Optimización del comportamiento hidráulico de un sistema de riego localizado de alta frecuencia

Abstract

El diseño hidráulico de un sistema de riego localizado de alta frecuencia RLAF puede optimizarse por medio del uso de la teoría físicamente basada, que para el caso de la hidráulica de tuberías está fundamentada en las ecuaciones de Darcy-Weisbach y Cole brook-White. En el municipio de Buesaco, vereda Santamaría, hacienda La Curia, propiedad de la Orden de San Juan de Dios, existe un cultivo de naranja Washington conformado por 1442 árboles en pleno crecimiento y producción, sembrados sobre una topografía agreste, que en su camino crítico alcanza una pendiente de alrededor del 39%. El cultivo se riega por medio de un sistema de riego por goteo diseñado empíricamente. El sistema de riego de la hacienda La Curia funciona bastante bien para efectos prácticos. No obstante, presenta algunos inconvenientes hidráulicos que pueden demostrarse tanto físicamente como a través del modelo computacional que se presenta. En general, los problemas se deben a la elevadísima presión en la mayoría del área cubierta por el cultivo, así como debido a una topología o geometría que no es la más adecuada para ciertos submódulos, como se verá. En la parte inicial se presenta clara y detalladamente la teoría del diseño de RLAF. Luego se procede a realizar un diseño óptimo con base en la teoría universalmente aceptada, con el objeto de comparar el resultado con la situación real. En general, se puede concluir que la teoría físicamente basada arroja un diseño mucho más eficiente, implicando una relación costo-beneficio ventajosa. Específicamente, en la situación real, los diámetros en múltiples de riego son más grandes de lo que podrían ser. Esto por un lado, implicaría un gasto innecesario si los árboles hubieran alcanzado su madurez pero debe entenderse que es mejor contar con un sistema robusto en la medida en que los requerimientos hídricos del cultivo son cada vez mayores, conforme los árboles crecen. Por otro lado, la ubicación y el número de reductores de presión es, en el caso real, una decisión subjetiva, lo que se puede apreciar a través de los problemas de presión excesiva en algunos submódulos. El diseño óptimo implica, por lo tanto, la implementación de un número mayor de reductores de presión, que aunque requieren de una mayor inversión, aportan efectivamente a unas condiciones hidráulicas adecuadas, esto es, permitiendo que la presión de todo el sistema se ubique dentro del rango de diseño. A través de las evidencias que se presentaron en el desarrollo de esta investigación, se llegó a la conclusión de que el software existente en riego localizado de alta frecuencia, está basado en algoritmos que sólo contemplan los casos más sencillos, los cuales corresponden a topografías suaves. No obstante, existe una gran variedad de cultivos en las zonas montañosas que se riegan por medio de sistemas de riego por goteo, precisamente porque otros métodos no son aplicables, pues generan un desperdicio no deseable. En este contexto, es necesario tener en cuenta las condiciones más adversas de topografía, para las cuales se llega al resultado de la necesidad de más de un reductor de presión al interior de los submódulos de riego. Esta exigencia, sin embargo, no puede adaptarse a los algoritmos de cálculo de submódulos, lo que da como resultado la necesidad de modificar el algoritmo propuesto por Saldarriaga[1] para tal objetivo. El diagrama de flujo de este algoritmo se esboza al final del informe.