas con tuberías laterales de gran longitud (hasta 150 m), fuente de agua con alta suciedad y operación a
altas y bajas presiones.
Las descargas de gotero más utilizadas, sean estos autorregulados o no, son de 2 y 4 l/h. En el Cuadro VII B01 del Anexo se indican las descargas de goteros de laberinto en línea, para 4 l/h.
El espaciamiento de los goteros en la tubería lateral depende de las distancias de plantación, del tipo y textura
del suelo y del hábito de desarrollo del sistema radicular del cultivo.
Otro tipo de emisor por goteo es la cinta de riego, que es una tubería de polietifeno de pequeño espesor, que
lleva en su interior un canal de flujo turbulento. El canal de flujo. está moldeado a la tubería y ha sido sellado
en base a calor durante su fabricación, lo que lo hace consistente y uniforme. Este canal de flujo puede
mantener las partículas extrañas en suspensión, evitando obstrucciones debido a que tiene acción de flujo en
vórtice y también permite eliminar las obstrucciones en su interior debido a que puede expandirse
automáticamente.
La cinta de riego es un emisor de bajo costo que puede durar una a dos temporadas de riego y que debe usarse
para regar módulos pequeños o de dimensiones moderadas (riego de tomates, por ejemplo) debido a que la
tubería puede colapsar por sobrepresión o perforaciones.
C. NORMAS Y CRITERIOS CONSTRUCTIVOS Y DE DISEÑO
Para implementar el diseño de un sistema de riego por goteo es preciso evaluar los recursos y condiciones del
sector a regar, al igual que es de gran importancia caracterizar la zona agroclimática y comportamiento
hídrico del cultivo que se desea regar en ese lugar.
Inventario de los recursos y condiciones existentes
Topografía del terreno:
Es necesario hacer un levantamiento topográfico del sector que se va a regar con el fin de determinar la
superficie, forma, pendientes y la localización y cotas de las partes más bajas y elevadas del predio a regar.
Se confecciona un plano, a escala detallada de 1:1.000, con curvas de nivel cada un metro, para poder estudiar
la disposición de todos los componentes del sistema, de modo que opere a una máxima eficiencia y al mínimo
costo.
Uso Actual del Suelo:
El conocimiento del uso actual del suelo proporciona información relacionada con los cultivos existentes, la
superficie que ocupa cada uno y las rotaciones de cultivo empleadas. Esto permite conocer las características
de operación en la explotación agrícola, tales como: labores culturales, uso de mano de obra y de maquinaria
agrícola.
Suelo:
Debe contarse con un levantamiento de los suelos a regar y una descripción mediante un mapa básico, en el
cual se indiquen la ubicación de las distintas fases de suelo existentes en el predio y sus características
hídricas.
Se debe determinar además la capacidad de retención de agua en el suelo que, junto con los valores de uso
consuntivo, permitirán establecer la frecuencia de riego. En el riego por goteo es de especial importancia
considerar la tasa de entrega de agua al suelo, pues la aplicación de los goteros no puede ser mayor que la
infiltración, por definición del sistema que implica que sean mínimas las pérdidas por escurrimiento
superficial y percolación profunda.
Agua:
Es necesario conocer la disponibilidad total del recurso hídrico a través de la temporada, especificando las
posibles fluctuaciones y existencia de turnos en el uso del agua.
El abastecimiento de agua del sistema de riego por goteo se basará en las necesidades del cultivo.
En este sistema de riego es de mayor interés un abastecimiento de agua continuo con caudales mínimos, que
abastecimientos irregulares o poco frecuentes, pero con grandes descargas de agua.
En caso que el aprovisionamiento de agua de que dispone un predio sea irregular, sería necesario contar con
obras de acumulación de agua que resulten complementarias y que permitan extraer los caudales necesarios,
en jornadas de riego lo más amplias posibles (de hasta 22 horas de riego), de tal forma de usar el equipo el
mayor tiempo posible(tiempo mínimo recomendado 1 8 hr/día), lo que presenta las siguientes ventajas:
1.
Permite un mejor plan de amortización y uso del equipo en el tiempo.
2.
Menores caudales de operación del sistema, por lo tanto, se usan tuberías de menor diámetro, las que son
de costos más bajos.
3.
Al operar con caudales pequeños se requiere una potencia, en el sistema de control, mucho menor que
cuando se trabaja con caudales de mayor volumen.
La disponibilidad total de agua en el predio determinará el potencial regable, en términos de la superficie total a
regar, módulos y jornadas de riego factibles de efectuar.
La localización de la fuente de agua determina la ubicación de la unidad de bombeo, si es necesaria, y la
longitud y distribución más adecuada de la tubería principal.
En este sistema de riego es tan importante con¿cer la calidad del agua como su disponibilidad. Es
conveniente realizar un análisis físico-químico de la calidad del agua de riego, así como de la salinidad del
suelo. Los índices estimativos de los riesgos de alcalización se miden a través de la razón de absorción de
sodio (R.A.S.). La conductividad eléctrica mide el riesgo de salinización. Ambos índices se complementan
para determinar la calidad del agua de riego.
Clima:
Los factores cismáticos de importancia en este método son aquellos que tengan influencia sobre la
evapotranspiración del cultivo y serán considerados en el diseño del equipo de riego, a través del valor del uso
consuntivo del cultivo.
Este método de riego no se ve afectado en su aplicación por factores como vientos y altas temperaturas,
debido a la forma de salida del agua desde el sistema al medio, que es gota a gota y en forma localizada.
Fuente de Energía:
La potencia requerida por un sistema de riego por goteo no es tan alta como en los sistemas de riego por
aspersíon. Las presiones de operación del equipo son generalmente menores a 3,5 k g/cm2 , en tanto que para
sistemas de riego por aspersíon son mayores a 2 kg/cm2, e incluso hasta 7 kg/cm2 por emisor.
En algunos casos, el agua se suministra a presión por efecto de desniveles en el terreno. Si esta presión es
mayor a 4 kg/cm2 , en el sector más alto del terreno, es posible diseñar un equipo de goteo que no requiera
bombeo adicional. Sin embargo, lo usual es que se necesite una unidad de bombeo, para lo cual se debe
conocer el tipo de energía disponible (combustible y/o eléctrica), así como sus costos, de tal forma de
seleccionar la unidad de bombeo más adecuada.
Uso Consuntivo:
Es preciso conocer el uso consuntivo del cultivo; es decir, la cantidad de agua que utiliza para su crecimiento
vegetativo, tanto en el proceso de transpiración de las plantas como en la formación de tejidos. Además,
incluye el agua evaporada desde los suelos adyacentes a las plantas. El uso consuntivo se expresa
normalmente en mm/mes o su equivalente en mm/día.
Los métodos para determinar el uso consuntivo de un cultivo se indicaron en el párrafo Uso Consuntivo del
Capítulo VI (Ver página 248).
Normas y Criterios para el Diseño del Sistema
El diseño de un sistema de riego por goteo debe considerar la determinación de las características técnicas de
los siguientes componentes principales:
G
G
G
G
Goteros
Red de Tuberías
Cabezal de Control
Unidad de Bombeo
Goteros
Para determinar las características técnicas del gotero y la cantidad de emisores a utilizar se deben conocer
previamente los siguientes antecedentes:
G
G
G
G
G
G
Necesidades de Agua y de Riego del Cultivo
Textura del Suelo a Regar
Espaciamiento de la Plantación
Condiciones Topográficas del Terreno
Calidad del Agua
Tiempo de Riego Diario
Necesidades de Agua y de Riego del Cultivo
La necesidad de agua unitaria del cultivo (uso consumo máximo o evapotranspiración máxima, ET) y las
necesidades de riego netas del mismo cultivo (lámina de agua neta, H) se pueden determinar en la forma
señalada para el riego por aspersíon (Ver párrafo Necessidades de Riego y Agua del Cultivo, del Capítulo VI
(página 249). No obstante, algunos autores recomiendan utilizar factores que consideran el área de sombra
que producen al mediodía las plantaciones para reducir el valor del uso consumo de los cultivos y un
porcentaje de suelo humedecido para determinar la altura de la lámina de agua neta que debe reponerse en
cada riego. Otros profesionales expertos en riego por goteo no recomiendan utilizar dichos factores teóricos y
prefieren basar el diseño en métodos más simples, o mejor aún utilizar datos medidos en el terreno a regar,
tales como el uso consumo real del cultivo y la forma de expansión del agua en el suelo.
En base al uso consumo máximo, ET, y a la altura de lámina de agua neta, H, se puede calcular la frecuencia
de riego, Fr, mediante la siguiente relación:
Fr =
H
ET
(días )
Sin embargo, en sistemas de riego por goteo se recomienda reponer láminas de agua a intervalos más cortos para
aumentar la productividad, ya que las aplicaciones pueden ser controladas con mayor precisión y las pérdidas por
evaporación serán mínimas. De esta manera, los especialistas recomiendan adoptar frecuencias de riego de
duración entre 1 y 3 días.
Habiendo establecido la frecuencia de riego, se puede determinar la necesidad real o bruta de riego, que es la
altura de agua Hr (volumen por unidad de superficie) que se debe aplicar, en cada riego, a la superficie del
terreno, mediante la siguiente relación:
Hr =
Fr ⋅ Et ⋅ fr
ηg
(mm)
Donde:
Fr
: Frecuencia o ciclo de riego (días)
Et
: Uso consumo máximo (mm/día)
ηg
: Eficiencia de aplicación del riego por goteo (varía entre 90% y 95%)
fr
: Factor de uso semana¡ del sistema (para riego durante 6 días a la semana fr es igual a 7/6, o 1,17)
El factor fr se considera solamente si la frecuencia de riego es de 7 días o menor.
Textura del Suelo a Regar
La textura del suelo a regar es importante, debido a que da origen a la forma característica del bulbo mojado.
En suelos arenosos es angosto y profundo y en los arcillosos es ancho y menos profundo. A fin de producir la
franja húmeda necesaria para el desarrollo del cultivo, en suelos arenosos se deben considerar espaciamientos
menores de los goteros que en suelos arcillosos. Además, en suelos arenosos es conveniente usar goteros de
baja descarga (2 l/hora o 1 l/hora) y prolongar al máximo el período de riego, pues de esta manera existirá un
mayor contacto del agua con las raíces del cultivo.
En el Cuadro VII C-01 del Anexo se indican las distancias entre goteros y caudales de goteros recomendadas
para distintos tipos de suelos.
Espaciamiento de la Plantación
El espaciamiento de la plantación indica la distancia entre hileras de plantas y la distancia de las plantas sobre
las hileras. En el Cuadro VII C-02 del Anexo se indican los espaciamientos de algunas plantas, usados
comúnmente en el diseño de sistemas de riego por goteo. Las distancias de plantación dependen de la especie
y de la variedad de las plantas.
En general, las líneas de goteros o tuberías laterales se colocan a lo largo de cada hilera de plantas, y la mayoría de
los cultivos necesitan sólo una línea por hilera.
Condiciones Topográficas del Terreno
Las condiciones topográficas del terreno determinan también el tipo de gotero a utilizar.
pendientes superiores al 5% se recomienda usar goteros autocompensados.
En terrenos de
Cuando el terreno es de topografía irregular o con microrefieve, también se recomienda usar goteros
autocompensados.
Calidad del Agua
En los sistemas de riego por goteo es importante conocer la calidad del agua, debido a que los goteros son
muy sensibles al taponamiento por materia orgánica o impurezas presentes en el agua. Lo anterior hace
necesario contemplar la instalación de filtros en el cabezal de control del sistema.
No obstante lo anterior, es conveniente elegir goteros que tengan un bajo riesgo de obstrucción por partículas,
tal como el gotero de laberinto en línea, o goteros de botón autocompensados que pueden operar con aguas de
alta suciedad debido a que tienen autolavado continuo.
Tiempo de Riego Diario
La planificación de un sistema de riego por goteo no puede basarse en un tiempo de r ¡ego de 24 horas por
día. Es conveniente y necesario dejar horas libres sin regar en el día por las siguientes razones:
G
Es probable que en algunos días se produzca un uso consumo del cultivo superior al valor máximo
utilizado en el diseño, debiéndose aumentar la lámina de agua y el tiempo de riego diario.
G
La operación de los equipos de riego por goteo no siempre es perfecta, dado que se pueden producir bajas de
eficiencias en el sistema por muchas razones (obstrucciones, fallas en el bombeo, etc).
G
Pueden ocurrir interrupciones en la operación del sistema, tales como: cortes de energía eléctrica, o
ruptura de una tubería principal o secundaria.
En todo caso, en Chile la Comisión Nacional de Riego, recomienda que el tiempo de riego diario sea 18 horas como
mínimo, en los proyectos que se presentan a los concursos de la Ley N°18.450 de fomento a la inversión privada en
obras menores de riego y drenaje.
Teniendo presente los antecedentes antes señalados es posible seleccionar el tipo de gotero más apropiado
para regar un determinado cultivo en un terreno de condiciones conocidas. Una vez elegido un tipo de gotero,
se conocen su descarga, en f/hora, y su presión de operación, en metros de columna de agua (m.c.a.). De igual
forma es posible elegir el espaciamiento más adecuado entre goteros sobre la línea lateral, teniendo presente
además, que la distancia entre líneas de goteros es igual a la distancia entre hileras de la plantación.
Finalmente, deben establecerse las condiciones en que van a operar las líneas de goteros que consisten en tuberías
de polietfleno con emisores intercalados o insertados en ellas.
A continuación se hace referencia a las condiciones de operación de los goteros de laberinto en línea, que son
los más utilizados.
En base a todos los antecedentes ya señalados, es posible determinar las siguientes condiciones de operación
de los goteros.
G
G
G
Tasa de Aplicación del Riego por Goteo
Cantidad de Horas de Riego de cada Gotero
Número de Unidades a considerar
G
Número de Subunidades a considerar
La tasa de aplicación del riego por goteo (Trg) se determina mediante la siguiente relación:
Trg =
qg
dl ⋅ dg
(mm / hora )
Donde:
qg
: Descarga del gotero (l/hora)
dl
: Distancia entre líneas de goteros o laterales (m)
dg
: Distancia entre goteros (m)
La determinación del tiempo de riego de los goteros (trg) o la cantidad de horas que operarán durante un día
de riego se obtiene aplicando la siguiente relación.
trg =
Hr
Trg
(horas )
Donde:
Hr
: Altura de la lámina real o bruta de riego (mm)
El área a regar debe dividirse en unidades que se rieguen con determinada frecuencia y durante una cantidad
de horas establecidas para cada día. El número de unidades dependerá, por lo tanto, de la frecuencia de riego
y del tiempo de riego diario determinado para los goteros. Estas unidades deben abastecerse con una tubería
principal o matriz, independizándola a través de una válvula de accionamiento manual o preferentemente
eléctrico, de modo que permita operarla en forma independiente y aislarla cuando requiera mantenimiento o
reparaciones.
Una vez establecidas las unidades del área a regar, estas se dividen en subunidades para facilitar la operación
eficiente del sistema. Estas subunidades se abastecen mediante tuberías secundarias o submatrices.
Las válvulas de corta de accionamiento eléctrico, o válvulas solenoide, dan el paso del agua a las distintas
unidades de riego. Cuando dicha unidad está formada por una subunidad, esta válvula eléctrica permite
también regular la presión de entrada a la subunidad de riego. En el caso que la unidad esté formada por
varias subunidades se instalan válvulas de corta, solenoide o de compuerta, en las tuberías secundarias que
distribuyen el agua en cada subunidad para regular la presión de entrada.
La mayoría de los expertos en riego por goteo coinciden en que el número óptimo de subunidades se
determina considerando razones de tipo económico (costo de tuberías, válvulas, etc.) y de operación eficiente
del sistema. El estudio equilibrado de ambas razones dará por resultado la división del área total a regar en
subunidades, de forma y dimensiones adecuadas.
Red de Tuberías
Estando definidas en el párrafo Goteros (Ver página 297), las características técnicas de los goteros a utilizar,
la distancia entre goteros en la tubería lateral, la distancia entre tuberías laterales, la cantidad de unidades y de
subunidades en que se dividirá el área a regar, la ubicación del cabezal de control y de la unidad de bombeo;
es posible diseñar la red de tuberías determinando el diámetro de los tubos, las pérdidas de carga en tuberías y
piezas especiales, y las presiones de operación en los puntos críticos de la red. El diseño de la red de tuberías
debe realizarse de modo que permita una aplicación uniforme del agua mediante goteros, con los menores
costos de tuberías y equipo de bombeo y de operación del sistema. Además, deben definirse los tipos de
tuberías a utilizar y sus presiones de trabajo necesarias.
A continuación se indicarán las normas y criterios más relevantes para el cálculo de las pérdida s de carga en
las tuberías laterales, secundarias y principales.
Las diferencias de descarga de los emisores en una unidad de riego no deben ser superiores al 10% de la
descarga promedio. Por razones prácticas, se supone la descarga promedio como la descarga del gotero a la
presión mínima de diseño. Este criterio de uniformidad se recomienda aplicarlo al diseño de las tuberías, pero
algunos expertos en riegos a presión estiman que también debe cuidarse de no aumentar significativamente
los costos del sistema al aplicarlo.
Diseño de Tuberías laterales:
El diseño de las tuberías laterales o líneas de goteros depende de las condiciones topográfícas del terreno, de
la descarga del gotero y de su espaciamiento. Además, dependerá de la pérdida de carga disponible de
acuerdo al criterio de uniformidad. Aunque los datos nominales de goteros indican una presión de operación
de 1 0 m.c.a., es preferible operarlos en presiones más altas (12 a 15 m.c.a.).
El material utilizado normalmente en estas tuberías es el polietileno que reúne características de larga
durabilidad en condiciones rigurosas de medio ambiente (alta irradiación solar y temperaturas) y de trabajo
(tensiones mecánicas y agresividad química de fertilizantes y otros reactivos). Las tuberías de polietifeno
pueden ser de los siguientes diámetros nominales: 12 mm, 16 mm y 20 mm.
El cálculo de las pérdidas de carga que se producen en estas tuberías depende del tipo de gotero que se
intercala o inserta en ellas. Los fabricantes de goteros entregan gráficos y tablas de cálculo para determinar
las descargas de goteros a distintas presiones de trabajo, la longitud máxima recomendada para líneas de
goteros en función de la pendiente del terreno y de la variación de flujo considerada, y la pérdida de carga en
la línea de goteros en función de la longitud de la línea y de la distancia entre goteros.
Diseño de Tuberías secundarias:
El diseño de las tuberías secundarias de las cuales se derivan las tuberías laterales dependerá de la distancia
entre líneas de goteros y del caudal total de descarga de dichas líneas en los puntos de derivación. Además,
dependerá de la pérdida de carga disponible de acuerdo al criterio de uniformidad.
El material utilizado normalmente en estas tuberías es el PVC con presiones de trabajo de 4 kg/cm2 y también
de 6 kg/cm2 . Los diámetros nominales de tuberías más utilizados son de 32 a 200 mm. Estas tuberías tienen
un largo estándar de 6 m.
Normalmente, se diseñan submatrices de diámetros variables (telescópicas), de modo de optimizar
económicamente el costo de los materiales y equipos.
Las pérdidas de carga que se producen en tuberías de PVC se determinan mediante la fórmula de Hazen &
Williams (Ver Anexo Capítulo VI).
Cuando se utilizan tuberías secundarias de un sólo diámetro, los tramos que tienen derivaciones laterales, se
pueden calcular utilizando la fókmula de Christiansen detallada en el párrafo de Diseño de Tuberías Laterales
(Ver página 253) del CapítuloVI. En forma similar a lo indicado en dicho párrafo se pueden calcular las
pérdidas de carga producidas por válvulas de corta, válvulas reguladores de presión, piezas especiales de
unión y otros elementos de la red de tuberías.
Diseño de la Tubería principal
La tubería principal, en general, no tiene derivaciones y se calcula con el caudal total que ocurre al estar
descargando todos los goteros de una unidad. El material de estas tuberías es normalmente el PVC,
utilizándose también tuberías de polietifeno y de asbesto cemento.
Para el cálculo de las pérdidas de carga que se producen en estas tuberías se pueden utilizar las fórmulas de
Hazen & Williarns, Scobey y de Prandtl-Colebrook señaladas en el Anexo del Cap.VI.
Finalmente, cabe señalar que el diseño de las tuberías principal y secundarias se puede realizar utilizando
programas computacionales, que entregan una solución económica, tomando en cuenta los puntos de
operación de la bomba, con las presiones y caudales que ella entrega al sistema.
El procedimiento utilizado en el cálculo de líneas de riego de polietileno con los emisores y submatrices de
PVC es el método gráfico denominado POLIPLOT, que permite definir los diámetros de las tuberías en base
al comportamiento de pérdidas de carga por roce para cada una de ellas, teniendo en cuenta las múltiples
salidas de agua, superponiéndolo con su perfil topográfico, el cual es evaluado de manera de tener un
diferencia¡ de presión inferior al aceptado en el bloque de riego.
El software WCADI generaliza internamente éste método gráfico en relación a las líneas de riego o laterales,
y submatrices.
El cálculo del equipo de bombeo y de la red principal o matriz, se ejecuta en base a métodos de programación
matemática que encuentra la solución más óptima, desde el punto de vista económico, y sobre una topografía
dada, restringidas a las condiciones de las tuberías existentes en el mercado y a las normas hidráulicas
establecidas como velocidades máximas, cálculo de pérdidas de carga, curva analítica de descarga de los
emisores, etc.
En consecuencia, en cada tramo de tubería, las pérdidas de carga se calculan según la fórmula de Hazen &
Williams (Ver Anexo Capítulo VI).
Cabezal de Control
El diseño de los elementos del cabezal de control dependerá de los requerimientos de control de tiempos de
riego o volúmenes de agua, regulación de presión, filtraje del agua y de control y dosificación de fertilizantes
o pesticidas.
En instalaciones pequeñas, el funcionamiento de la unidad de bombeo y el comando de todos los equipos y
elementos de la instalación suele hacerse en forma manual. En las instalaciones de importancia es más
frecuente el uso de programadores que se encargan de ordenar la puesta en marcha parada de la unidad de
bombeo, y de conducir el agua a las tuberías secundarias y laterales mediante la apertura de válvulas
eléctricas gobernadas a distancia. El reloj control del programador para la automatización del riego y el
retrofavado de filtros, junto con las válvulas solenoides y la red eléctrica de comando se deben estudiar en
cada caso particular, debido que existen elementos de diversas procedencias y de diferentes características
técnicas.
El número de unidades de filtros depende del caudal, en m3/hora, que se debe filtrar y de la capacidad de
filtración de cada unidad. En el diseño del sistema se puede considerar las siguientes pérdidas de carga
adicionales de presión: 5 m para filtros de malla y 10 m para filtros de arena con malla. Tanto los tipos de
filtros a utilizar como los inyectores de fertilizantes deben seleccionarse también en cada caso particular, en
base a los equipos disponibles en el mercado y con la asesoría técnica de las empresas proveedoras.
Unidad de Bombeo
En el Capítulo IV se han señalado las normas y criterios para el diseño de instalaciones de riego con elevación
mecánica, las cuales son aplicables a la selección y determinación de las características técnicas de la unidad
de bombeo de sistemas de riego por goteo, si ella es necesaria.
El caudal de diseño de la unidad de bombeo corresponde a la suma de las descargas de los goteros de una
unidad de riego del área a regar. La altura manométrica total para el diseño de la unidad de bombeo debe
incluir los siguientes requerimientos de presión:
G
G
G
Presión a la entrada de las tuberías laterales, más alejados de la Unidad de bombeo o de las más altas.
G
Pérdidas de presión en filtros, inyectores, válvulas y otros elementos del cabezal de control.
Pérdidas de presión en tuberías secundarias y principales.
Pérdidas de carga de reguladores de presión, válvulas, medidores de caudal, piezas especiales y otros
elementos de la red de tuberías.
G
G
G
Pérdidas de presión en las tuberías y piezas especiales en la unidad de bombeo.
Pérdida de presión en la bomba por la caída de eficiencia durante el tiempo hasta su reparación.
Diferencia de nivel entre el nivel mínimo de agua en la aspiración de la bomba y el punto de entrada al
lateral más alejado o más alto de la red.
El tipo de unidad de bombeo a utilizar depende principalmente de la energía disponible en el predio, ya sea
eléctrica o a explosión, por combustión interna en motores diesel o a gasolina.
D. DISPOSICIONES TIPICAS DE LA OBRA
Los sistemas de riego por goteo se aplican con ventajas sobre los sistemas tradicionales, especialmente en
plantaciones frutícolas. Por esta razón, se han establecido dos disposiciones típicas de interés, dentro del
rubro frutícola, que son las siguientes:
G
G
Parronales de Vid de Mesa en la Zona Norte (25,20 ha).
Frutales de Hoja Caduca en la Zona Centro Sur (11,52 ha).
El nivel tecnológico alcanzado en la III Región de Chile para el riego de parronales de vid de mesa, en terrenos
difíciles para implementar sistemas de riego tradicionales, se debe a la alta rentabilidad por hectárea que se puede
obtener. Según estadísticas de CIREN - CORFO (1982), el tamaño promedio de un parronal en la zona norte es de
25 ha, donde el mayor número de explotacionesdeesterubroseencuentra en un rangode 12 a 50 ha cultivadas. Por
estas razones se estableció la primera disposición típica.
La segunda disposición típica se refiere al riego por goteo de frutales de hoja caduca, tales como manzanos,
ciruelos, duraznos y nectarinas, los cuales tienen requerimientos de agua similares en la zona centro sur. De
acuerdo a la información registrada por CIREN - CORFO en 1982, el mayor número de explotaciones que
incluían los rubros anteriormente mencionados señalan un huerto promedio de entre 11 y 22 ha, donde los
huertos de mayor tamaño son de 120 ha.
Planos de las Obras Tipo
Las disposiciones típicas establecidas de las instalaciones de riego por goteo están detalladas en los planos de
las Figuras VII-07 y VII-08.
A continuación se detallarán los resultados de los cálculos del diseño de estos sistemas de riego.
Riego de Parronales de Vid de Mesa, en la Zona Norte
En esta disposición típica se ha considerado el riego de parronales de vid de mesa, en la Zona Norte, en una
superficie de 25,2 ha.
Considerando la evapotranspiración potencial determinada para la localidad de Copiapó por el método de
Penman, se determinó el uso consumo máximo del cultivo (ET), para el mes de enero, resultando 4,6 mm/día
(ETP = 203 mm/mes y Kc = 0,70).
En base a las propiedades físicas e hídricas del tipo de suelo considerado (franco arcilloso), se determinó una
altura de lámina de agua neta de 21 mm, la cual se debe reponer en cada riego. Considerando los valores de
esta lámina y del uso consumo máximo de 4,6 mm/día, se obtuvo una frecuencia de riego de 5 días. Sin
embargo, los expertos de riego por goteo recomiendan usar frecuencias menores, por lo tanto se adoptó una
frecuencia de riego (Fr) de 3 días.
La altura de lámina de agua bruta o real (Hr) se obtuvo mediante la siguiente relación:
Hr =
ET ⋅ Fr ⋅ fr
ηg
(mm)
Donde:
ET
: 4,6 mm/día
Fr
: 3 días
fr
: 7/6 (riego durante 6 días a la semana)
ηg
: Eficiencia riego por goteo = 0,90
Luego, Hr resultó igual a 17,9 mm.
En base a todos los antecedentes conocidos del tipo de plantación, textura del suelo, calidad de agua, etc., se
decidió utilizar goteros de laberinto en línea, de 4 l/hora, espacíados a 1 m.
El espaciamiento de la plantación considerado es el siguiente: 3,5 m entre hileras y 3,5 m entre plantas.
La tasa de aplicación (Trg) de agua de los goteros se determinó mediante la siguiente expresión:
Trg =
qg
dl ⋅ dg
(mm / hora )
Donde:
qg
: Descarga de gotero = 4 l/hora
dl
: Distancia entre tuberías laterales o líneas de goteros= 3,5 m
dg
: Distancia entre goteros = 1 m
Luego, resulta una tasa de aplicación de 1,14 mm/hora
De acuerdo a los resultados anteriores, el tiempo de riego de los goteros resulta igual a 15,7 horas (17,9 mm
dividido por 1,14 mm/hora).
En base a la forma y dimensiones del área a regar, el espaciamiento de la plantación, la frecuencia de riego
establecida y el tiempo de riego de los goteros se decidió dividir el área de riego en tres unidades iguales, de
240 m de ancho por 350 de longitud (8,4 ha netas de riego). A su vez estas unidades se dividieron en dos
subunidades de 120 x 350 m. De esta manera, en un día se regará solamente una unidad y con una frecuencia
de riego cada tres días.
De acuerdo a las recomendaciones de expertos en riego por goteo se estableció una presión mínima de entrada
a la línea de goteros de 1 2,5 m.c.a. y aceptado el criterio de uniformidad de las descargas, se consideró un
20% de dicha presión mínima como pérdida de carga disponible para el diseño de las tuberías laterales y
secundarias.
En consideración a lo anterior, se eligió un gotero de 4 l/hora intercalado en tubería lateral de 16 mm de diámetro
y se determinó un largo de lateral de 60 metros, utilizando el gráfico de pérdidas de cargas respectivo (IN-LINE
DRIPPER 164, NETAFIM). En dicho gráfico, para 60 m de longitud de lateral y goteros a 1 m de distancia,
resulta una pérdida de carga de 1 m en el lateral.
Si se considera que en cada punto de la tubería secundaria hay dos arranques de tuberías laterales, el caudal total
de goteros (Ql) en dicho nudo es el siguiente:
Ql = ng * qg
(l/hora)
Siendo:
ng
qg
: Número de goteros en 120 m de laterales = 121
: Descarga de gotero = 4 l/hora
Luego, Ql es igual a 484 l/hora
Por otra parte, el número de líneas de goteros o laterales en cada subunidad es 101 (350 m/3,5 m más 1
lateral), resultando un caudal total de 48.884 l/hora (13,6 l/s) a la entrada de la tubería secundaria de la
subunidad.
Considerando el criterio de uniformidad (variación de descargas de goteros no superior al 10% de la descarga
para presión mínima), se determinó que la tubería secundaria que abastece a las líneas de goteros en la
subunidad debía tener dos tramos con distintos diámetros, en la forma siguiente:
Primer tramo
: D = 140 mm,
Segundo tramo
: D= 110 mm, L=270 m.
L = 80 m.
Terminado el cálculo de las tuberías laterales y secundarias en las subunidades, se procedió a determinar los
diámetros en las tuberías principales de transporte de agua que abastecen una unidad, los cuales se indican en
el plano de la Fig. VII-07. El caudal de diseño para dichas tuberías es de 97.768 l/hora (27,2 l/s), el cual
corresponde también al caudal de diseño para los elementos del cabezal de control.
En esta disposicion típica se ha considerado un abastecimiento de agua gravitacional, desde una fuente
ubicada a 288 m del cabezal de control, la cual está a un nivel suficiente para entregar la presión necesaria al
sistema.
La presión manométrica mínima que debe tener el sistema a la salida del cabezal de control es de 13,6 m.c.a.
y la pérdida de carga de diseño del sistema de filtración es de 10 m.c.a. Por lo tanto, el desnivel disponible de
la fuente de agua debe proporcionar una presión manométrica mínima de 25 m.c.a. a la entrada del cabezal de
control considerando otras pérdidas de presión en el cabezal.
Riego de Frutales de Hoja Caduca en zona centro sur
Esta disposición típica consiste en un sistema de riego por goteo de frutales de hoja caduca en la Zona Centro
Sur, de una superficie de 11,52 ha.
Para esta plantación, el uso consumo máximo del cultivo, para el mes de enero, resultó igual a 4,41 mm/día
(ETP = 152 mm y Kc = 0,9). Se consideró una zona cercana a la localidad de San Fernando.
En base a las características físicas e hídricas de los suelos a regar (arcillosos), se determinó la altura de
lámina de agua neta que se debe reponer en cada riego, la cual resultó igual a 21 mm. Con esta altura de
lámina y el valor del uso consumo determinado, se obtuvo una frecuencia de riego de aproximadamente 5
días; sin embargo, se consideró para el diseño una frecuencia de riego de 2 días de acuerdo a las
recomendaciones de los expertos.
De esta manera, la altura de lámina de agua bruta o real (Hr) es igual a 11,43 mm, considerando regar durante
6 días a la semana y con una eficiencia de riego por goteo de 90%.
En base a las necesidades de agua y de riego del cultivo y a los antecedentes disponibles del tipo de
plantación, espaciamientos, textura de suelo y calidad del agua, se eligió el tipo de gotero para utilizarlo en
este sistema. Se utilizará un gotero de laberinto en línea, de 4 l/hora, espaciado a 1,5 m en la tubería lateral.
El espaciamiento de la plantación es la siguiente: 5 m entre hileras de árboles y 5 m entre árboles. Luego, la
distancia entre líneas de goteros o de tuberías laterales será de 5 m.
En consideración a lo anterior, la tasa de aplicación de agua de los goteros será de 0,533 mm/hora al
considerar una descarga de 4 l/hora y distancias entre laterales y goteros de 5 m y 1,5 m respectivamente.
En base a lo anterior, el tiempo de riego de los goteros será de 21,4 horas, considerando una lámina de agua
bruta de 11,43 mm y una tasa de aplicación de 0,533 mm/hora. Este tiempo de riego es aceptable.
Considerando la forma y dimensiones del área a regar, la frecuencia de riego, el tiempo de riego de los
goteros y el espaciamiento de la plantación, se decidió dividir el área de riego en solamente dos unidades.
Estas unidades serán de 160 m de ancho por 360 m de longitud, con un área útil de 5,76 ha. A su vez, estas
unidades se subdividieron en tres módulos de 160 x 120 m, para efectos de explotación más eficiente del
huerto de frutales. Cada unidad se regará en un día y con una frecuencia de riego cada dos días.
Para el diseño de las tuberías laterales se consideró el terreno sin pendientes y se aplicó el criterio de uniformidad
de la descarga de los goteros, considerando una presión mínima de entrada al lateral de 12,5 m.c.a.
De esta manera, se eligió un gotero intercalado en una línea de 16 mm de diámetro y con una longitud de
lateral de 80 m.
Utilizando el gráfico de pérdidas de carga para este tipo de gotero (IN-LINE DRIPPER 164, NETAFIM), se
obtiene una pérdida de 1 m para una longitud de lateral de 80 m y con un espaciamiento entre goteros de 1,5
m.
Considerando que en cada nudo de la tubería secundaria hay dos arranques de líneas de goteros, el caudal (Ql)
en ese nudo es el siguiente:
Ql = ng * qg
Siendo:
ng
qg
(l/hora)
: Número total de goteros en los laterales = 1 08
: Descarga del gotero = 4 l/hora
Luego Ql es igual a 432 l/hora y el caudal total de entrada a la cañería secundaria es de 32.400 l/hora
l/seg), considerando 25 líneas laterales por cada módulo, o sea 75 líneas de goteros totales por unidad.
(9
En base a lo anterior se calcularon las líneas secundarias que distribuyen el agua a los laterales de cada
unidad. El diámetro de las tuberías secundarias más conveniente resultó igual a 110 mm, en tubería de
PVC, Clase 4. Además, con el caudal de diseño de 9 l/seg se calcularon los diámetros de las tuberías
secundarias que abastecen a las unidades y el diámetro de la tubería principal del sistema, los cuales se
indican en el plano de la Fig. VII-08.
Para el comando del sistema y para posibles aislamientos de cada unidad, se contempló colocar válvulas de
corta de accionamiento eléctrico en el nudo en que la tubería principal entrega el agua a las tuberías
secundarias.
El caudal de diseño de la unidad de bombeo es de 9 l/seg y la altura manométrica de diseño se consideró
igual a 32 m.c.a. Esta altura manométrica está compuesta de las presiones necesarias para el funcionamiento
de los goteros, para cubrir las pérdidas de carga en las tuberías, válvulas y piezas especiales de la red, para
dar la presión necesaria al sistema de filtros y para cubrir las pérdidas de presión en el cabezal de control y
la unidad de bombeo. Además, incluye la altura geométrico de elevación entre el nivel mínimo del agua en
la aspiración de la bomba y el nivel del gotero más alto del sistema.
La motobomba necesaria para operar este sistema de riego por goteo resultó ser la siguiente:
Motobomba Vogt, modelo N 625/170 o similar, con motor eléctrico trifásico de 7,5 HP (2.900 r.p.m.), para
elevar un caudal de 9 l/seg a una altura manométrica de 32 m.c.a.
Dado que se trata de una unidad de bombeo de poca potencia, se consideró solamente la instalación eléctrica
en baja tensión. Además se consideró la construcción de una caseta para la motobomba y el cabeza¡ de
control.
Especificaciones de las Obras Tipo
Riego por Goteo en Parronales
Gotero
El emisor seleccionado es un gotero de laberinto en línea, de 4 l/hora, espaciado cada 1 m en tubería de 16
mm de diámetro. La presión de operación mínima para entregar 4 l/hora es de 10,3 m.c.a. la cual se satisface
en el sistema diseñado.
Red de Tuberías
Las tuberías laterales o líneas de goteros se diseñaron en tuberías de polietileno, de 16 mm de diámetro.
Las tuberías secundarias y principales se consideraron en PVC, Clase 4, de diámetros nominales de 110, 140,
160 y 200 mm.
Además, se consideraron válvulas de corta, de comando a distancia, tipo solenoide, de 4" de diámetro, para
automatizar la operación del sistema. Estas válvulas serán instaladas en cámaras para protegerlas de las
maniobras de maquinarias agrícolas.
Cabezal de Control
Para el comando estomático del sistema se consideró un reloj programador simple marca NELSON, modelo
8425, para la automatización de cinco zonas.
En la zona de Copiapó, el agua de riego requiere de un cuidadoso proceso de filtraje, dado que contiene una
gran cantidad de sólidos inertes en suspensión. Además, los suelos de la zona norte poseen una fertilidad
natural baja.
En consideración a lo anterior, el cabezal de control cuenta con un inyector de fertilizantes marca Repco,
modelo IF2HP, de 2 HP trifásico e inyección de 4,5 l/min con CDT hasta 54 m.c.a.; y tiene cuatro filtros de
32" automático, con capacidad para filtrar 1.680 l/min. Los filtros de arena se consideraron del tipo Repco,
modelo 322A, que incluye: válvula de retrolavado, tablero de retrofavado con pedestal y filtro de mafia.
Se consulta una caseta protectora para instalar el cabezal de control.
Fuente de Agua
El sistema operará gravitacionalmente, sin requerir energía adicional, debido a que la presión se producirá por
la diferencia de niveles entre la fuente de agua y el cabezal de control. Esta situación es frecuente en los
valles del norte, debido a la topografía del terreno.
En la fuente de agua se construirá un decantador de 50 m de largo por 2 m de ancho y 1 m de profundidad.
La conducción del agua desde la fuente hasta el cabezal de control se considera en tubería PVC, Clase C-4, de
200 mm de diámetro y 288 m de longitud.
Riego por Goteo en Frutales de Hoja Caduca
Gotero
El emisor seleccionado es un gotero de laberinto en línea, de 4 l/hora, espaciado cada 1,5 m entubería de 16 mm de
diámetro.
La presión en el sistema satisface los requerimientos de presión para el funcionamiento de este gotero (10,3
m.c.a.).
Red de Tuberías
Las tuberías laterales que contienen a los goteros se diseñaron en tubería de polietifeno de 16 mm de
diámetro.
Las tuberías secundarias y principales se consideraron en PVC, clase 4, de diámetros nominales de 110, 140 y
160 mm.
Además, se consideraron válvulas de corta, de comando a distancia, tipo solenoide, de 4" de diámetro, para
automatizar la operación del sistema. Estas válvulas irán instaladas en cámaras para su protección.
Cabezal de Control
Para el comando automático del sistema se consideró un reloj programador simple marca NELSON, modelo
8425, para la automatización de cinco zonas.
El sistema de filtraje estará compuesto de dos filtros de acero tipo Repco, modelo 322A, de 32" automático,
con capacidad para filtrar 840 l/min. Los filtros de arena incluyen: válvula de retrofavado, tablero de
retrolavado con pedestal y filtro de mafia.
El cabezal tendrá un inyector de fertilizantes marca Repco, modelo IF2HP, de 2 HP trifásico e inyección de
4,5 l/min con CDT hasta 54 m.c.a.
Se consulta una caseta protectora para instalar el cabezal de control y la unidad de bombeo.
Unidad de Bombeo
La unidad de bombeo incluye el grupo motobomba, la cañería de aspiración con válvula de pie y colador, las
válvulas de retención y de corta en la descarga y una unión extensible para desarmar la interconexión
hidráulica. Además, incluye el tablero eléctrico de comando y fuerza, y todas las canalizaciones y líneas
eléctricas de baja tensión.
La unidad de bombeo seleccionada es una motobomba Vogt, modelo N°625/170 o similar, con motor
eléctrico trifásico de 7,5 HP (2.900 r.p.m.) para elevar un caudal de 9 l/seg a una altura manométrica de 32
m.c.a.
E. CUBICACIÓN DE LAS OBRAS TIPO
En base a los planos de las obras tipo incluidos en las Figuras VII-07 y VII-08, y a las especificaciones de
ellas, se cubicaron todos los elementos que las componen. Estas cubicaciones se incluyeron en los
presupuestos VII F-01 y VII F-02 de las respectivas disposiciones típicas.
F. COSTOS DE INVERSION DE LAS OBRAS TIPO
Presupuestos de Costos de Inversión
Los costos de inversión de las obras tipo se incluyen en los presupuestos VII F-01 y VII F-02 del Anexo. Los
precios unitarios se expresan en dólares americanos equivalentes al cambio oficial del dolar observado del día
31 de Agosto de 1995 (1 US$ = 5395,53), no incluyen el Impuesto al Valor Agregado, IVA.
Estos costos de inversión no incluyen utilidades, gastos generales e imprevistos. El costo de diseño,
supervisión y puesta en marcha de la instalación constituye una estimación dado la gran variabilidad que
presenta el mercado.
Curvas de Costos
En las Figuras VII-09, VII-10 y VII-11, se incluyen las curvas de costos refenciales de sistemas de riego por
goteo diseñados para ser instalados en las regiones IV, V y VII. Estas curvas no incluyen: costo de
excavación y relleno de zanjas y costo de estudio de suelos y topografía.
Se puede observar que las curvas de las Regiones IV y V son similares y la curva de la VII Región es
diferente a las anteriores debido al espaciamiento de las plantaciones consideradas, especialmente frutales.
G. COSTOS ANUALES
Los costos anuales de un sistema de riego por goteo son los siguientes: costos anuales de operación, costos
anuales de mantenimiento y costos anuales de reposición.
Costos anuales de operación
Personal e lnsumo
Los costos anuales de personal para operar los sistemas de riego por goteo, incluyendo los insumos de
operación, se pueden estimar en un 1 % del costo de la inversión.
Energía
Los costos anuales de energía eléctrica o de combustible se deben calcular en base a la potencia de los equipos de
las unidades de bombeo y a las horas de operación anual de dichos equipos. Para determinar estos costos anuales
se deberá aplicar lo indicado en los párrafos Costos de Operación para Instalaciones con Motor Eléctrico (Ver
página 197) y Costos de Operación para Instalaciones con Motores a Combustión Interna (Ver página 197) del
Capítulo IV.
Lubricantes
Para deteminar los costos anuales de lubricantes, aceites y grasas, se deberá aplicar lo indicado en el párrafo
Lubricantes (Ver página 198) del Capítulo IV.
Costos Anuales de Mantenimiento
Los costos anuales de mantenimiento de una instalación de riego por goteo se pueden estimar en un 2% del
valor total de la inversión en equipos e instalaciones hidráulicas y en un 1% del valor de la instalación
eléctrica en baja tensión, si es el caso.
Costos Anuales de Reposición
Para establecer los costos anuales de reposición es necesario conocer la vida útil de cada uno de los
componentes de un sistema de riego por goteo.
En el Cuadro VII G-01 del Anexo se indica la vida útil de los elementos principales de un sistema de riego
por goteo.
ANEXOS
Cuadro VII B-01
Descarga de goteros de laberinto en línea, para 4 l/hora
(atm)
0.50
1.00
1.25
1.50
2.00
Presión de Operación
(m.c.a.)
5.00
10.00
12.50
15.00
20.00
Diámetro Lateral 12 mm
Descarga Gotero (l/h)
2.83
4.00
4.47
4.90
5.66
Diámetro Lateral 16 mm
(Descarga Gotero (l/h)
2.79
3.95
4.42
4.84
5.59
Fuente: Ingeniero Agrónomo Sr. Zvi Lavi, Jefe de Departamento de Eficiencia de Irrigación, Comisión de Aguas,
Ministerio de Agricultura, Israel.
Cuadro VII C-01
Distancia entre goteros y caudales de goteros recomendados para distintos tipos de suelos y distancia
entre líneas
Tipo de Suelo
0.5-1
Arcilloso
Distancia entre goteros (m)
Caudal gotero (l/h)
Franco
Distancia entre goteros (m)
Caudal gotero (l/h)
Arenoso
Distancia entre goteros (m)
Caudal gotero (l/h)
Distancia entre Líneas (m)
1-2
2-4
4-6
0.50
2
1.00
4
1.25
4
1.25
4
0.40
2
1.00
2
1.00
4
1.00
4
0.30
2
0.60
2
0.80
2
1.00
4
Fuente: Manejo de Riego por Goteo, Eliezer Keimesles, Revista Tecnológica y Agricultura N°17, Sociedad
Industrial Pizarreño.
Cuadro VII C-02
Espaciamiento de Plantaciones
Cultivo
Distancia entre Hileras
Distancia entre Plantas
(m)
(m)
2-8
4-8
Frutales Hoja Caduca
3-6
5-7
Frutales Hoja Perenne
2-3
2-4
Vid
1
1-2
Tomates
1
1-2
Hortalizas Varias
Fuente: Fundamentos y Diseño de Sistemas de Riego, Luis A., Gurovich, 1985
Cuadro VII G-01
Vida útil de elementos de riego por goteo
Obra o elemento
Tuberías de polietileno
Tuberías de PVC
Goteros
Filtros
Inyector de fertilizantes
Bombas centrífugas (1.500 horas al año)
Motores eléctricos
Motores a bencina (ajuste cada 1000 horas)
Motores diesel
Instalaciones eléctricas
Interconexiones hidráulicas de bombas
Obras civiles de hormigón o albañilería
Compuertas
Programadores
Válvula eléctrica
Vida Util
(años)
10
15-20
10-15
10
3-4
10
20
4
15
33
33
40
20
10-15
40
Presupuesto VII F-01
Parronales de vid de mesa zona norte (25,2 ha)
Item
Designación
Unidad
Cantidad
Precio
Unitario
Sub-Total
Costo US$
I.
I.1
I.2
I.3
I.4
I.5
II.
II.1
II.2
III.
III.1
III.2
IV.
IV.1
IV.2
IV.3
EQUIPO DE RIEGO
Línea de Riego
Gotero en Línea, 4 l/h, 16 mm
Tuberías laterales, polietileno VINILIT, diámetro
16 mm
Collares de Conexión
Red Hidráulica
Tubería principal: PVC C-4, D = 200 mm
Tuberías secundarias: PVC C-4, D = 160 mm
PVC C-4, D = 140 mm
PVC C-4, D = 110 mm
Conducción de agua desde la fuente al cabezal,
PVC C-4, D = 200 mm
Piezas especiales PVC
Válvulas
Válvula solenoide, D = 4” REPCO
Válvula de corta, D = 3”
Centro de Control
Programador 5 zonas, Tipo NE-R8425
Cabezal de 2 Filtros 32” autom., Tipo AR-322ª
Inyector de Fertilizante de 2 HP, trifásico
Cableado
Alambre eléctrico 1,5 mm
Alambre eléctrico 2,5 mm
Tubo Conduit PVC 20 mm
SUB TOTAL
INSTALACION EQUIPO DE RIEGO
Excavación y relleno de zanjas
Armado de cabezal y colocación de tuberías
SUB TOTAL
CONSTRUCCION DE OBRAS ANEXAS
Decantador en la fuente
Caseta protectora cabezal y cámaras de válvula
SUB TOTAL
GENERALES
Transporte de materiales
Topografía y estudios de suelos
Diseño, Supervisión y Puesta en marcha de la
Instalación
SUB TOTAL
COSTO TOTAL
N°
m
73326
72720
0.14
0.16
10265.64
11635.20
N°
1212
0.50
606.00
m
m
m
m
m
804
198
702
1620
288
7.36
4.77
3.63
2.26
7.36
5917.44
944.46
2548.26
3661.20
2119.68
Gl
1
1966.70
1966.70
N°
N°
3
3
289.18
52.22
867.54
156.66
N°
N°
N°
1
2
1
100.87
4277.60
875.15
100.87
8555.20
875.15
m
m
m
348
2664
1332
0.11
0.19
0.31
38.28
506.16
426.24
51190.68
Gl
Gl
1
1
20024.68
12105.32
20024.68
12105.32
32130.00
Gl
Gl
1
1
2000.73
1033.80
2000.73
1033.80
3034.53
Gl
Gl
Gl
1
1
1
1511.90
887.92
3822.84
1511.90
887.92
3822.84
US$
6222.66
92577.87
Presupuesto VII F-02
Frutales Hoja Caduca zona centro-sur (11,52 ha)
Item
Designación
Unidad
Cantidad
Precio
Unitario
Sub-Total
Costo US$
I.
I.1
I.2
I.3
EQUIPO DE RIEGO
Línea de Riego
Gotero en Línea, 4 l/h, 16 mm
Tuberías laterales, polietileno VINILIT, diámetro
16 mm
Collares de Conexión
N°
m
16200
24000
0.14
0.16
2268.00
3840.00
N°
300
0.50
150.00
m
m
m
m
Gl
54
126
366
942
1
4.77
4.77
3.63
2.26
382.96
257.58
601.02
1328.58
2128.92
382.96
N°
2
289.18
578.36
Válvulas
Válvula solenoide, D = 4” REPCO
N°
N°
N°
1
1
1
100.87
4277.60
875.15
100.87
4277.60
875.15
Centro de Control
Programador 5 zonas, Tipo NE-R8425
Cabezal de 2 Filtros 32” autom., Tipo AR-322ª
Inyector de Fertilizante de 2 HP, trifásico
N°
Gl
1
1
637.83
303.39
637.83
303.39
m
m
240
60
0.11
0.32
26.40
19.20
Red Hidráulica
Tubería principal: PVC C-4, D = 160 mm
Tuberías secundarias: PVC C-4, D = 160 mm
PVC C-4, D = 140 mm
PVC C-4, D = 110 mm
Piezas especiales PVC
I.4
I.5
I.6
Unidad de Bombeo
Motobomba Vogt, Modelo N625/170
Fittings de succión y descarga
II.
II.1
II.2
III.
III.1
III.2
IV.
IV.1
IV.2
IV.3
Cableado
Alambre eléctrico 1,5 mm
Tubo Conduit PVC 20 mm
SUB TOTAL
INSTALACION EQUIPO DE RIEGO
Excavación y relleno de zanjas
Armado de cabezal y colocación de tuberías
SUB TOTAL
CONSTRUCCION DE OBRAS ANEXAS
Caseta protectora cabezal y unidad de bombeo y
cámaras de válvulas
Instalación eléctrica en baja tensión
SUB TOTAL
GENERALES
Transporte de materiales
Topografía y estudios de suelos
Diseño, Supervisión y Puesta en marcha de la
Instalación
SUB TOTAL
COSTO TOTAL
17775.86
Gl
Gl
1
1
7660.47
5533.86
7660.47
5533.86
13194.33
Gl
Gl
1
1
1033.80
1605.44
1033.80
1605.44
2639.24
Gl
Gl
Gl
1
1
1
353.96
553.99
1747.58
353.96
553.99
1747.58
US$
2655.53
36264.96
Capítulo VIII
Sistemas de Riego por Microaspersión
A. DEFINICION DE LA OBRA
Los sistemas de riego por microaspersión y microjets consisten en la aplicación del agua de riego como una
lluvia de gotas finas a baja altura. El agua se distribuye a través de una red de tuberías y es aplicada a las
plantas mediante microaspersores o microjets, que dan un aojamiento en forma localizada. La diferencia
entre microaspersoresy microjets es que en los primeros el chorro de agua va rotando y en los últimos es
fijo o de abanico.
Las descargas normales de un microaspersor o microjet son altas (caudales de 25 a 120 l/h) y los sistemas se
diseñan para realizar riegos frecuentes.
Las principales ventajas del sistema son las siguientes:
1.
Se pueden aplicar caudales importantes a baja presión (15 a 20 m.c.a.), lo que disminuye el costo total del
sistema.
2.
Se aplica el agua en forma localizada sobre la zona de las raíces del cultivo, por lo cual aumenta la
eficiencia de aplicación del riego. El microjet tiene un diámetro de aojamiento pequeño (menor a 8,5 m).
3.
Este sistema tiene una eficiencia de aplicación de 85%, debido a que se administran caudales controlados
por el cabezal de control; por lo tanto, las pérdidas por escurrimiento superficial son mínimas. Además,
se pueden diluir fertilizantes y pesticidas en los volúmenes de riego, ya que son cantidades programadas.
4.
En cultivos con riego por microaspersión o microjets, disminuye la expansión de las malezas, debido a
que el agua es aplicada en forma localizada. En consecuencia, hay un ahorro de mano de obra al
disminuir las labores de desmalezamiento.
5.
El costo de la red de tuberías es menor que en riego por aspersión y similar al riego por goteo, dado que
se administran caudales medios (25 a 120 l/h), a menor presión que la aplicada en aspersión.
6.
El porcentaje de área bajo riego recomendado para este sistema es de un 50% a un 75%,el cual depende
del emplazamiento del emisor y del diámetro de cobertura efectivo, es decir depende de la distancia entre
emisores contiguos sobre el lateral, distancia entre laterales contiguos, el ángulo cubierto por el emisor y
el diámetro de cobertura del emisor. Si estos porcentajes recomendados se excedieran se podrá variar la
condición de operación del emisor,cambiar su boquilla o aún seleccionar un emisor diferente.
Las principales limitaciones del sistema son las derivadas de su costo de inversión, dado que se requiere
generalmente de un microaspersor o microjet por planta.
B. CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA OBRA FISICA
Un equipo de riego por microaspersión o microjets está constituido por los siguientes elementos:
G Unidad de Bombeo
G Cabezal de Control
G Red de Tuberías
G Microaspersores o Microjets
Unidad de Bombeo
En general, las unidades de bombeo están constituidas por bombas centrífugas y motores eléctricos o a
combustión interna. Para las unidades de bombeo de sistemas de riego por microaspersión es válida la
descripción indicada en el párrafo Unidad de Bombeo (Ver página 240) del Capítulo VI, Sistemas de Riego
por Aspersión.
Cabezal de Control
El cabezal de control tiene las mismas características que las indicadas para los sistemas de riego por goteo;
por lo tanto, no se hará referencia sobre éstos componentes que ya han sido descritos en la sección
Características Técnicas de la Obra Física (Ver página 286) del Capítulo VII. Solamente debe indicarse que
cuando se usan microjets de caudales mayores a 50 l/hora no es necesario efectuar una filtración muy rigurosa
del agua.
Red de Tuberías
La red de tuberías de este sistema de riego tiene las mismas características que se indicaron para el sistema de
riego por goteo.
Microaspersores y Microjets
Los sistemas de riego por microaspersión pueden ser fijos o rotatorios. La microaspersión fija (jet) puede ser
de chorro fijo (hidrojet) o de abanico (fan jet). En la microaspersión rotatoria se usan microaspersores.
Los microaspersores básicamente son boquillas, compuestas de una sola pieza de polímero, sujeta a un
soporte que la eleva a una altura de 10 a 20 cm sobre el suelo (Ver Fig. VIII-01).
Las áreas de aojamiento de un microaspersor pueden ser de 360°, 300°, 270°, 180°, 90°, ó 40°, lo cual es de
gran utilidad. Así, por ejemplo, con una boquilla de 300° se tiene un aojamiento casi circular y del área de
aojamiento se excluye un arco de 60° que no se humedece y corresponde a la ubicación del tronco del árbol,
de tal modo de no dañar esa zona de la planta.
Los microjets son del mismo material que los microaspersores, pero están compuestos de dos piezas, una base
y una cabeza. En la base está el orificio de salida del agua, y la cabeza la distribuye en áreas de 180° y 360°.
C. NORMAS Y CRITERIOS CONSTRUCTIVOS Y DE DISEÑO
Inventarios de los recursos y condiciones existentes
Para diseñar sistemas de riego por microaspersión o microjets se deben conocer los recursos y condiciones
existentes en el predio a regar, en la misma forma que se indicó para los sistemas de riego por aspersión y por
goteo.
Normas y criterios para el diseño del sistema
Para diseñar los sistemas de riego por microaspersión o microjets se pueden aplicar las normas y criterios
similares a los mencionados para los sistemas de riego por aspersión y goteo. Las pérdidas de carga para
todas las tuberías se pueden estimar con los métodos descritos en la sección Normas y Criterios para el
Diseño del Sistema (Ver página 297) del Capítulo VII, Sistema de Riego por Goteo.
La microaspersión o microjet es un sistema de riego a presión análogo al goteo mediante el cual,
generalmente se obtienen radios de aojamiento menores a 5 m.
D. DISPOSICIONES TIPICAS DE LA OBRA
Los sistemas de riego por microaspersión o microjets se usan en plantaciones de kiwi. El Kiwi es una
planta que además de requerir altos volúmenes de riego, necesita que se le proporcione un ambiente
húmedo, debido al gran desarrollo vegetativo que logra durante su periodo de crecimiento. Por ello, la
disposición típica que se expone a continuación, se refiere a una plantación de 12,4 ha de kiwi, en la zona
central de Chile, regada por un sistema de microaspersión. La distancia de plantación es 5 x 4,5 m (hilera y
sobrehifera) y el número de sectores de riego es 8.
Plano de la Obra Tipo
En la Fig. VIII-02 se incluye el plano de la obra tipo estudiada.
Especificaciones de la Obra Tipo
Emisores:
El emisor seleccionado para este diseño es un microjet de chorro fijo, marca OLSON, modelo OLSON JET
ROJO, o similar. Las descargas de este emisor, de acuerdo a la presión de trabajo, se indican en el Cuadro
VIII D-01. Para una presión de trabajo de 13,8 m.c.a., el caudal de descarga es 90 l/h. La aplicación del
agua del microaspersor es 4 mm/h y el tiempo de riego por sector es 2,5 h/dia (precipitación máxima
considerada 10 mm/dia).
Tuberías:
Las tuberías principales y secundarias son de PVC de 160, 140, 90 y 40 mm de diámetro. Las tuberías
laterales normalmente usadas en sistemas de riego por microaspersión o microjets son. de 25 a 16 mm de
diámetro. En esta obra tipo, el sistema incluye laterales de polietifeno de 20 mm de diámetro.
Cabezal de Control:
El sistema de filtraje está constituido por dos filtros de arena tipo Everfilt, modelo AR-36, construidos en
acero, con colectores simétricos de acero inoxidable. Además tiene válvulas de retrofavado de tres vías,
operadas manualmente.Este sistema puede filtrar hasta 1.060 l/min.
El cabezal contiene un inyector de fertilizantes tipo diferencial, con estanque de 150 litros, con medidor de
volumen y llaves de paso reguladores para la inyección.
Unidad de Bombeo
El caudal máximo de bombeo es 17,2 l/s y la altura manométrica total de elevación es 43 m. c. a.
El equipo de bombeo lo constituye una motobomba Vogt, modelo N 628/190, de 3"x 2 ½", con motor
eléctrico de 20 HP, 380 Volt y dos polos de 50 Hz.
Se completa la unidad de bombeo con un tablero partidor eléctrico protector, con comando a distancia para
motor de 20 HP, incluido en el costo de instalación eléctrica en baja tensión.
E. CUBICACION DE LA OBRA TIPO
En base al plano de la obra tipo incluido en la Fig. VIII-02, y a las especificaciones de ella, se cubicaron
todos los elementos que la componen.
Estas cubicaciones se incluyen en el Presupuesto VIII F-01 de los costos de inversión para la obra tipo.
F. COSTOS DE INVERSION DE LA OBRA TIPO
Presupuesto de Costos de Inversión
En el Presupuesto VIII F-0l del Anexo se incluyen los costos de inversion para el sistema de riego por
microaspersión de una plantación de kiwi de 12,4 ha, en la zona central.
Los precios se expresan en dólares del 31 de Agosto de 1995 (1 US$ = 5395,53) y no incluyen el Impuesto al
Valor Agregado (IVA).
El costo de inversión total, incluidos los costos de diseño, supervisión y puesta en marcha de la instalación,
asciende a US$ 55.809,57.
Se debe tener presente que los costos de diseño, supervisión y puesta en marcha de la instalación constituyen
una estimación dada la gran variabilidad que presenta el mercado.
Costos de Inversión por Héctarea
Para una plantación de kiwi, de 12,4 ha, en la zona central, el costo de inversión por hectárea de este sistema
de riego por microaspersión asciende a US$ 4.500,77.
G. COSTOS ANUALES
Los costos anuales de un sistema de riego por microaspersión son los siguientes: costos anuales de operación,
costos anuales de mantenimiento y costos anuales de reposición.
Costos Anuales de Operación
Personal e Insumos
Los costos anuales de per sonal para operar los sistemas de riego por microaspersión, incluyendo los insumos
de operación, se pueden estimar en un 1 % del costo de la inversión.
Energía
Los costos anuales de energía eléctrica o de combustibles se deben calcular en base a la potencia de los
equipos de las unidades de bombeo y a las horas de operación anual de dichos equipos. Para determinar estos
costos anuales se debe aplicar lo indicado en los párrafos Costos de Operación para Instalaciones con Motor
Eléctrico (Ver página 197) y Costos de Operación para Instalaciones con Motores a Combustión Interna (Ver
página 197) del Capítulo IV.
Lubricantes
Para determinar los costos anuales de lubricantes, aceites y grasas, se deberá aplicar lo indicado en el párrafo
1 iibricantes (Ver página 198) del Capítulo IV.
Costos Anuales de Mantenimiento
Los costos anuales de mantenimiento de un sistema de riego por microaspersión se pueden estimar en un 2%
del valor total de la inversión en equipos e instalaciones hidráulicas y en un 1% del valor de la instalación
eléctrica en baja tensión, si es el caso.
Costos Anuales de Reposición
Para establecer los costos anuales de reposición es necesario conocer la vida útil de cada uno de los
componentes de un sistema de riego por microaspersión.
En el Cuadro VIII G-01 del Anexo se indica la vida útil de los elementos principales de un sistema de riego
por microaspersión con mantención adecuada.
ANEXO
Cuadro VIII D-01
Presiones y descargas de emisores
Presión
(atm)
(m.c.a.)
1.00
10
1.50
15
2.00
20
Fuente: Catálogo OLSON JET, AGRORIEGO Ltda.
Descarga (l/h)
79.6
94.1
111.7
Cuadro VIII G-01
Vida útil de elementos de riego por microaspersión
Obra o elemento
Tuberías de polietileno
Tuberías de PVC
Microaspersores y microjets
Filtros
Inyector de fertilizantes
Bombas centrífugas (1.500 horas al año)
Motores eléctricos
Motores a bencina (ajuste cada 1.000 horas)
Motores diesel
Instalaciones eléctricas
Interconexiones hidráulicas de bombas
Obras civiles de hormigón o albañilería
Compuertas
Programadores
Válvulas eléctricas
Vida útil
(años)
10
15-20
4-6
10
3-4
10
20
4
15
33
33
40
20
10-15
40
Presupuesto VIII F-01
Kiwi zona central (12,4 ha)
Item
Designación
I.
I.1
EQUIPO DE RIEGO
Línea de Riego
Microaspersor Olson rojo con estaca plástica
Tuberías laterales, polietieleno D = 20 mm
Red de Tuberías
Tubería principal:
PVC C-4, D = 160 mm
Tuberías secundarias: PVC C-4, D = 140 mm
PVC C-4, D = 90 mm
PVC C-6, D = 40 mm
Fittings PVC, Polietileno y Accesorios
Válvulas
Válvula eléctrica, D = 3” Richdel
Válvula eléctrica, D = 2” HIT HT-VE2
Centro de Control
Programador 12 zonas, Tipo NE-R8912
Cabezal de 2 filtros manual, Tipo AR-362M
Inyector de fertilizante de 2 HP, trifásico
Motobomba Vogt del Tipo N 628/190 de 20 HP
Fittings de conexión
Cableado
Alambre eléctrico 1,5 mm
Alambre eléctrico 2,5 mm
Alambre eléctrico 4,0 mm
Tubo CONDUIT PVC, 20 mm
SUBTOTAL
INSTALACION EQUIPO DE RIEGO
Excavación y relleno de zanjas
Armado de cabezal y colocación de tuberías
SUBTOTAL
CONSTRUCCION OBRAS ANEXAS
Pozo de Aspiración y Caseta protectora cabezal y
cámaras de válvulas
Instalación eléctrica B.T.
SUBTOTAL
GENERALES
Transporte de materiales
Topografía y estudios de suelos
Diseño, Supervisión y Puesta en marcha de la
Instalación
SUBTOTAL
COSTO TOTAL
I.2.
I.3
I.4
I.5
II.
II.1
II.2
III.
III.1
III.2
IV.
IV.1
IV.2
IV.3
Unidad
Cantidad
Precio
Unitario
Sub-Total
Costo US$
N°
m
5000
24600
0.64
0.25
3200.00
6150.00
m
m
m
m
Gl
570
402
912
42
1
4.77
3.63
1.51
0.64
6808.55
2718.90
1459.26
1377.12
26.88
6808.55
N°
N°
8
8
279.50
113.73
2236.00
909.84
N°
N°
N°
N°
Gl
1
1
1
1
1
363.23
3358.31
875.15
1704.67
744.09
363.23
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875.15
1704.67
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m
m
m
m
2665
1570
590
1350
0.11
0.19
0.29
0.32
293.15
298.30
171.10
432.00
33126.55
Gl
Gl
1
1
9686.59
6458.17
9686.59
6458.17
16144.76
Gl
1
2022.60
2022.60
Gl
1
1688.00
1688.00
3710.60
Gl
Gl
Gl
1
1
1
379.24
567.34
1881.08
379.24
567.31
1881.08
2827.66
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