Simulación hidráulica de laterales de riego por goteo para diferentes condiciones topográficas

Abstract

El trabajo de investigación tiene como objetivo diseñar, desarrollar e implementar una simulación hidráulica de los laterales de riego por goteo bajo diferentes condiciones topográficas, utilizando la plataforma Arduino con sensores de presión y caudal, el estudio se desarrolló en el Centro de Investigación y Extensión en Riego (CIER) desde el mes de febrero hasta setiembre del 2024. Se diseñó e instaló un prototipo físico, para analizar el comportamiento hidráulico de los laterales de riego en escenarios con diferentes pendientes del terreno y longitudes de las líneas de riego con emisores auto compensados y no compensados, se integró los sensores de presión y caudal utilizando el Arduino para monitorear estas variables del lateral de riego. Se realizó la validación física y numérica de los valores de las pérdidas de carga utilizando las ecuaciones de Darcy-Weisbach con Blasius y Hazen-Williams mediante el análisis de las métricas de errores estadísticos. Finalmente, la ecuación de Darcy-Weisbach con Blasius presentó errores menores en una manguera auto compensada y ecuación Hazen-Willians para mangueras no compensadas para las condiciones dadas, además se presentan ejemplos de diseños de subunidad para consolidar los marcos teóricos y prácticos de los estudiantes, resaltando la importancia del coeficiente de uniformidad en el diseño de sistemas de riego por goteo.

The objective of this research work is to design, develop and implement a hydraulic simulation drip irrigation laterals under different topographic conditions, using the Arduino platform with pressure and flow sensors, the study was developed in the Irrigation Research and Extension Center (CIER) from February to September 2024. A physical prototype was designed and installed to analyze the hydraulic behavior of irrigation dripper line in scenarios with different terrain slopes and lengths, self-compensated and non-compensated emitters, pressure and flow sensors were integrated using the Arduino, to monitor these variables of the irrigation dripper line. The physical and numerical validation of the pressure loss values was carried out using the Darcy-Weisbach con Blasius and Hazen- Williams equations by analyzing the statistical error metrics. Finally, the Darcy-Weisbach con Blasius equation presented minor errors in a self-compensated dripper line and the Hazen-Williams equation for uncompensated dripper line for the given conditions. Examples of subunit designs are also presented to consolidate the theoretical and practical knowledge for students, highlighting the importance of the uniformity coefficient in the design of drip irrigation systems.