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Emisores de agua Volver al contenido principal

Emisores de agua

Los emisores son dispositivos que controlan la salida del agua desde las tuberías laterales. Según el caudal que proporcionan se dividen en dos grupos:

  • Emisores de bajo caudal, inferior a 16 litros/hora. Comprende los goteros y las tuberías emisoras o cintas.
  • Emisores de alto caudal, comprendido entre 16 y 200 litros/hora. Comprende los difusores y los microaspersores.

Un emisor debe reunir las siguientes características:

  • De instalación fácil.
  • Poco sensible a la obstrucción.
  • Poco sensible a las variaciones de presión.
  • De bajo coste.
  • Que mantenga sus características a lo largo del tiempo.

No es necesario que el emisor posea a la vez todas estas características, sino sólo aquellas que se precisan para cada caso concreto. Por ejemplo, un emisor debe ser poco sensible a la obstrucción cuando se utilizan aguas superficiales bastante contaminadas, pero no es tan necesaria esta cualidad cuando se utilizan aguas subterráneas limpias. En terrenos llanos no se necesitan emisores que compensen las diferencias de presión, pero sí se necesitan en terrenos ondulados.

Los emisores de bajo caudal suelen trabajar a una presión próxima a los 10 mca, mientras que los de alto caudal suelen hacerlo a 20 mca. Las cintas de exudación suelen trabajar entre 1 y 3 mca.

Curva características del emisor. Relación caudal-presión

El agua atraviesa el emisor a través de uno o varios conductos, cuya configuración determina su comportamiento hidráulico. En cualquier emisor (salvo en las cintas de exudación) el caudal de descarga y la presión de servicio se relacionan mediante la ecuación:

q = Caudal del emisor, en litros/hora.

k = Coeficiente característico de cada emisor, que equivale al caudal que proporcionaría a una presión de 1 mca.

H = Presión a la entrada del emisor, en mca.

x = Exponente de descarga característico de cada emisor.

Esta ecuación se puede representar gráficamente, tomando presiones en el eje de abcisas y caudales en el eje de ordenadas. La curva definida por esta ecuación se llama curva característica del emisor.

El exponente de descarga expresa la sensibilidad de un emisor a las variaciones de presión. Su valor varía de cero a uno. Cuando se aproxima a cero significa que el caudal varía muy poco con las variaciones de presión, en cuyo caso el emisor se llama autocompensante; cuando el valor se aproxima a la unidad significa que el caudal varía mucho con las variaciones de presión (figura 10.16).

Figura 10.16. Curva característica de emisores: a) Régimen laminar (x=1). b) Emisores tipo orificio o tobera (x=0,5). c) Autocompensante perfecto (x=0) en el intervalo donde la curva se convierte en una recta horizontal.

Cada curva característica corresponde a una determinada temperatura del agua.

Los fabricantes deberán proporcionar siempre la ecuación y la curva característica del emisor, indicando, además, el intervalo de presiones efectivas de trabajo en el cual éste se comporta como autocompensante.

Uniformidad de fabricación

En una teoría todos los emisores de una misma marca y modelo debería dar el mismo caudal cuando actúan a la misma presión y temperatura, pero en la practica no ocurre así. Las variables de fabricación (tipo de materia, temperatura, desgaste de la maquinaria, etc.) afectan a las dimensiones del emisor y, por tanto, a su caudal. Para valorar la uniformidad de una muestra de emisores se ha establecido el coeficiente de variación de fabricación (CV), según el cual se establecen dos categorías de emisores:

Categoría A. Coeficiente de variación inferior a 0,05.

Categoría B. Coeficiente de variación comprendido entre 0,05 y 0,1.

Los emisores de categoría A dan una desviación pequeña con respecto al caudal nominal. Los de categoría B dan una desviación considerable, por lo que será deseable elegir los de categoría A, condición necesaria para conseguir una elevada uniformidad de distribución del agua.

Sensibilidad a las obstrucciones

La sensibilidad a las obstrucciones depende de las características del emisor (mínimo diámetro de paso, recorrido más o menos sinuoso del agua y velocidad de circulación del agua dentro del emisor), de la calidad del agua y de las condiciones de filtrado.

Según el mínimo diámetro de paso de los emisores se establece la siguiente clasificación con respecto a su sensibilidad a las obstrucciones:

Tabla 10.4. Clasificación de los emisores respecto a la sensibilidad de obturación

El riesgo de obstrucciones disminuye a medida que aumenta la velocidad, por cuyo motivo es preferible el régimen turbulento al laminar.

Aún cuando el emisor tenga una baja sensibilidad a las obstrucciones, estas pueden provenir de un filtrado inadecuado o de un incorrecto manejo de la instalación.

Sensibilidad a los cambios de temperatura

Los laterales de las tuberías de riego localizado suelen experimentar unos incrementos muy notables de temperatura, debido a su exposición al sol, su color negro y la baja velocidad de circulación del agua. No es raro que la temperatura suba hasta 50 oC al final del lateral, o que la diferencia de temperatura a lo largo del mismo sea 20oC.

Los emisores que trabajan a régimen laminar son muy sensibles a las variaciones de temperatura, ya que al aumentar esta se incrementa el caudal, lo que origina una disminución de la eficiencia de riego o de la uniformidad en la distribución del agua en aquellas instalaciones en donde se riega a diferentes horas del día. Los emisores de régimen turbulento y los autocompensantes no presentan variaciones sensibles en el caudal al varíar la temperatura. Un caso especial es el de los emisores tipo (vortex), en donde el caudal disminuye al aumentar la temperatura.

Aparte de estos inconvenientes, las variaciones de temperatura ocasionan un envejecimiento acelerado del material, que en el caso de los emisores autocompensantes ocasiona una perdida de la autocompensación.

Tipos de emisores

Goteros

El régimen hidráulico de los goteros repercute decisivamente sobre su funcionamiento. El régimen laminar se caracteriza en que las partículas de agua se mueven ordenadamente y a poca velocidad, disipándose la energía por fricción contra las paredes del conducto. Los goteros cuyo régimen se aproxima al laminar son sencillos y baratos, pero son sensibles a las obstrucciones, su caudal varía mucho con los cambios de presión (exponente de descarga próximo a la unidad) y, además, están influidos por la temperatura del agua. Debido a estos inconvenientes, estos goteros están prácticamente en desuso.

En el régimen turbulento las partículas de agua se mueven desordenadamente y con rapidez, disipándose la energía por choque entre las partículas y por fricción contra las paredes del conducto. Los goteros de régimen turbulento más o menos perfecto son más resistentes a las obstrucciones, su caudal tiene una sensibilidad moderada con respecto a los cambios de presión (exponente de descarga alrededor de 0,5) y no son prácticamente afectados por la temperatura del agua.

Atendiendo a la configuración de su conducto, los goteros se pueden clasificar de la siguiente forma:

- De largo conducto. El gotero de microtubo (figura 10.17 a) consiste en un tubo de pequeño diámetro y gran longitud. Su exponente de descarga varía de 0,75 a 1. Debido a los inconvenientes de su régimen próximo al laminar, el microtubo ya no se utiliza como gotero, sino como elemento de conducción.

El gotero de conducto helicoidal(figura 10.17 b), consiste en una modificación del microtubo, es como si éste se enrollara alrededor de de un cilindro, con lo que se consigue un gotero más compacto. Tiene un exponente de descarga que varía de 0,65 a 0,85 , (régimen parcialmente turbulento). Es bastante sensible a las obstrucciones y a los cambios de presión y temperatura, por lo que apenas se utiliza.

- De laberinto.El agua recorre una trayectoria en laberinto, por lo que aumenta la turbulencia del flujo (exponente de descarga comprendido entre 0,45 y 0,55). Es poco sensible a las obstrucciones y a los cambios de presión y temperatura (figura 10.18).

Figura 10.18. Gotero de laberinto. NETAFIM

- De orificio. El agua descarga a través de uno o varios orificios de pequeño diámetro. El régimen es turbulento (exponente de descarga próximo a 0,5). Es poco sensible a las variaciones de presión y temperatura, pero se obstruye con facilidad debido a pequeño diámetro de los orificios.

-

Figura 10.19. Gotero de remolino (Vortex)

- De remolino o (vortex). Este emisor tiene una cámara circular en donde se produce un remolino, en cuyo centro se localiza el punto de emisión. Debido a la perdida de carga adicional que se origina, el diámetro del conducto puede ser mayor que en otros emisores, reduciéndose el riesgo de obstrucción. El exponente de descarga varía de 0,45 a 0,55, por lo que son pocos sensibles a las variaciones de presión (figura 10.19).

- Autocompensante. Este emisor tiene un dispositivo que permite varíar el tamaño del conducto con relación a la presión de entrada. El dispositivo es, generalmente, una membrana flexible (diafragma) que se deforma bajo el efecto de la presión, limitando el caudal (figura 10.20). El efecto autocompensante se consigue dentro de una determinada gama de presiones, que debe ser indicada por el fabricante.

Los goteros autocompensantes tienen un coeficiente de descarga que varía de cero a 0,3. Proporcionan un caudal correcto dentro de una amplia variación de presión, por lo que están especialmente indicados en terrenos accidentados, en donde se producen importantes diferencia de presión. Tienen el inconveniente de que las variaciones de temperatura afectan a la membrana flexible, por lo que al cabo de cierto tiempo de funcionamiento pierden su autocompensación. Son bastantes sensibles a las obstrucciones.

Los goteros pueden tener una o varías salidas (normalmente 2, 4, 6 ó 8). En este último caso, para que haya una mayor superficie mojada se amplía el radio de acción mediante unos microtubos que se acoplan a las distintas salidas (figura 10.21). En goteros de una salida, el caudal más usual es de 4 litros/hora en frutales y de 2 litros/hora en horticultura.

Figura 10.21. Gotero con varias salidas

La conexión del gotero a la tubería puede hacerse de dos formas:

- Interlinea. Se instala entre dos secciones transversales de la tubería lateral. Cuando el gotero se conecta a tubería de polietileno, el máximo incremento de diámetro ocasionado en la tubería como consecuencia de la instalación del gotero debe ser del 13 %. (figura 10.22) Por ejemplo, si el diámetro interior de la tubería de polietileno es 12 mm, el máximo diámetro de la conexión del gotero interlinea debe ser: 12 + 12 x 0,13 = 13,5 mm

Fig. 10.22. Goteros interlinea

Lossistemas integrados están formados por goteros convencionales incorporados al interior de la tubería en el mismo proceso de fabricación, con una separación entre ellos de 30-80 cm, lo que hace al sistema muy apto para regar cultivos en línea (figura 10.23).

- En derivación o sobre línea. Se instala sobre la pared de la tubería lateral mediante un orificio practicado con un sacabocados. El fabricante debe suministrar la herramienta adecuada para asegurar la estanquidad de la conexión con cada tipo de gotero

(figura 10.24). El gotero puede estar desplazado de la tubería mediante un microtubo que se introduce en la tubería.

La elección de un gotero adecuado influye decisivamente, tanto en la garantía de un buen funcionamiento de la instalación, como en la vida útil, lo que repercute en los costes de amortización, El fabricante debe suministra al usuario los siguientes datos:

  • Marca registrada o nombre del fabricante.
  • Caudal nominal y presión de funcionamiento.
  • Categoría del emisor (A ó B).
  • Instrucciones para la conexión a la tubería.
  • Tipo de tubería aconsejable y sus medidas.
  • Dimensión mínima de paso del agua.
  • Curva caudal-presión.
  • Ecuación del emisor.
  • Intervalo de presiones de funcionamiento.
  • Intervalo de autocompensación (en caso de emisores autocompensantes).
  • Instrucciones para la limpieza.
  • Limitaciones de uso (fertilizantes, productos químicos).
  • Longitud equivalente (en metros de tubería) de la perdida de carga originada por la conexión del emisor a la tubería.

En caso de no suministrar datos de longitud equivalente, como norma general se puede tomar los siguientes valores

  • Conexión interlínea, la longitud equivalente de cada gotero varía entre 0,1 y 0,3 m. Un valor común en tuberías portagoteros con conexión interlínea de diámetros nominales de 16 mm es de 0,23 m/gotero.
  • Conexión en derivación, la longitud equivalente de cada gotero depende del diámetro de la tubería en donde está conectado. Dichos valores los podemos ver en la tabla 10.5.:

Tabla 10.5. Pérdidas de carga (longitud equivalente) producida por goteros interlinea

Diámetro Nominal (mm) 12 16 20 25 32 40 50 63
Long. equivalente (m) 0,25 0,16 0,12 0,08 0,06 0,05 0,04 0,03


Tuberías emisoras

Las tuberías emisoras conducen y, a la vez, aplican el agua, bien a través de unas perforaciones poco espaciadas o a través de la pared porosa. El caudal de descarga no sobrepasa de 16 litros/hora por metro lineal de conducción. Por lo general son bastantes sensibles a las obstrucciones. Trabajan a presiones inferiores a 10 mca y el exponente de descarga varía de 0,5 a 0,9. Con frecuencia están fabricadas de polietileno y deberían colocarse enterradas a poca profundidad. Son de bajo coste y se utilizan para riego de cultivos en línea, tipo hortalizas, cuyo marco requeriría gran cantidad de goteros, figura 10.25.

Figura 10.25. Tubería emisora sobre cultivo de lechuga

Hay dos tipos de tubería emisora: manguera y cinta porosa o de exudación. A su vez la manguera puede adoptar dos modalidades:

- Manguera perforada. En una tubería de poco espesor, con perforaciones espaciadas uniformemente (figura 10.26). A presiones muy pequeñas gotean, y a presiones mayores sale un chorro continuo. Son muy sensibles a las obstrucciones. La manguera denominada (T-Tape) tiene un exponente de descarga de 0,9.

Figura 10.26. Manguera perforada. T-Tape

- Manguera de doble pared. Consta de dos tuberías concéntricas o adyacentes. El agua circula por una de ellas pasando a la otra a través de unos pequeños orificios, de donde sale el exterior por unas perforaciones (figura 10.27). La manguera denominada (Bi-wall) tiene un exponente de descarga de 0,5.

Figura 10.27. Manguera de doble pared. Bi-Wall

En las cintas porosas o de exudación el agua sale a través del material poroso del que están constituidas (figura 10.28). Trabajan a presiones comprendidas entre 1 y 3 mca, con un caudal de 1 2 litros/hora y metro lineal de cinta. Su régimen es laminar, por cuya razón se han de utilizar en terrenos de poca pendiente, si se quiere conseguir una buena uniformidad de riego. Son muy sensibles a las obstrucciones provocadas por bacterias y algas microscópicas, por lo que se recomienda evitar la exposición a la luz enterrándolas superficialmente. Su vida útil es corta.

Figura 10.28. Cinta de exudación

Microaspersion

La microaspersion consiste en aplicar el agua en forma de lluvia fina, mediante dispositivos que la distribuyen en un radio no superior a los 3 metros. Los dispositivos que tienen toberas fijas se llaman difusores, y los que tienen algún elemento con movimiento de rotación se llaman microaspersores (figura 10.29).Trabajan a una presión comprendida entre 10 y 20 mca, con caudales desde 16 a 200 litros/hora. En los difusores el chorro de agua incide sobre un deflector que cambia la dirección del agua.

Atendiendo a su funcionamiento hidráulico, los dispositivos de microaspersion pueden ser: de largo conducto, de orificio, de remolino o autocompensante. Los más utilizados son los de orificio, que tienen un exponente de descarga de 0,5 característico del régimen turbulento

En los suelos de textura gruesa (arenosos), el riego por goteo forma unos bulbos estrechos y profundos, lo que puede dar lugar a que no se moje un área suficiente de suelo requerido para el desarrollo de un sistema radical. Además, el agua profundiza excesivamente, lo que puede dar lugar a pérdidas de agua y fertilizantes, que salen fuera del alcance de las raíces.

El riego por microaspersión es una solución para resolver estos inconvenientes. Con respecto al riego por goteo presenta, además, estas ventajas:

  • Mayor uniformidad de riego, consecuencia de mejores factores hidráulicos y de fabricación de los emisores.
  • Mayor facilidad de inspección para corregir anomalías.
  • Menor proporción de obstrucciones, debido a un mayor diámetro de la boquilla de los emisores y a una mayor velocidad del agua.
  • Mayor facilidad para controlar las sales del bulbo húmedo, ya que son más fáciles los riegos de lavado.

En cambio, presenta el inconveniente de un mayor coste que el goteo, debido a que emplea mayor caudal (lo que obliga a incrementar el diámetro de los laterales) y una mayor presión de trabajo (lo que repercute desfavorablemente en el coste de la energía).

El fabricante debe suministra al usuario los siguientes datos relativos a difusores y microaspersores:

  • Marca registrada.
  • Instrucciones de instalación y funcionamiento.
  • Dimensión mínima de paso del agua.
  • Caudal nominal e intervalo de presiones de trabajo.
  • Superficie regada y curvas de distribución.
  • Alcance efectivo.
  • Curva caudal-presión.
  • Categoría del emisor, en relación con la uniformidad de distribución del caudal.
  • Instrucciones para la limpieza.
  • Pérdida de carga originada por conexión en tubería.
Copyright 2007, Autores y Colaboradores. Cite/attribute Resource. Salas, A. F., Salas, A. F., Urrestarazu, L. P. (2008, August 05). tutorial_08. Retrieved July 28, 2014, from ocwus Web site: http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-y-riegos/temario/Tema%2010.Riego%20goteo/tutorial_08.htm. Esta obra se publica bajo una licencia Creative Commons License. Creative Commons License