En términos generales, el drenaje superficial no es tan eficaz como el drenaje subterráneo para satisfacer las necesidades de drenaje de muchos suelos.
Mejorar el drenaje de la superficie con subsuelo o baldosas. El drenaje puede mejorar potencialmente la productividad de los cultivos y la eficiencia agrícola. donde persisten los suelos húmedos. En comparación con el drenaje superficial únicamente, mejorar el drenaje de las losas reduce la escorrentía y las tasas máximas de flujo de salida, en algunos casos de manera espectacular.
El drenaje de losetas puede disminuir los sedimentos, el fósforo y el nitrógeno orgánico. Sin embargo, puede provocar mayores pérdidas de componentes móviles, como el nitrógeno nitrato y algunas sales.
¿Qué son las salidas bombeadas?
Las salidas bombeadas (Figura 1) pueden mejorar el drenaje a un costo razonable en áreas que carecen de una salida por gravedad natural. Un sistema de drenaje por bomba consta de:
Sistema de recogida (baldosa o sistema de drenaje superficial).
Planta de bombeo.
Salida gratuita.
La Figura 2 muestra una planta de bombeo típica.
Cuándo usar drenaje bombeado
Para que el drenaje por bombeo sea factible, sopese los beneficios económicos de un drenaje mejorado con los costos de puesta en marcha y operación asociados con la planta de bombeo. Evalúe localmente los posibles beneficios económicos, ya que dependen de:
Adecuación del sistema de drenaje actual.
Textura de la tierra.
Cultivo a sembrar.
Los costos operativos dependen del diseño de la planta de bombeo (en particular, del tamaño de la bomba y del elevador) y de las características de las precipitaciones durante la temporada de drenaje.
Planificación de salidas bombeadas.
Planificar el sistema de drenaje del área servida por bombas para:
Satisfacer las necesidades de drenaje de la zona.
Operar eficientemente la bomba.
Desviar el escurrimiento de áreas fuera del área de drenaje hacia una salida adecuada. Proteja el área drenada contra remansos o desbordamientos de la salida con diques perimetrales diseñados para evitar desbordamientos.
elevación de bombeo
La altura de bombeo es uno de los factores más importantes en los costos iniciales y operativos de la planta de bombeo.
La aspiración de la bomba depende de la ubicación de la tubería principal. El nivel de agua más alto en el sumidero no debe exceder el fondo de la tubería principal de losetas, como se muestra en la Figura 1. Aunque en algunos casos es posible alcanzar niveles de agua más altos, esto generalmente comprometerá la efectividad del sistema de losas.
La condición de la salida natural determina el nivel de descarga de la bomba. Si los niveles de agua en la salida son relativamente estables, puede colocar la tubería de descarga justo por encima del nivel de agua máximo previsto, para que el agua pueda descargarse libremente en la salida.
Si la elevación del agua de salida fluctúa considerablemente, puede reducirla, lo que reduce los costos operativos. Para esta condición, instale una válvula para evitar el reflujo cuando la tubería de descarga esté sumergida.
Capacidad de bombeo
La capacidad requerida de la bomba debe coincidir con la capacidad del sistema de drenaje para que la bomba pueda funcionar continuamente durante los períodos de flujo máximo, mientras satisface los requisitos de descarga del drenaje. Para referencia:
Tasa de drenaje de 1 acre-pulgada por día = 19 galones por minuto (gpm)
1 pie cúbico por segundo (cfs) = 448 gpm
A medida que avanza la temporada de crecimiento, es probable que los requisitos de drenaje disminuyan y la bomba funcione de forma intermitente.
Las bombas centrífugas son el tipo más común de bomba utilizada en drenaje agrícola. Existen tres tipos: flujo radial, flujo axial y flujo mixto.
El caudal de descarga y la altura requeridos pueden determinar qué tipo de bomba es mejor para la estación de bombeo. También puede utilizar bombas sumergibles, como se ilustra en la Figura 2.
Utilice unidades de energía eléctrica siempre que pueda llevar energía eléctrica al sitio a un costo razonable. Un motor de eje vertical conectado directamente es mejor para una operación de bajo mantenimiento.
Diseño de sumidero
El volumen, la forma y la posición del almacenamiento del sumidero son importantes porque, junto con la capacidad de la bomba, determinan las características de funcionamiento intermitente de la bomba.
El sumidero debe ser lo suficientemente grande para que la bomba no arranque ni se detenga excesivamente. El almacenamiento por debajo del nivel mínimo de agua sirve como almacenamiento de sedimentos y espacio mínimo para la tubería de succión. Debe haber un espacio libre inferior de un tercio del diámetro del tubo de succión.
El sumidero puede ser una fosa, tanque, tramo de zanja o una zona baja que sirva como punto de recogida del sistema de drenaje. Las duelas de silo de hormigón o el metal corrugado constituyen paredes de sumidero económicas siempre que sea posible una base estable. Cuando utilice un tanque, fíjelo firmemente para que no sea empujado hacia arriba cuando el nivel freático sea alto.
Limite las bombas a 10 o menos ciclos de operación por hora para operación automática. Un ciclo de operación incluye tiempo de funcionamiento y de reposo. El tiempo de ejecución no debe ser inferior a tres minutos.
Almacenamiento requerido
Calcule el almacenamiento mínimo (S) en pies cúbicos para la operación automática usando la siguiente fórmula, donde n es igual al número deseado de ciclos por hora y Q es la capacidad de bombeo en galones por minuto (gpm).
S en pies3 = (2 x Q en gpm) / n en ciclos por hora
Luego, elija el área de almacenamiento y la profundidad para que su producto sea igual o mayor que S. Para una operación económica, el sumidero debe ser grande y poco profundo, no pequeño y profundo. Se recomiendan profundidades de almacenamiento de 2 pies para sumideros cerrados y 1 pie para sumideros abiertos.
Ejemplo
Está diseñando un almacenamiento de sumidero para una planta de bombeo diseñada para servir a un sistema de drenaje de baldosas de 100 acres con un coeficiente de drenaje (tasa de eliminación de agua) de 3/8 de pulgada por día. La bomba funcionará a ocho ciclos por hora.
El caudal del sistema de drenaje (Q) es 3/8 de pulgada por día × 18.9 gpm por acre × 100 acres = 709 gpm.
Usando la fórmula (2 pies × Q en gpm) / n en ciclos por hora, el volumen de almacenamiento del sumidero requerido = (2 × 709) / 10 = 142 pies cúbicos.
Con una profundidad de almacenamiento de 2 pies y un sumidero circular, el diámetro del sumidero debe ser √(142 × 4)/(2 × 3.14) = Pies 9.5
Corey, AT (1981). Salidas bombeadas para sistemas de drenaje. Transacciones de la ASAE, 24(6): 1504-1507.
Sociedad Estadounidense de Ingenieros Agrícolas (ASAE). (1998). Diseño de plantas de bombeo de drenaje agrícola (EP369.1 DEC94., pp. 830-836).
Larson, CL y Allred, ER (1956). Planificación de salidas de drenaje de bombas. Ingeniería Agrícola, 37(1), 38-40.
Servicio de Conservación de Recursos Naturales (NRCS) del Departamento de Agricultura de EE. UU. Guía de drenaje de Minnesota (1984).
Revisado en 2018