ES2950503T3 - Procedimiento y sistema de riego - Google Patents

Abstract

Se divulga un método de irrigación. El método comprende suministrar agua a una tubería de riego inclinada provista de una pluralidad de goteros. El agua se suministra de modo que la presión en el nivel más alto del tubo de irrigación inclinado sea como máximo de 90 cm H2O. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento y sistema de riego

Campo y antecedentes de la invención

La presente invención, se refiere al riego y, más particularmente, al procedimiento y sistema de riego a baja presión de agua.

El riego por goteo es un procedimiento de suministro de agua que utiliza fuentes de agua presurizadas y gotea agua a lo largo de una tubería de distribución de manera controlada.

Los sistemas de riego por goteo se consideran más eficientes que los sistemas de riego por superficie que típicamente transportan agua a los campos en canales abiertos o tuberías de baja presión. Los sistemas de riego por superficie requieren una inversión más pequeña y costos de energía más bajos, y estos sistemas típicamente emplean una alta descarga en la entrada para regar de manera eficiente y uniforme en un campo para que el agua llegue al final del campo.

La patente de Estados Unidos núm. 7,048,010 divulga una tubería de distribución hecha de manguito de pared delgada que es colapsable cuando está vacía y que incluye orificios en sus paredes. Los tubos de ramificación equipados con emisores de goteo de baja presión están conectados a los orificios de la tubería de distribución mediante conectores. El material del manguito es opaco y refleja la radiación solar para suprimir el crecimiento de microorganismos y algas, la tubería no se calienta más de 35 °C por encima de la temperatura ambiente EP1269012A1 describe un irrigador de gotas variable (VDI) adecuado para ser insertado en un orificio de un tubo. La presión ejercida por la pared del orificio del tubo de riego sobre la pared exterior del eje de un tapón y la presión opuesta ejercida por las facetas de forma convexa de un contratapón sobre la pared interior del eje del tapón, provoca, que el contratapón se inserte en el tapón, una expansión de la pared del eje del tapón.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un procedimiento de riego de acuerdo con la reivindicación 1 y un sistema de riego de acuerdo con la reivindicación 9.

De acuerdo con algunas realizaciones, se proporciona un procedimiento de riego. El procedimiento comprende suministrar agua a una tubería de riego inclinada provista de una pluralidad de goteros, en el que el suministro es tal que la presión en el nivel más alto de la tubería de riego inclinada es a lo máximo de 8.825 Pa (90 cm H²O).

De acuerdo con algunas realizaciones, se proporciona un procedimiento de riego. El procedimiento comprende suministrar agua a una tubería de riego inclinada provista de una pluralidad de goteros, en el que la tubería de riego está inclinada en una pendiente variable y en el que el suministro se selecciona para proporcionar una presión predeterminada en el nivel más alto de la tubería de riego inclinada, la presión predeterminada y la pendiente variable se seleccionan de manera que la tasa de descarga a lo largo de la tubería de riego inclinada varíe por no más del 20 %. En algunas realizaciones, el suministro es tal que la presión en el nivel más alto de la tubería de riego inclinada es a lo máximo de 8.825 Pa (90 cm H²O).

De acuerdo con algunas realizaciones, la presión de agua es de aproximadamente 490 Pa (5 cm H²O) a aproximadamente 8.825 Pa (90 cm H²O) en el nivel más alto de la tubería de riego inclinada.

De acuerdo con algunas realizaciones, el agua se suministra por un conducto de distribución de agua.

De acuerdo con algunas realizaciones, al menos uno de los goteros se caracteriza por una dependencia de presióndescarga que comprende una relación lineal entre una tasa de descarga en una salida del gotero y una presión de entrada en una entrada del gotero.

De acuerdo con algunas realizaciones, la relación lineal se caracteriza por un coeficiente de la presión de entrada que es de aproximadamente 2E-11 m⁴s/Kg (7 centímetros cúbicos por hora por cm H²O) a aproximadamente 1,13E-10 m⁴s/Kg (40 centímetros cúbicos por hora por cm H²O). De acuerdo con algunas realizaciones de la invención, el coeficiente es de aproximadamente 2E-11 m⁴s/Kg (7 centímetros cúbicos por hora por cm H²O) a aproximadamente 0,565E-10 m⁴s/Kg (20 centímetros cúbicos por hora por cm H²O).

De acuerdo con algunas realizaciones, la relación lineal se caracteriza por un parámetro de compensación de aproximadamente 0 a aproximadamente 0,05 l/h (50 centímetros cúbicos por hora). De acuerdo con algunas realizaciones de la invención, el primer coeficiente del parámetro de compensación es de aproximadamente 0,01 l/h (10 centímetros cúbicos por hora) a aproximadamente 0,04 l/h (40 centímetros cúbicos por hora).

De acuerdo con algunas realizaciones, un número de goteros por metro de longitud de la tubería de riego inclinada es de aproximadamente 1 a aproximadamente 5.

De acuerdo con algunas realizaciones, se proporciona un sistema de riego. El sistema de riego comprende: una tubería de riego inclinada que tiene una pluralidad de goteros configurados para descargar agua; un sistema de suministro de agua configurado para suministrar agua a la tubería de riego inclinada en el nivel más alto de la tubería de riego inclinada a una presión de a lo máximo aproximadamente 8.825 Pa (90 cm H₂O).

De acuerdo con algunas realizaciones, se proporciona un sistema de riego. El sistema comprende: una tubería de riego inclinada que tiene una pluralidad de goteros configurados para descargar agua; un sistema de suministro de agua configurado para suministrar agua a la tubería de riego inclinada en el nivel más alto de la tubería de riego inclinada; en el que la tubería de riego está inclinada en una pendiente variable seleccionada de manera que la presión de agua a lo largo de la tubería de riego inclinada varía en no más de aproximadamente un 20 %.

De acuerdo con algunas realizaciones, se proporciona un gotero para riego de agua. El gotero para riego de agua comprende: un elemento hueco externo que tiene al menos una entrada de agua configurada para admitir agua y al menos una salida de agua configurada para descargar agua del gotero; y un elemento interno colocado dentro del elemento hueco externo para formar una trayectoria de agua en un espacio entre ellos.

A menos que se defina de otra manera, todos los términos técnicos y/o científicos que se usan en la presente memoria tienen el mismo significado que el que se conoce comúnmente por los expertos en la técnica a la que pertenece la invención.

Breve descripción de las diversas vistas de los dibujos

Algunas modalidades de la invención se describen en la presente memoria, a manera de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos. Con referencia específica ahora a los dibujos en detalle, se enfatiza que los detalles mostrados son a manera de ejemplo y para propósitos de discusión ilustrativa de las realizaciones de la invención. Con respecto a esto, la descripción tomada con los dibujos pone de manifiesto para los expertos en la técnica cómo se pueden poner en práctica las realizaciones de la invención.

En los dibujos:

La Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de riego;

La Figura 2 es una ilustración esquemática de un gotero;

Las Figuras 3A y 3B son ilustraciones esquemáticas de un sistema de riego, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención;

La Figura 4 es una ilustración esquemática de un sistema de riego que tiene una pendiente variable, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención;

La Figura 5A es una ilustración en sección transversal del gotero en realizaciones en las que el gotero ensamblado tiene una pluralidad de orificios;

La Figura 5B es una ilustración esquemática que muestra una vista en perspectiva del gotero ensamblado en realizaciones en las que el gotero ensamblado tiene una pluralidad de orificios;

la Figura 5C es una ilustración esquemática que muestra una vista despiezada de un elemento hueco externo (lado derecho) y un elemento interno (lado izquierdo), que proporcionan, cuando se ensamblan juntos, un gotero de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención;

La Figura 6 es una ilustración esquemática que muestra una vista en perspectiva del gotero en realizaciones en las que el gotero ensamblado tiene un obstáculo en su trayectoria de agua;

Las Figuras 7A y 7B son ilustraciones esquemáticas de las orientaciones horizontal (Figura 7A) y vertical (Figura 7B) del gotero en un conducto de suministro de agua de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención;

Las Figuras 8A y 8B son ilustraciones en sección transversal de una trayectoria de agua parcial dentro del gotero, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención;

Las Figuras 9A-L son ilustraciones esquemáticas que muestran vistas en sección transversal de varios goteros ensamblados, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención;

La Figura 10A es una ilustración esquemática que muestra una vista en perspectiva del gotero ensamblado en realizaciones en las que el gotero ensamblado tiene una entrada de agua de forma elíptica y que comprende un filtro;

La Figura 10B es una ilustración esquemática que muestra una vista en perspectiva del gotero ensamblado en realizaciones en las que el gotero ensamblado tiene una entrada de agua de forma elíptica;

Las Figuras 10C y 10D son ilustraciones esquemáticas que muestran una vista en sección transversal (Figura 10C) y una vista lateral en perspectiva (Figura 10D) del gotero ensamblado en realizaciones en las que el gotero ensamblado tiene una entrada de agua de forma elíptica y una entrada de agua adicional orientada en diagonal con respecto a una normal a una superficie exterior de un elemento hueco externo;

Las Figuras 10E y 10F son ilustraciones esquemáticas que muestran una vista en perspectiva (Figura 10E) y una vista en sección transversal (Figura 10F) del gotero ensamblado en realizaciones de la invención en las que el gotero incluye un elemento interno que se sujeta desde un lado del gotero;

La Figura 11 es un gráfico que traza una diferencia en porcentaje entre un gotero con alta descarga y un gotero con baja descarga en función de una pendiente de campo para cabezas de entrada de aproximadamente 20, 30, 50, 100 y 150 cm, una longitud de tubería de aproximadamente 150 m y un diámetro de tubería de aproximadamente 25 mm, según se obtiene en experimentos realizados de acuerdo con algunas realizaciones: La Figura 12A es un gráfico que muestra una descarga relativa de 4 goteros diferentes antes y después del lavado, según se obtiene en experimentos realizados de acuerdo con algunas realizaciones.

la Figura 12B es un gráfico que muestra la descarga de agua en un conducto durante el regado en función de una pendiente y una presión de entrada, para un conducto que tiene una longitud de aproximadamente 150 m y un diámetro de aproximadamente 25 m, según se obtiene en experimentos realizados de acuerdo con algunas realizaciones.

Las Figuras 13A-13C son gráficos de la presión de entrada en función de la longitud del conducto para una pendiente de 0° (Figura 13A), pendiente variable (Figura 13B) y pendiente seleccionada para garantizar una tasa de flujo uniforme (Figura 13^c ), según se obtiene en experimentos realizados de acuerdo con algunas realizaciones

La Figura 14 ilustra un tipo de gotero que puede usarse de acuerdo con algunas realizaciones de la invención; Las Figuras 15A y 15B ilustran otro tipo de gotero que puede usarse de acuerdo con las realizaciones

Las Figuras 16A y 16B ilustran un tipo adicional de gotero que puede usarse de acuerdo con las realizaciones y Las Figuras 17A-F son ilustraciones esquemáticas que muestran vistas en perspectiva de varios goteros mostrados en las Figuras 9A-L, de acuerdo con algunas realizaciones

Se aprecia que para simplicidad y claridad de la ilustración, los elementos mostrados en las figuras no se han dibujado necesariamente a escala. Por ejemplo, las dimensiones de algunos de los elementos pueden estar exageradas con relación a otros elementos para mayor claridad. Además, donde se considere apropiado, las referencias numéricas pueden repetirse entre las figuras para indicar elementos correspondientes o análogos.

Descripción de las realizaciones específicas de la invención

La presente invención, se refiere al riego y, más particularmente, al procedimiento y sistema de riego a baja presión de agua.

Con el fin de comprender mejor algunas realizaciones de la presente invención, como se ilustra en las Figuras 3-17F de los dibujos, primero se hace referencia a la construcción y operación de un sistema de riego y un gotero como se ilustra en las Figuras 1 y 2.

La Figura 1 ilustra un sistema de riego 10 que incluye un suministro de agua 11, una bomba 12 para bombear agua desde el suministro de agua 11 a una pluralidad de conductos 13, lo que da como resultado un flujo de agua a alta presión en la pluralidad de conductos 13. Una pluralidad de goteros 20 está unida a la pluralidad de conductos 13, para disminuir la velocidad del agua que fluye a lo largo de los conductos 13 y para descargar el agua a la tierra a una tasa controlada.

La Figura 2 ilustra un gotero 20 que tiene una trayectoria de agua 22 generalmente en forma de zigzag, que comprende protuberancias dispuestas alternativamente, disminuye la velocidad del agua que pasa a través de él. El gotero 20 también incluye una entrada de agua 21 a través de la cual el agua ingresa al gotero, y una salida de agua 23 a través de la cual el agua sale de la trayectoria hacia la tierra. El gotero 20 también incluye un filtro (no mostrado), para evitar que entren partículas en el gotero 20 y lo obstruyan. La trayectoria 22 en forma de zigzag crea turbulencias que, a su vez, provocan pérdida de energía. La pérdida de energía está controlada por la estructura y el tamaño de la trayectoria del agua 22.

Los inventores encontraron que los goteros tradicionales pueden obstruirse cuando se acumulan partículas en ellos, y que esto requiere una supervisión e inspección constantes del campo de riego y puede aumentar los gastos operativos.

Los inventores descubrieron además que la reducción de la presión operativa puede reducir o eliminar la necesidad de una bomba que, a su vez, puede reducir los costes de energía.

Las Figuras 3A y 3B son ilustraciones esquemáticas de un sistema de riego 300. En varias realizaciones ilustrativas, el sistema de riego 300 opera a una presión de agua baja, por ejemplo, menos de 0,1 bar, con mayor preferencia de aproximadamente 5 mbar a aproximadamente 80 mbar, con mayor preferencia de aproximadamente 5 mbar a aproximadamente 70 mbar, con mayor preferencia de aproximadamente 5 mbar a aproximadamente 60 mbar, con mayor preferencia de aproximadamente 5 mbar a aproximadamente 50 mbar, con mayor preferencia de aproximadamente 5 mbar a aproximadamente 40 mbar por ejemplo, 30 mbar. El sistema de riego 300 comprende un sistema de suministro de agua 302, que preferentemente suministra agua a baja presión. El sistema de riego 300 comprende una tubería de riego 304 y goteros 306. En la presente invención, la tubería de riego 304 está inclinada.

El sistema 302 puede opcional y preferentemente conectarse a través de un conector y/o válvula 360, opcional y preferentemente a uno o más conductos de distribución de agua 305. Como alternativa o adicionalmente, el sistema 302 puede conectarse a uno o más de un depósito de agua, un tanque de agua, un recipiente de agua o un pozo. En algunas realizaciones el sistema 300 comprende una bomba de agua 362 que suministra agua al sistema 302 o a los conductos de distribución de agua 305 o a la tubería de riego 304, según se desee. El sistema 300 opcional y preferentemente comprende uno o más sensores de presión 364 que miden la presión de agua en la tubería de riego 304. El sistema 300 puede comprender además un sistema de control 366 para controlar la tasa de flujo del agua suministrada a la tubería de riego 304. El sistema de control 366 puede incluir un circuito que está configurado para transmitir señales de control a la bomba 362 o al conector y/o la válvula 360 para de esta manera controlar la tasa de flujo en la tubería 304. Opcional y preferentemente, el sistema de control 366 recibe señales de detección de los sensores 364 y transmite los controles en respuesta a estas señales de detección, para mantener la presión de agua antes mencionada en la tubería de riego 304.

Los goteros 306 pueden unirse, integrarse o ubicarse en el interior de la tubería de riego 304. En funcionamiento, los goteros 306 descargan agua a través de al menos una salida de agua 314, para proporcionar un flujo de agua, por ejemplo, al suelo, la tierra o surco. La salida 314 del gotero 306 puede ser opcional y preferentemente junto a un orificio 336 en la tubería 304.

La tubería de riego 304 puede estar hecha de cualquier material adecuado conocido en la técnica para operar normalmente para soportar una presión de al menos 1 bar, para soportar presiones accidentales como resultado de cargas generadas, por ejemplo, por ruedas anuladas de un vehículo, y/o para soportar las condiciones climáticas, como la lluvia o las altas temperaturas causadas típicamente por el calor generado por el sol. Por ejemplo, los materiales adecuados pueden ser polietileno, polipropileno, cloruro de polivinilo y otros materiales termoplásticos. Típicamente, la tubería de riego 304 tiene un diámetro de aproximadamente 20 mm a aproximadamente 40 mm, y una longitud de aproximadamente 5 a aproximadamente 300 m.

Los goteros 306 están dispuestos a lo largo de la tubería de riego 304. Una distancia típica entre dos goteros juntos a lo largo de la tubería 304 es, sin limitación, de aproximadamente 20 a aproximadamente 100 cm.

Los goteros 306 se pueden incorporar en más de una manera. En el ejemplo representativo mostrado en la Figura 3B, que no debe considerarse como limitante, los goteros 306 pueden fijarse en la pared interior de la tubería de riego 304, y pueden comprender una o más entradas de agua 312 a través de las cuales el agua ingresa al gotero 306, una salida de agua 314 a través de las cuales el agua sale del gotero 306 y una trayectoria de agua 310 a través de la cual el agua fluye desde la entrada 312 hasta la salida 314. Por ejemplo, un gotero típico 306 puede incluir de aproximadamente 1 a aproximadamente 100 entradas de gotero y 1 salida de gotero.

La Figura 14 ilustra el gotero 306 de acuerdo con otra realización. En esta realización, el gotero 306 comprende una carcasa compacta 212 hecha de un material resistente y no corrosivo. La superficie superior 214 del gotero 306 define dos conjuntos de entradas, cada una de las cuales incluye una o más aberturas que se extienden a través de la superficie superior 214. Las entradas están expuestas al agua de riego que fluye a través del interior del tubo de riego.

La primera entrada 216 incluye preferentemente tres aberturas. El agua que fluye hacia la primera entrada 216 avanza a través del cuerpo del gotero 306 hasta una salida (no mostrada). Al viajar a través del gotero 306 hacia la salida, la presión de agua se reduce y el flujo de agua se reduce a una tasa de flujo de chorrito o goteo. Las tres aberturas son preferentemente de diámetro lo suficientemente pequeño para realizar una función de filtro para el agua que fluye a través de la primera entrada 216, por ejemplo, para filtrar desechos o gravilla que de cualquier otra manera podrían obstruir el interior del gotero 306. Las aberturas que forman la primera entrada 216 están opcional y preferentemente espaciadas en un patrón triangular para permitir que el agua impacte uniformemente en las superficies interiores del gotero 306. Aunque en la realización preferida se muestran tres aberturas igualmente espaciadas, se pueden utilizar otros números y disposiciones de aberturas para formar la primera entrada 216. La segunda entrada 218 incluye preferentemente dos aberturas espaciadas a lo largo de un eje central que divide en dos la longitud del gotero 306. El agua que fluye hacia la segunda entrada 218 opcional y preferentemente no avanza a través del cuerpo del gotero 306 sino que, en cambio, cumple una función de compensación de presión. El agua que fluye hacia la segunda entrada 218 se acumula en una cámara en el interior del gotero 306, aplicando presión a la cámara en una cantidad sustancialmente equivalente a la presión en el tubo de riego. Debido a que el agua que fluye a través de la segunda entrada 218 no fluye a través del gotero 306, las aberturas de la segunda entrada 218 no necesitan filtrar el agua entrante y las aberturas no necesitan tener un diámetro pequeño. Aunque se muestran dos aberturas en la realización preferida, como se ve en la Figura 14, se pueden utilizar otros números y disposiciones de aberturas para formar la segunda entrada 218.

Las Figuras 15A y 15B ilustran el gotero 306 de acuerdo con otra realización. En esta realización, el gotero 306 comprende una carcasa compacta que puede formarse conveniente y económicamente a partir de componentes de carcasa moldeados de plástico ensamblados. La carcasa incluye una base 420 generalmente en forma de copa adaptada para ensamblarse con un capuchón 422 para formar un interior de la carcasa sustancialmente cerrado. En términos generales, el canal de flujo 414 está definido por un patrón de canal 426 formado en la base 420, en relación cooperativa con un elemento de válvula elastomérico elástico y flexible 428. El agua se suministra al canal de flujo 414 a través de una entrada de agua 30 formada por el capuchón 422, y el agua se descarga desde el canal de flujo a través de la salida de descarga 416 formada en la base 420. La geometría del patrón de canal 426 coopera con el elemento de válvula 428 para definir el canal de flujo tridimensional 414 para mejorar la caída de presión entre la entrada 430 y la salida 416.

La base de la carcasa 420 tiene una construcción abierta hacia arriba, generalmente en forma de copa, que incluye una parte inferior circular o superficie del suelo 432 unida en el perímetro de la misma a una pared exterior cilíndrica vertical 434. El patrón de canal 426 se forma en el piso 432 con una configuración generalmente circular dispuesta alrededor de la salida 416 que puede incluir un vástago hueco corto que se proyecta hacia abajo 436 para unirlo a presión al tubo de descarga (no mostrado), si se desea. También se forma una pluralidad de postes espaciadores 438 en la base 420 para proyectarse hacia arriba desde el piso 32 en el perímetro del piso y terminar con los extremos superiores dispuestos sobre el patrón de canal 26, pero debajo del borde superior de la pared exterior 432.

El elemento de válvula 428 comprende un disco elástico que tiene un tamaño y forma para encajar en la base de la carcasa 420, con un margen exterior del elemento de válvula 428 encajando dentro de los postes espaciadores 438. Luego, el capuchón de la carcasa 422 se ensambla con la base 420 montando a presión el capuchón en forma de disco en el extremo abierto de la base, para asentar el capuchón 422 contra los extremos superiores de los postes espaciadores 438. El capuchón 422 se puede conectar de forma segura a la base 420 de manera sellada mediante el uso de un adhesivo adecuado, o mediante soldadura ultrasónica o similar. Cuando se ensamblaron, la base de la carcasa 420 y el capuchón 422 definieron una cámara de entrada 440 (Figura 15A) dentro de la cual el elemento de la válvula 428 se retuvo con al menos algún movimiento flotante en una posición alineada sobre el patrón de canal 426. La entrada de agua 430 se forma en el capuchón 422 y típicamente está asociada con un vástago de entrada 442 que puede incluir una construcción con púas para una unión de tipo perforación a presión a la manguera de suministro de agua 412.

Desde el canal de flujo 414, el agua ingresa a la cámara de descarga ubicada centralmente que tiene una protuberancia circular elevada 452 que se proyecta hacia arriba desde el piso 432 de la base de la carcasa 420 para engranar con el elemento de válvula 428. El saliente 452 tiene una ranura de regulación de descarga abierta hacia arriba 454 formada en él, para descargar el flujo de agua desde la cámara de salida a la salida de agua 416.

Las Figuras 16A y 16B ilustran el gotero 306 de acuerdo con otra realización. El gotero 306 puede ser un cuerpo de plástico moldeado que puede insertarse en una cinta de goteo de paredes delgadas 102, o cualquier otro tipo de conducto de agua como una manguera extruida, a intervalos regularmente espaciados durante o inmediatamente después de la extrusión de la cinta de goteo. Cada gotero 306 puede tener una sola salida que se puede colocar en una abertura 104 que se corta o se forma previamente en la pared de la cinta de goteo durante la producción. El agua en la cinta de goteo de paredes delgadas 102 puede ingresar al gotero 306 al pasar a través de un filtro en los lados o en el perímetro del gotero 106. Debido a que el área del filtro está en los lados o el perímetro del gotero, el gotero 306 puede proporcionar un filtro de área grande con relación al tamaño o grosor del gotero 306. Por ejemplo, el gotero 306 en una realización preferida puede tener un grosor de aproximadamente 3,5 mm y un área del filtro de al menos aproximadamente 12 mm2.

En una realización, el agua filtrada pasa luego a través del laberinto 108 donde se reduce la presión de agua. Por ejemplo, la presión de agua puede reducirse desde la presión de la línea en la cinta de goteo (por ejemplo, 12 psi) a una presión sustancialmente más baja. Entonces, el agua a la presión reducida puede fluir a través del orificio de salida 110 cerca de la cara exterior o primera del gotero 111 soldada o adherida a la pared de la cinta de goteo.

En una realización, la presión del gotero 306 se regula mediante el uso del diafragma 112 en o junto a la segunda cara interior del gotero 114. La presión de agua en la cinta de goteo actúa contra el diafragma para regular la tasa de flujo del gotero a medida que cambia la presión de agua dentro del conducto de agua.

El gotero 306 puede incluir tres partes, dos elementos del cuerpo 122 y 124 y un diafragma elastomérico 112. La cara primera o exterior 111 del gotero puede tener una o más paredes o superficies que están soldadas, adheridas o unidas de cualquier otra manera a la pared interior de la cinta de goteo. El gotero 306 tiene una cara segunda o interior 114 que puede sobresalir hacia el interior de la cinta de goteo. El grosor del gotero 306 entre la cara primera o exterior y la cara segunda o interior es preferentemente menos de aproximadamente 5 mm, y con la máxima preferencia menos de aproximadamente inferior a unos 3,5 mm. El área del filtro del gotero 306 está enteramente a los lados 106 o la periferia del gotero 306, entre la cara exterior 111 y la cara interior 114 del gotero.

En una realización, el área del filtro puede configurarse como una pluralidad de ranuras 116 a través de los lados del gotero 306 que proporcionan entradas o pasajes de filtrado para que el agua en la cinta de goteo ingrese al gotero 306. Cada ranura 116 a través de las paredes laterales del gotero puede tener dimensiones lo suficientemente pequeñas como para bloquear el paso de partículas o desechos a través de la ranura hacia el interior del gotero 306, mientras permite una tasa de flujo de agua deseada desde la línea de goteo hacia el interior del gotero 306.

Por ejemplo, en una realización, el gotero 306 puede tener generalmente forma de disco, y cada ranura 116 puede extenderse radialmente a través de las paredes laterales cilíndricas del gotero 106, desde el perímetro o la superficie exterior hasta el interior del gotero 306. El gotero 306 puede tener 24 ranuras radiales, teniendo cada ranura un ancho de menos de aproximadamente 0,5 mm, y con la máxima preferencia teniendo un ancho de menos de aproximadamente 0,3 mm. El grosor radial de las paredes laterales del gotero puede estar entre alrededor de 0,5 mm y alrededor de 1,0 mm. El radio del gotero puede estar entre aproximadamente 3,5 mm y aproximadamente 6,5 mm, y la circunferencia exterior del gotero puede estar entre aproximadamente 10 mm y aproximadamente 30 mm.

En una realización, la cara segunda o interior 114 del gotero 306 puede tener una abertura 118. El diafragma 112 puede ser una vejiga elástica que se coloca entre los elementos del cuerpo 122 y 124, mientras que el diafragma está directamente expuesto por un lado a la presión de agua dentro de la cinta de goteo u otro conducto de agua donde está montado el gotero 306. Por ejemplo, el diafragma puede tener un grosor de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 0,75 mm, y una superficie lo suficientemente grande como para cubrir tanto la cámara de regulación de presión 144 como el laberinto 108 que se forma en el segundo elemento del cuerpo 124 en la superficie 132.

En una realización, el diafragma puede estar expuesto a la presión de la línea en la cinta de goteo que puede entrar a través de la abertura 118 y actuar directamente contra el diafragma, causando que el diafragma se flexione a medida que disminuye la presión de agua en el diafragma del otro lado. Si la presión de agua en la cinta de goteo aumenta, el diafragma puede flexionarse radialmente hacia la salida 110 y alejarse de la segunda cara interior del gotero, reduciendo el flujo de salida del gotero 306.

En una realización, el agua actúa contra el diafragma mientras pasa a través de la abertura 118 no pasa también a través de un filtro. En cambio, el filtro puede ser un arreglo de ranuras 116 en las paredes laterales cilíndricas del gotero 106, y están dedicadas solo para el agua que ingresa al área de reducción de presión del gotero, o laberinto 108.

En una realización, el diafragma 112 se puede mantener en su lugar al intercalar las porciones exteriores del diafragma entre el primer elemento del cuerpo 122 y el segundo elemento del cuerpo 124 del gotero 306. Los elementos del cuerpo primero y segundo pueden engranarse entre sí con un broche o un ajuste a presión. Por ejemplo, el segundo elemento se puede insertar en el primer elemento y se puede mantener en su lugar mediante los rebordes 126 que se extienden hacia dentro desde las paredes laterales del gotero 106. Los rebordes que miran hacia dentro pueden capturar y mantener al segundo elemento en su lugar porque las dimensiones del borde exterior o perímetro 128 del segundo elemento pueden ser ligeramente mayores que las dimensiones de los rebordes 126. El diafragma 112 se puede sujetar entre la superficie 130 del primer elemento y una o más paredes 132, 134 del segundo elemento. Opcionalmente, los rebordes y el borde exterior o el perímetro se pueden estrechar para facilitar el montaje. Adicionalmente, las porciones del diafragma que están radialmente fuera de la abertura 118 pueden comprimirse axialmente mediante un ajuste hermético o de sellado entre los elementos del cuerpo primero y segundo.

En una realización, el agua que ingresa al gotero 306 a través del área del filtro en los lados del gotero puede recolectarse en el canal de flujo colector 136 dentro del área del filtro. Por ejemplo, el canal de flujo colector puede ser un pasaje radialmente dentro del área del filtro en las paredes laterales del gotero 106, y puede estar encerrado por la pared de la cinta de goteo, la superficie 138 y la pared 140 que circunscriben la piscina de salida 146.

En varias realizaciones ilustrativas, la tubería de riego 304 está dispuesta para compensar las pérdidas de presión en los goteros a lo largo de la tubería de riego. En funcionamiento, el sistema de suministro de agua 302 suministra agua a la tubería 304, opcional y preferentemente en el nivel más alto de la tubería 304.

Los inventores descubrieron que esto da como resultado una tasa de flujo de agua generalmente alta y también mantiene una tasa de flujo generalmente uniforme en todos los goteros 306.

En algunas realizaciones el sistema de control 366 asegura que el sistema de suministro de agua 302 suministre el agua a la tubería 304 a una presión de a lo máximo aproximadamente 8.825 Pa (90 cm H²O) (por ejemplo, de aproximadamente 490 Pa (5 cm H²O) a aproximadamente 8.825 Pa (90 cm H²O)), o a lo máximo 7.906,67 Pa (80 cm H²O) (por ejemplo, de aproximadamente 490 Pa (5 cm H²O) a aproximadamente 7.906,67 Pa (80 cm H²O), o a lo máximo 6.918,33 Pa (70 cm H²O) (por ejemplo, de aproximadamente 490 Pa (5 cm H²O) a aproximadamente 6.918.33 Pa (70 cm H²O)), o a lo máximo 5.930 Pa (60 cm H²O (por ejemplo, de aproximadamente 490 Pa (5 cm H²O) a aproximadamente 5.930 Pa (60 cm H²O)), o a lo máximo 4.941,67 Pa (50 cm H²O (por ejemplo, de aproximadamente 490 Pa (5 cm H²O) a aproximadamente 4.941,67 Pa (50 cm H²O)), y más o a lo máximo 3.953.33 Pa (40 cm H²O) (por ejemplo, de aproximadamente 490 Pa (5 cm H²O) a aproximadamente 3.953,33 Pa (40 cm H²O)). Por ejemplo, cuando el sistema de suministro 302 es una bomba y/o comprende una válvula controlable (no mostrada), el sistema de control 366 puede controlar la bomba o válvula para suministrar la presión preferida. Alternativamente, el sistema de suministro de agua 302 puede configurarse para suministrar el agua a la presión antes mencionada sin un sistema de control (por ejemplo, mediante una selección juiciosa del diámetro de salida y/o la presión dentro del sistema de suministro de agua 302).

Los sistemas de riego por goteo implican costos de inversión y consumo de energía en sistemas de alta presión (energía) y filtración para funcionar eficientemente. Los sistemas de riego por superficie típicamente emplean una descarga alta en una entrada de agua para regar de manera eficiente y uniforme mediante el uso del riego por superficie para que el agua llegue al final del campo. Los inventores de la presente invención descubrieron que la reducción de la cantidad de agua por un campo con pendiente más pronunciada puede causar escorrentía, erosión y degradación del suelo.

Los sistemas de riego por goteo proporcionan una mayor uniformidad del agua en un campo que el riego por superficie debido a la reducción de la escorrentía y la lixiviación, sin embargo, los inventores de la presente invención se dieron cuenta de que el requisito de alta presión provoca altos costos de energía y altos costos de inversión en filtros, bombas, reguladores de presión, y materiales de tubería de riego que puedan soportar altas presiones. Los inventores de la presente invención se dieron cuenta de que los sistemas de riego por goteo que funcionan a presiones entre 0,05 y 0,1 bar no se pueden aplicar en grandes campos comerciales. Un criterio para la variación de descarga en un campo regado es típicamente 10 % o menos.

Los inventores encontraron que un sistema de riego que comprende una tubería de riego que puede estar inclinada en una pendiente variable, puede seleccionarse de manera que la descarga de agua a lo largo de la tubería de riego inclinada varíe por no más de aproximadamente 20 %, o no más de 18 %, o no más de 16 %, o no más de 15 %, o no más de 13 %, o no más de 12 %, o no más de 10 %.

Como se usa en la presente descripción, "descarga de agua" se refiere a un volumen de agua que sale del gotero por unidad de tiempo.

En algunas realizaciones, la tubería de riego 304 está inclinada en una pendiente que varía gradualmente, y en algunas realizaciones, la tubería de riego 304 está inclinada en una pendiente que varía de forma discontinua.

La Figura 4 es una ilustración esquemática del sistema de riego 300, en realizaciones de la invención en las que se emplea una pendiente variable. El sistema de riego 300 puede comprender el sistema de suministro de agua 302, una o más tuberías de riego inclinadas 304 y una pluralidad de goteros 306 (no mostrados, véase, por ejemplo, las Figuras 3A y 3B). En la ilustración representativa de la Figura 4, que no debe considerarse limitativa, el sistema de riego 300 comprende un conducto de distribución 305 en el cual se descarga el agua del sistema 302. El conducto 305 está provisto de orificios 314 a los que se conectan las tuberías de riego 304 con conectores adecuados (no mostrados). Las tuberías de riego 304 se colocan opcional y preferentemente entre surcos 311 que se usan típicamente para inundaciones y se disponen en una pendiente 330 para compensar las pérdidas de flujo a lo largo de las tuberías de riego 304. La pendiente 330 puede variar (gradual o discontinuamente) a lo largo de las tuberías de riego 304.

Por ejemplo, la tubería de riego 304 puede inclinarse en una pendiente que varía gradualmente con una pendiente más alta (en valor absoluto) al comienzo de la tubería de riego 304 y una pendiente más baja (en valor absoluto) en una o más ubicaciones aguas abajo de la tubería 304. Los inventores descubrieron que esto puede aumentar la tasa de flujo de agua y puede mantener una presión generalmente uniforme en todos los goteros 306. En algunas realizaciones, la tubería de riego 304 está inclinada en una pendiente variable gradualmente que se selecciona de manera que la descarga de agua a lo largo de la tubería 304 varía por no más de aproximadamente 20 %, o no más de 18 %, o no más de 16 % o no más de 15 %, o no más de 13 %, o no más de 12 %, o no más de 10 %.

La pendiente variable se selecciona opcional y preferentemente de manera que para al menos un par de goteros en la tubería 304, con mayor preferencia para al menos dos pares de goteros en la tubería 304, con mayor preferencia para al menos tres pares de goteros en la tubería 304, con mayor preferencia para cualquier par de goteros en la tubería 304, la relación entre la pendiente S1 en una ubicación de uno de los goteros del par y la pendiente S2 en una ubicación de otro de los goteros del par, es igual o aproximadamente igual a la nth potencia de la relación entre las distancias de los goteros desde el punto más bajo de la tubería 304 (por ejemplo, el punto más alejado de la tubería 304 del conducto 305). Matemáticamente, esto puede expresarse como S1/S2<x[(L-l1)/(L-fe)]n, donde L es la longitud de la tubería 304, I1 es la distancia entre el punto más alto a lo largo de la tubería 304 y uno de los goteros del par, y I2 es la distancia entre el punto más alto a lo largo de la tubería 304 y el otro gotero del par. El valor del exponente n es preferentemente de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 4,5, por ejemplo, aproximadamente 2 o aproximadamente 3.

Se hace referencia a las Figuras 5A-C que son ilustraciones esquemáticas de un gotero 306, de acuerdo con la presente invención. El gotero 306 opcional y preferentemente comprende una pluralidad de orificios que funcionan como entradas de agua 312. Sin embargo, este debe ser necesariamente el caso, ya que, para algunas aplicaciones, el extremo del gotero puede servir como entrada. El gotero 306 puede ser útil en sistemas de riego tales como, pero no limitado a, los sistemas de riego ilustrados anteriormente con referencia a las Figuras 3A, 3B y la Figura 4. El gotero 306 se puede unir a, o ubicar en, una o más tuberías de riego 304. El gotero 306 puede integrarse en las tuberías de riego 304 durante el proceso de fabricación de tuberías.

En la ilustración representativa de la Figura 5A, el gotero 306 está ensamblado a partir de un elemento hueco externo 301, por ejemplo, en forma de tubo hueco; y que tiene una o más entradas de agua 312 para admitir agua en el gotero 306 y una o más salidas de agua 314 para descargar agua del gotero 306. El gotero 306 comprende además un elemento interno 303 que tiene un diámetro que es menor que el diámetro del elemento hueco externo 301, de manera que cuando el elemento interno 303 se inserta dentro del elemento hueco externo 301, se forma una trayectoria de agua 310 en un espacio entre ellos. La trayectoria 310 puede extenderse desde un extremo 321 del gotero 306 hasta el otro extremo 331 del gotero 306. El extremo 331 está opcional y preferentemente cerrado. En varias realizaciones ilustrativas de la invención, la trayectoria de agua 310 se forma de manera que hay al menos un par de entrada-salida que está conectado por una línea recta que está dentro de la trayectoria de agua 310. Esto permite que al menos una porción del agua fluya a lo largo de una línea recta desde una o más entradas 312 a una o más salidas 314, y es diferente a los goteros que tienen, por ejemplo, trayectorias en zigzag o laberínticas.

En la presente descripción "un par de entrada-salida" es un par que incluye una de las entradas 312 y una de las salidas 314.

Las entradas de agua 312 pueden tener la forma de una pluralidad de pequeñas cavidades que tienen un diámetro de aproximadamente 0,05 mm a aproximadamente 1 cm e intervalos entre entradas de aproximadamente 0,01 mm a aproximadamente 1 cm. Las salidas de agua 314 están preferentemente configuradas para descargar agua desde el gotero para proporcionar una tasa de flujo de descarga de agua deseada desde el gotero hacia el suelo o la tierra. El diámetro del orificio de las salidas de agua 314 es típicamente de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 2 mm. Las salidas de agua 314 del gotero 306 pueden opcional y preferentemente estar en comunicación con un orificio 336 (mostrado en la Figura 3B) ubicado en la tubería de riego inclinada 336 (mostrada en la Figura 3B). De acuerdo con algunas realizaciones, el gotero 306 se caracteriza por una dependencia de descarga de presión que comprende una relación lineal entre una tasa de descarga Q (volumen de agua por unidad de tiempo) en la salida 314 y una presión de entrada P en la entrada 312. Esta relación se puede expresar matemáticamente como Q=a¹P+a⁰ , donde a¹ es un coeficiente de presión de entrada y a⁰ es un parámetro de compensación. Un valor típico para a¹ es de aproximadamente 2E-11 m⁴s/Kg (7 centímetros cúbicos por hora por cm H²O) a aproximadamente 1,13E-10 m⁴s/Kg (40 centímetros cúbicos por hora por cm H²O) o de aproximadamente 2E-11 m⁴s/Kg (7 centímetros cúbicos por hora por cm H²O) a unos 5,65E-11 m⁴s/Kg (20 centímetros cúbicos por hora por cm H²O) o de aproximadamente 2,54E-11 m⁴s/Kg (9 centímetros cúbicos por hora por cm H²O) a unos 3,39E-11 m⁴s/Kg (12 centímetros cúbicos por hora por cm H²O). Un valor típico para a² es de aproximadamente 0 a aproximadamente 0,05 l/h (50 centímetros cúbicos por hora), o de aproximadamente 0,01 l/h (10 centímetros cúbicos por hora) a aproximadamente 0,04 l/h (40 centímetros por hora), o de aproximadamente 0,02 l /h (20 centímetros cúbicos por hora) a aproximadamente 0,03 l/h (30 centímetros cúbicos por hora).

La Figura 5B ilustra una ilustración en sección transversal longitudinal del gotero 306, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, y la Figura 5C ilustra una vista lateral despiezada del elemento hueco externo 301 (lado derecho) y el elemento interno 303 (lado izquierdo), de acuerdo con la presente invención.

El gotero 306 puede comprender un elemento hueco externo 301 que tiene un primer extremo 331, que puede estar cerrado. El elemento interno 318, con una cabeza 328, puede insertarse en el elemento hueco externo 301. La cabeza 328 del elemento interno 303 cierra preferentemente un extremo 321 del elemento hueco externo 301 después de ensamblar estos elementos entre sí. El elemento hueco externo 301 puede tener una pluralidad de entradas de agua 312 en un extremo 317 y una o más salidas de agua 314 en el otro extremo 319.

Con referencia a la Figura 5A, un diámetro interno d^int se define típicamente entre los dos puntos antípodas más lejanos en una pared exterior 318 del elemento interno 303. Un diámetro externo d^ext se define típicamente entre los dos puntos antípodas más lejanos en una pared interior 322 del elemento hueco externo 301. Cuando el elemento interno 303 se introduce en el elemento hueco externo 301, se crea una trayectoria de agua 310 que tiene un ancho W. El ancho W se configura opcional y preferentemente para proporcionar una trayectoria de agua suficientemente estrecha 310 y para proporcionar un diámetro hidráulico pequeño (D^h) para reducir el flujo dentro del gotero 306. El diámetro hidráulico (D^h) es un parámetro que se define como cuatro veces la relación entre un área de flujo A y un perímetro mojado de un conducto, P, como se define en la ecuación I:

D^h = 4A/P (Ecuación I)

En la ecuación I A puede ser el área de sección transversal de la trayectoria de agua 310 en el gotero 306 y P puede ser el perímetro mojado de la sección transversal, en cuyo caso D^h hace referencia al diámetro hidráulico de la trayectoria 310.

Por ejemplo, cuando la trayectoria de agua 310 tiene una forma circular, el diámetro hidráulico de acuerdo con la ecuación I arriba se reduce al diámetro del círculo que forma la trayectoria.

Un diámetro hidráulico típico de la trayectoria 310, adecuado para las presentes realizaciones, es de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 500 μm. También se contemplan otros valores para el diámetro hidráulico, con la condición de que se reduzca o inhiba la obstrucción dentro de la trayectoria de agua 310, como se analiza más adelante en la presente descripción con referencia a la Figura 6.

Cuando la trayectoria de agua 310 tiene forma de anillo, el diámetro hidráulico se define como el ancho W de la trayectoria, que se puede calcular como la diferencia entre el diámetro interno d⁵⁰¹ del elemento hueco externo 301, y el diámetro externo d⁵⁰⁸ del elemento interno 303, de acuerdo con la ecuación II:

Dn=W= d3oi-d3o3 (Ecuación II)

Se aprecia que la tasa de flujo de agua disminuye en un canal a medida que disminuye su diámetro hidráulico. Los inventores de la presente invención encontraron que al utilizar un gotero de diámetro hidráulico estrecho de acuerdo con realizaciones particulares a una presión operativa baja, pueden proporcionar una tasa de flujo de descarga baja al salir del gotero 306. Se puede lograr un diámetro hidráulico pequeño proporcionando un área de superficie relativa suficientemente grande de la trayectoria de agua estrecha 310 y/o al reducir la energía del agua que fluye en la trayectoria de agua 310, por ejemplo, al aumentar la fricción para el flujo de agua de la trayectoria de agua estrecha 310 del gotero 306. Se puede lograr un área de superficie relativa ampliada de la trayectoria de agua 310, por ejemplo, al hacer una trayectoria conformada. Por ejemplo, la trayectoria puede tener la forma de un polígono (por ejemplo, un triángulo, un cuadrado, etc.). Un área de superficie relativa ampliada de la trayectoria de agua 310 puede lograrse alternativa o adicionalmente al proporcionar una trayectoria suficientemente larga entre la entrada 312 y la salida 314.

La acumulación de partículas en la entrada del gotero puede causar obstrucciones y una descarga de flujo reducida, lo que resulta en una disminución de la descarga de flujo o la ausencia de flujo.

La ventaja de tener una trayectoria como se describió anteriormente puede entenderse mejor con referencia a la Figura 6 que ilustra una vista lateral en perspectiva del gotero 306 de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención. Se muestra un obstáculo 350, como una partícula o una burbuja de aire, en su trayectoria de agua 310, que, en la realización ilustrada, tiene forma de anillo. El obstáculo 350 puede estar en contacto con la pared interior 322 del elemento hueco externo 301 y la pared exterior 318 del elemento interno 303 del gotero 306, obstruyendo de esta manera parcial o incluso completamente una región de trayectoria 310. Sin embargo, dado que la trayectoria 310 no es unidimensional, hay otros caminos alternativos dentro de la trayectoria 310 que permiten eludir las rutas 331, 332 y 333 alrededor de cualquier obstáculo que pueda haber dentro del gotero 306. Además, la cantidad de partículas que entran en el gotero puede reducirse al proporcionar al gotero 306 de una entrada estrecha. Las entradas de agua 304 pueden tener un tamaño de aproximadamente 50 μm a aproximadamente 500 μm. Por lo tanto, la trayectoria 310 no está completamente bloqueada por el obstáculo 350.

En algunas realizaciones hay múltiples entradas de agua capilar 312. Típicamente, pero no necesariamente, por ejemplo, se emplean entre 1 y 100 entradas de agua capilar. La ventaja de tener una multiplicidad de entradas de agua capilar es que las entradas de agua capilar pueden servir como filtro para el gotero 306 y reducir el riesgo de obstrucción del gotero.

De acuerdo con algunas realizaciones, el diámetro hidráulico D^h es de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 1 mm. De acuerdo con algunas realizaciones, el elemento hueco externo 301 tiene un diámetro interior de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 5 mm.

El área de sección transversal del gotero adecuada para las presentes realizaciones puede ser de aproximadamente 3 mm² a aproximadamente 300 mm² , en dependencia del ancho de la trayectoria de agua 310. La tasa de flujo de agua del agua que fluye a través del gotero 306 es típicamente de aproximadamente 100 ml/h a aproximadamente 10000 ml/h a una presión hidráulica de aproximadamente 0,1 m H²O a aproximadamente 2 m H²O. Por ejemplo, un gotero de aproximadamente 3 cm de longitud y un anillo de aproximadamente 100 μm de ancho puede producir una tasa de flujo de aproximadamente 1.400 ml/h a una presión de 1,5 m H²O.

Las superficies exteriores de los elementos externo 301 e interno 303 pueden ser paralelas entre sí hasta una tolerancia de aproximadamente el 10 %. La distancia entre las entradas de agua 312 puede ser de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 2 mm. La distancia entre las entradas de agua 312 y las salidas de agua 314 puede ser de aproximadamente 1 a aproximadamente 6 cm.

Como puede apreciarse adicionalmente, el sistema de riego 300, al emplear los goteros de las presentes realizaciones y haciéndolos operar a baja presión, puede eliminar la necesidad de una bomba 12 del tipo que se muestra en la Figura 1, y como resultado, las tuberías de riego 304 de las presentes realizaciones pueden hacerse con menos materias primas y más baratas.

Además, los inventores encontraron que el gotero de las presentes realizaciones permite que las partículas sean desechadas por el agua que fluye en su interior. Incluso si las partículas están parcialmente obstruidas dentro del gotero de las presentes realizaciones, la obstrucción parcial puede destaparse cuando se proporciona agua limpia al gotero, eliminando las partículas por lavado. Como resultado, el gotero de las presentes realizaciones tiene capacidades naturales de autolimpieza integradas.

Con referencia ahora a las Figuras 7A y 7B, la pluralidad de goteros 306 en cualquiera de las realizaciones del sistema de riego descrito anteriormente se puede colocar horizontal o verticalmente con relación a la posición de la tubería de riego 304, como se ilustra en la Figura 7A y la Figura 7B, respectivamente.

Las Figuras 8A y 8B son ilustraciones en sección transversal de la trayectoria parcial del agua dentro de un gotero 306, de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención.

Como se describió anteriormente en las Figuras 5A-5C, la trayectoria de agua 310 se crea al ensamblar el elemento interno 303 con el elemento hueco externo 301. El elemento interno 303 puede tener secciones transversales alternativas, por ejemplo, al utilizar la trayectoria de agua 310 en forma de anillo parcial, específicamente, al utilizar parcialmente al menos una porción del anillo 310. Cualquiera de los componentes del gotero 306 puede comprender plástico moldeado. El elemento interno 303 puede insertarse en el elemento hueco externo 301.

En algunas realizaciones, se pueden colocar una o más cubiertas en uno o más lados del elemento hueco externo 301, cerrando de esta manera uno o más de sus extremos.

Las Figuras 9A-L son ilustraciones esquemáticas que muestran vistas en sección transversal del gotero 306, de acuerdo con varias realizaciones las Figuras 9A y 9B ilustran una vista lateral (Figura 9A) y una vista en sección a lo largo de la línea A—A (Figura 9B) del gotero 306 en realizaciones en las que el gotero 306 comprende orificios diagonales en los lados y orificios de salida debajo de una cabeza vestida (el lado izquierdo no se muestra en el dibujo). Las Figuras 9C y 9D ilustran una vista lateral (Figura 9C) y una vista en sección a lo largo de la línea B—B (Figura 9D) del gotero 306 en realizaciones en las que el gotero 306 comprende una entrada de agua de forma elíptica (ver también Figura 10A, más abajo) con un filtro 313. Las Figuras 9E y 9F ilustran una vista lateral (Figura 9E) y una vista en sección a lo largo de la línea C---C (Figura 9F) del gotero 306 en realizaciones en las que el gotero 306 comprende una entrada de agua de forma elíptica sin filtro (ver también 10B, más abajo). Las Figuras 9G y 9H ilustran una vista lateral (Figura 9G) y una vista en sección a lo largo de la línea D—D (Figura 9H) del gotero 306 en realizaciones que son similares a las que se muestran en las Figuras 9A y 9B, excepto por una menor distancia entre el extremo del gotero y los orificios de salida. Las Figuras 9I y 9J ilustran una vista lateral (Figura 9I) y una vista en sección a lo largo de la línea E—E (Figura 9J) del gotero 306 en realizaciones similares a las mostradas en las Figuras 9C y 9D, excepto que el gotero 306 comprende orificios diagonales debajo de una cubierta. Las Figuras 9K y 9L ilustran una vista lateral (Figura 9K) y una vista en sección a lo largo de la línea F—F (Figura 9L) del gotero 306 en realizaciones similares a las que se muestran en las Figuras 9C y 9D, excepto que la forma exterior se estrecha para reducir la fricción.

Las ilustraciones en perspectiva de los goteros ilustrados en las Figuras 9A-L se muestran en las Figuras 17A-F, donde la Figura 17A corresponde a las Figuras 9a y 9B, la Figura 17C corresponde a las Figuras 9C y 9D, la Figura 17F corresponde a las Figuras 9E y 9F, la Figura 17b corresponde a las Figuras 9G y 9H, la Figura 17E corresponde a las Figuras 9I y 9J, y la Figura 17D corresponde a las Figuras 9K y 9L. La cubierta sobre el elemento hueco externo 301 se muestra en las Figuras 17A-F en 342.

La longitud del elemento hueco externo 301 y el elemento interno 303 puede estar entre aproximadamente 20 y 50 mm. El diámetro del elemento hueco externo 301 puede estar entre aproximadamente 1 y 10 mm, y el diámetro del elemento interno 303 puede estar entre aproximadamente 0,5 y 9,7 mm. El tamaño de la entrada 312 y la salida 314 puede estar entre aproximadamente 0,5 y 5 mm. La altura de los "baños" 346 puede ser entre aproximadamente 100 y 500 micrones mayor que el espacio estrecho 310 y el ancho del espacio estrecho 310 puede estar entre aproximadamente 50 y 400 micrones.

Se apreciará que aunque los goteros y sus componentes que en la presente descripción se describieron tienen forma cilíndrica, también se pueden fabricar en otras formas de manera que el elemento hueco externo y el elemento interno en la presente descripción descritos pueden tener cualquier forma, como por ejemplo, elipse, cuadrado, rectangular, triangular, hexagonal, octogonal, etc.

Como alternativa o adicionalmente, el gotero de acuerdo con las presentes realizaciones puede tener una entrada de agua con forma elíptica, o una pluralidad de tales entradas conformadas.

Como alternativa o adicionalmente, el gotero de acuerdo con las presentes realizaciones puede tener una entrada de agua que tenga cualquier forma geométrica, como un cuadrado, un rectángulo, un triángulo y un círculo.

Con referencia a la Figura 10A, se ilustra una vista lateral en perspectiva de un gotero ensamblado 306 que tiene una entrada de agua 3121 de forma elíptica de acuerdo con algunas realizaciones de las presentes realizaciones. Como se muestra, la entrada de agua se coloca perpendicular al goteo.

Se hace referencia ahora a la Figura 10B, que muestra una vista lateral en perspectiva de un gotero ensamblado 306 que tiene una entrada de agua de forma elíptica 3121 y que comprende un filtro de acuerdo con algunas realizaciones de las presentes realizaciones. La entrada de agua elíptica 3121 (o una pluralidad de tales entradas) comprende un filtro 340 en varias formas posibles (rejilla, ranuras transversales o longitudinales). Como se muestra, las entradas de agua 3121 se colocan perpendiculares al goteo 306.

Además de la entrada elíptica vertical 3121 como se muestra en las Figuras 10A y 10B, hay entradas adicionales, que no son verticales al goteo 306, a través de las cuales ingresa agua cuando su dirección de flujo es generalmente en un ángulo obtuso 0 con respecto al flujo de agua en el goteo. Los valores típicos de 0 incluyen, sin limitación, de aproximadamente 110° a aproximadamente 155°, o de aproximadamente 120° a aproximadamente 145°, o de aproximadamente 130° a aproximadamente 145°, por ejemplo, aproximadamente 135°. Las Figuras 10C y 10D ilustran una vista en sección transversal (Figura 10C) y una vista lateral en perspectiva (Figura 10D) de un gotero ensamblado que tiene una entrada de agua de forma elíptica 3121 y una entrada de agua adicional 3122 orientada diagonalmente con respecto a una normal hacia una superficie exterior de un elemento hueco externo 301 de acuerdo con algunas realizaciones de las presentes realizaciones.

Las entradas alcanzan un nivel en el cual el agua ingresa el goteo y crea turbulencias que evitan que se acumulen partículas en la zona de entrada de agua. El área de entrada de agua de goteo es el área donde las partículas se pueden acumular y pueden causar un bloqueo parcial o completo del goteo, de manera que si se han introducido partículas en el goteo 306, es posible que no se acumulen y que salgan a través de la salida como resultado de la forma tridimensional y la suavidad del gotero. Las entradas de agua 3122 pueden estar orientadas en una posición diagonal con respecto a la normal a una superficie exterior del elemento hueco externo 301, lo que puede producir un flujo turbulento de agua en la entrada hacia la entrada del gotero.

Las Figuras 10E y 10F son ilustraciones esquemáticas que muestran una vista en perspectiva (Figura 10E) y una vista en sección transversal (Figura 10F) del gotero ensamblado en realizaciones de la invención en las que el elemento interno se sujeta solo desde un lado.

Como se describió en la presente descripción anteriormente, los inventores de la presente invención se dieron cuenta de que los sistemas de riego por goteo funcionan a presiones de entre 0,5 y 4 bar y no se pueden aplicar en grandes campos comerciales mediante el uso de una presión de trabajo inferior a 0,1 bar. Los inventores idearon un sistema de riego que tiene una tubería de riego inclinada en una pendiente que puede seleccionarse de manera que la descarga de agua a lo largo de la tubería varíe por no más de 20 %, o no más de 18 % o no más de 16 %, o no más de 15 %, o no más de 13 %, o no más de 12 %, o no más de 10 %.

La Figura 11 es un gráfico que traza una diferencia en porcentaje entre un gotero con alta descarga y un gotero con baja descarga en función de una pendiente de campo para cabezas de entrada de aproximadamente 20, 30, 50, 100 y 150 cm, con 4 goteros por metro, longitud de la tubería de aproximadamente 150 m y diámetro de aproximadamente 25 mm, según se obtiene en experimentos realizados de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención y enumerados en la Tabla 1.

Tabla 1

La presión en el último gotero se fijó a un valor estimado y se calculó la descarga del gotero. Se calculó la pérdida de la cabeza al siguiente gotero y el cambio de cabeza debido a la pendiente para determinar la presión en la entrada de ese gotero. Se sumó la descarga de los dos goteros y así sucesivamente hasta el comienzo de la tubería. Se usó la función de "búsqueda de objetivo" de Microsoft Excel para cambiar la presión en el último gotero para establecer la cabeza de entrada objetivo de acuerdo con la Tabla I anterior. Se varió la pendiente del campo para evaluar las pendientes para operar eficientemente el sistema de riego de la presente invención dada una diferencia de descarga máxima de 10 %.

La pendiente de la tubería puede causar una mayor presión al final (en dependencia de la pendiente) y, por lo tanto, una mayor descarga del gotero. El aumento de la descarga hacia el extremo de la tubería puede provocar una menor variabilidad de la descarga a lo largo de la tubería y una uniformidad aceptable en los rendimientos.

Lavado

Todas las tuberías se pueden conectar en el extremo mediante un tubo "colector" que se puede conectar a una válvula en su extremo (no se muestra aquí). La válvula se puede abrir periódicamente para limpiar el sistema durante el riego (no menos de una vez cada 2 semanas) durante 5-20 minutos. La abertura de la válvula puede crear una tasa de flujo más rápida dentro de las tuberías, lo que puede limpiar los goteros de la suciedad acumulada. Este procedimiento puede funcionar especialmente bien en sistemas de baja presión (hasta 2 m) donde las tasas de flujo son típicamente lentas. Esta válvula puede controlarse de forma manual o con un temporizador o mediante el uso de cualquier procedimiento de control de riego. La tasa de flujo en la tubería durante el lavado depende de la longitud de la tubería (L), el diámetro (D) y la lisura (C), la cabeza de entrada (Hf) y la pendiente del campo y se puede calcular mediante el uso de la ecuación de Hazen-Williams como se proporciona más abajo en la ecuación III:

La Figura 12A es un gráfico que muestra una descarga relativa de 4 goteros diferentes antes y después del lavado, según se obtiene en experimentos realizados de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención.

La Figura 12B es un gráfico que muestra la descarga de agua en un conducto de tubería durante el lavado en función de una pendiente y una presión de entrada, para un conducto de tubería que tiene una longitud de aproximadamente 150 m y un diámetro de aproximadamente 25 m, según se obtiene en experimentos realizados de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención.

Como puede observarse en la Figura 12A, el lavado de la tubería aumentó la descarga de goteros obstruidos a los valores originales.

El lavado de tuberías puede crear una descarga más alta y puede desperdiciar agua. Sin embargo, el lavado de la tubería durante un corto período al final o al comienzo del riego puede reducir al mínimo la cantidad de agua desperdiciada y, al mismo tiempo, mantener los goteros sin obstruir. La descarga de agua a través de la tubería se muestra en la Figura 12B, que ejemplifica que el lavado de tuberías con una cabeza de entrada de aproximadamente 50 cm y una pendiente de aproximadamente 0,1 % durante 10 minutos puede desperdiciar 80 litros de agua, que es una cantidad muy pequeña con relación al riego por superficie.

El sistema de riego de acuerdo con la presente invención puede diseñarse para conectarse a sistemas de suministro de agua para agricultura existentes, que pueden usarse para riego por inundación.

La pendiente del campo puede utilizarse como una variable de diseño para influir directamente en la presión de la tubería y, por lo tanto, en la descarga del flujo de los goteros a lo largo de su longitud. La pendiente a lo largo de la tubería puede variar en dependencia de la longitud de la tubería, la densidad de los goteros (número por longitud de tubo) y el agua en la entrada de la cabeza. A medida que el agua fluye en la tubería, puede haber una caída de presión a lo largo de la trayectoria del flujo debido a la fricción y, por lo tanto, puede haber variaciones en el flujo de goteo.

Las Figuras 13A-13C son gráficos de la presión de entrada en función de la longitud del conducto para una pendiente de 0° (Figura 13A), pendiente variable (Figura 13B) y pendiente seleccionada para garantizar una tasa de flujo uniforme (Figura 13C), según se obtiene en experimentos realizados de acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención.

Como se muestra en la Figura 13A, en una tubería de 200 m sin pendiente no de acuerdo con la invención (pendiente de 0°), la presión disminuyó de 0,5 m al principio de la tubería a 0,16 m en su extremo. Esta diferencia de presión presenta una diferencia de 67 % en las tasas de flujo. La pérdida de la cabeza en el flujo a lo largo del gotero se puede calcular mediante la ecuación de Darcy-Weisbach como se describió anteriormente.

Los campos que típicamente se riegan por inundación pueden tener pequeñas pendientes de entre aproximadamente 0,05 % y aproximadamente 1 %. Por lo tanto, en los sistemas de goteo convencionales, donde las presiones de trabajo son altas, de aproximadamente 10-14 m, la pendiente no tiene un efecto significativo, ya que las diferencias de altura son despreciables con relación a las presiones de trabajo.

De acuerdo con el sistema de la presente invención, en el cual la presión de trabajo puede ser cercana a cero, las pequeñas diferencias de altura a lo largo de la longitud de la tubería pueden tener un efecto sustancial en la presión de la tubería y la tasa de flujo de los goteros. La pendiente 330, S(l), puede variar a lo largo de la tubería para compensar la pérdida de presión.

La pendiente en cualquier punto I a lo largo de la tubería 304 se puede expresar matemáticamente como una función de pendiente S(I). La función de pendiente se puede ingresar a un controlador de una herramienta de pala, como, pero no limitado a, un sistema de nivelación de terreno guiado por láser, para formar una pendiente variable en un suelo, y se puede implementar una tubería de riego inclinada 304 con goteros 306, generalmente a lo largo de la pendiente variable.

Una función de pendiente representativa adecuada para las presentes realizaciones es:

donde K es una constante adimensional. Típicamente, K es de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,5 o de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,3, donde L es la longitud de la tubería de riego 304, f^d es un factor de fricción, q es una tasa de flujo en la tubería de riego 304 por unidad de longitud, g es la aceleración gravitatoria, D^h es un diámetro hidráulico de dicha tubería de riego 304, y I es una distancia a lo largo de la tubería de riego 304 desde el nivel más alto de la misma.

Otra función de pendiente representativa adecuada para las presentes realizaciones es:

donde c es un coeficiente de suavidad del material de la tubería, y G, a, p, y y ó y £ son parámetros constantes. Un valor típico para G es de aproximadamente 9 a aproximadamente 11, un valor típico para cualquiera de a, p y ^y es de aproximadamente 1,2 a aproximadamente 2,2, y un valor típico para ó es de aproximadamente 4 a aproximadamente 5,5. En algunas realizaciones de la presente invención, al menos dos, con mayores preferencias todas, de a, p y y tienen el mismo valor.

Dado que la pérdida de presión es mayor al comienzo de la tubería y disminuye gradualmente a lo largo de la tubería, puede haber una pendiente más pronunciada al comienzo de la tubería y puede ser más moderada a lo largo de la longitud de la tubería. En algunas realizaciones de la presente invención, la pendiente S también se selecciona en función de la distancia entre los goteros 306. La tasa de flujo también puede verse afectada por la distancia entre goteros, ya que cada gotero puede reducir el volumen de agua que fluye a través de la tubería. Al comienzo de la tubería, el agua fluye a una tasa de flujo máxima, y cuando el agua alcanza el primer gotero después de una distancia x, la tasa de flujo disminuye gradualmente de acuerdo con la tasa de flujo en el gotero y así sucesivamente. En la última porción de la tubería (hasta el último gotero), la tasa de flujo de la tubería es igual a la tasa de flujo del último gotero.

En las Figuras 13B y 13C, la pendiente se puede determinar de manera que el flujo de goteo a lo largo de la tubería sea generalmente uniforme. La Figura 13B muestra que se puede lograr un flujo uniforme mediante la pendiente que se muestra en la Figura 13C.

Como se usa en la presente el término "aproximadamente" se refiere a ±10.

La palabra "ilustrativo" se usa en la presente descripción para significar "que sirve como un ejemplo, instancia, o ilustración." Cualquier realización que se describe como "ilustrativo" no necesariamente debe interpretarse como preferida o ventajosa sobre otras realizaciones y/o para excluir la incorporación de características a partir de otras realizaciones.

La palabra "opcionalmente" se usa en la presente descripción para significar "se proporciona en algunas realizaciones y no se proporciona en otras realizaciones." Cualquier realización particular de la invención puede incluir una pluralidad de características "opcionales" a menos que tales características den lugar a conflictos.

Los términos "comprende", "que comprende", "incluye", "que incluye, "que tiene" y sus conjugaciones significa "que incluye, pero no se limita a".

El término "que consiste de" significa "que incluye y limitado a".

El término "consiste esencialmente en" significa que la composición, procedimiento o estructura pueden incluir ingredientes adicionales, etapas y/o partes, pero sólo si los ingredientes adicionales, etapas y/o partes no alteran materialmente las características básicas y novedosas de la composición de la invención, procedimiento o estructura que se reivindica.

Como se usa en la presente descripción, la forma singular "uno", "una", "el" y "la" incluye los referentes en plural a menos que el contexto claramente lo dicte de otra manera. Por ejemplo, el término "un compuesto" o "al menos un compuesto" puede incluir una pluralidad de compuestos, que incluye sus mezclas.

El ámbito de la invención está limitado por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de riego, comprendiendo el procedimiento suministrar agua que tiene partículas (350) en la misma a una tubería de riego inclinada (304) provista de una pluralidad de goteros (306) que reciben dicha agua y dichas partículas (350), en el que dicho suministro se selecciona para proporcionar una presión de aproximadamente 490 Pa (5 cm H²O) a aproximadamente 8.825 Pa (90 cm H²O) en un nivel más alto de dicha tubería de riego inclinada (304);

en el que al menos uno de dichos goteros para riego de agua (306), comprende:

un elemento hueco externo (301) que tiene al menos una entrada de agua (312) configurada para admitir agua y al menos una salida de agua (314) configurada para descargar agua del gotero (306); y

un elemento interno (303) colocado dentro de dicho elemento hueco externo (301) para formar una trayectoria de agua (310) en un espacio entre ellos;

caracterizado porque dicha trayectoria de agua (310) es distinta a una trayectoria unidimensional y comprende una pluralidad de rutas alternativas de flujo de derivación (331, 332, 333) alrededor de cualquier partícula (350) entre dicho elemento interno (303) y dicho elemento hueco externo (301).

2. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1, en el que para al menos uno de dicha pluralidad de goteros (306) hay una relación lineal entre una tasa de descarga en una salida (314) de dicho gotero (306) y una presión de entrada en una entrada (312) de dicho gotero (306).

3. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicha relación lineal se caracteriza por un coeficiente de dicha presión de entrada que es de aproximadamente 2E-11 m⁴s/Kg (7 centímetros cúbicos por hora por cm H²O) a aproximadamente 1,13E-10 m⁴s/Kg (40 centímetros cúbicos por hora por cm H²O).

4. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en el que dicho coeficiente es de aproximadamente 2E-11 m⁴s/Kg (7 centímetros cúbicos por hora por cm H²O) a aproximadamente 5,67 m⁴s/Kg (20 centímetros cúbicos por hora por cm H²O).

5. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-4, en el que dicha relación lineal se caracteriza por un parámetro de compensación de aproximadamente 0 a aproximadamente 0,05 l/h (50 centímetros cúbicos por hora).

6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que dicho primer coeficiente del parámetro de compensación es de aproximadamente 0,01 l/h (10 centímetros cúbicos por hora) a aproximadamente 0,04 l/h (40 centímetros cúbicos por hora).

7. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que un número de goteros (306) por metro de longitud de dicha tubería de riego inclinada es de aproximadamente 1 a aproximadamente 5.

8. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en el que se selecciona una pendiente de dicha tubería de riego inclinada (304) de manera que la presión de agua a lo largo de dicha tubería de riego inclinada (304) varíe por no más de 20 %.

9. Un sistema de riego (300), que comprende:

una tubería de riego inclinada (304) que tiene una pluralidad de goteros (306) configurados para descargar agua, comprendiendo al menos uno de dichos goteros para riego de agua (306), un elemento hueco externo (301) que tiene al menos una entrada de agua (312) configurada para admitir agua y al menos una salida de agua (314) configurada para descargar agua del gotero (306), y un elemento interno (303) colocado dentro de dicho elemento hueco externo (301) para formar una trayectoria de agua (310) en un espacio entre ellos; un sistema de suministro de agua (302) configurado para suministrar agua que contiene partículas (350) en la misma a dicha tubería de riego inclinada (304) en el nivel más alto de dicha tubería de riego inclinada (304), para recibir dicha agua y dichas partículas (350) por dichos goteros (306),

en el que la presión de dicha agua en dicho nivel más alto de dicha tubería de riego inclinada (304) es de aproximadamente 490 Pa (5 cm H²O) a aproximadamente 8.825 Pa (90 cm H²O);

caracterizado porque dicha trayectoria de agua (310) es distinta a una trayectoria unidimensional y comprende una pluralidad de rutas alternativas de flujo de derivación (331, 332, 333) alrededor de cualquier partícula (350) entre dicho elemento interno (303) y dicho elemento hueco externo (301).

10. El sistema de riego de acuerdo con la reivindicación 9, está desprovisto de una bomba.

11. El sistema de riego (300) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 y 10, en el que la pendiente de dicha tubería de riego inclinada (304) se selecciona de manera que la presión de agua a lo largo de la longitud de dicha tubería de riego inclinada (304) varíe por no más de 20 %.

12. El sistema de riego (300) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en el que dicha trayectoria de agua (310) rodea al menos parcialmente dicho elemento interno (303).

13. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que dicha trayectoria de agua (310) rodea al menos parcialmente dicho elemento interno (303).