Diseño y alternativas en la instalación de inyectores Venturi en riego localizado¹

Design and installation alternatives of Venturi injectors in drip irrigation

Resúmenes

En la UniversitatPolitécnica de València, Valencia, Espana (39°29' N; 0°23' W; 20 m), ha sido estudiado el funcionamiento de cuatro prototipos de inyector Venturi y tres formas de instalación distintas. El funcionamiento se ha analizado bajo diversos parâmetros, como pérdidas de carga, relación de caudales y rendimiento. Las formas de instalación analizadas han sido: sin inyección y con inyección y presiones negativas o positivas en la garganta. Las presiones se establecieron entre 10 y 40 m.c.a. A partir de los datos experimentales han sido procesados utilizando técnicas de regresión múltiple y análisis de la varianza. Con ellas, fue posible, a través de la integración de geometrías en función de los diâmetros, caudales y presiones, obtener expresiones para prever la pérdida de carga o el caudal inyectado. Se pone de manifiesto que la relación de caudales y el rendimiento son mayores cuanto mayor es el diámetro de la aspiración y empeoran al reducirse el diámetro de la garganta, siendo estas las dimensiones que más condicionan la inyección. También, puede afirmarse que la pérdida de carga, para un mismo caudal inyectado, es inferior si la operación se realiza con presiones positivas que con presiones negativas. La relación de caudales o el rendimiento también proporcionan valores más elevados bajo esta forma de instalación propuesta.

Riego presurizado; Quimigación; Fertirigación

The performance and installation alternatives of four Venturi injector prototypes were studied at Universitat Politècnica de València, Valencia, Spain (39°29' N; 0°23' W; 20 m). This device performance was studied under several parameters such as head loss, relation of flows and injection efficiency. The installation configurations analyzed were: without the injection of nutrients solution and with the injection either having negative or positive pressure at the Venturi throat. The inlet pressures were established between 10 and 40 m.w.c. The experimental data has been processed using multiple stepwise regression techniques and analysis of variance (ANOVA). Moreover, geometry integration versus diameters, flows and pressures is used to obtain some equations for predicting the head loss and injected flow. The results of the present study showed that the relation between flows and injection efficiency were better when the diameter of inlet nutrient line increases and become worse when decreases the diameter of the Venturi throat. Accordingly, these dimensions become very important in the design prototype and installation configuration. Furthermore, after the analysis of laboratory experiments it can be concluded that head losses, at the same injected flow, were lower if the injection was carried out with positive pressures at the throat than in the case of negative pressures. Also in this case, the relationship between flow rates and injection efficiency leaded to a good performance of the proposed installation.

Pressurized irrigation; Chemigation; Fertigation

INTRODUCCIÓN

La inyección de productos químicos en el agua, operación conocida como quimigación (ARMINDO et al, 2009), es una técnica muy extendida hoy día en los sistemas de riego a presión, tanto en los sistemas de aspersión (CUNHA, 2008; KING; WALL; TABERNA JÚNIOR, 2009) como en riego localizado (GHIDIU et al, 2012; REDING; ZHU; DERKSEN, 2008), presentando ventajas importantes.

Un equipo de inyección muy utilizado para a aplicación de los agroquímicos es el inyector tipo Venturi (PERALTA; SCHLAM; TZEC, 2010). La International Organization for Standardization(ISO) define el “inyector Venturi de presión diferencial” como un dispositivo cuyo funcionamiento consiste en introducir una corriente de agua de riego a presión a través de un conducto, incrementando la velocidad y reduciendo la presión, para arrastrar un líquido aditivo a través de una tubería de succión y mezclando el aditivo con la corriente de agua de riego e incorporarlo al exterior del elemento (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, 2002) (Figura 1).

Figura 1
Esquema típico de inyector Venturi, Valencia, España, 2008

Q₁: caudal de entrada; q: caudal inyectado; Q₃: caudal de salida; D₁: diámetro de la tobera; d: diámetro de aspiración; D₂: diámetro de la garganta; D₃: diámetro del difusor; L_t: longitud de la tobera; L_g: longitud de la garganta; L_a: longitud de aspiración; L_d: longitud del difusor; a₁: ángulo de la tobera; o^: ángulo del difusor. Secciones: 0: lamina libre solución de inyección; 1: entrada Venturi; 2: garganta; 3: salida Venturi; 4: salida aspiración; 5: entrada aspiración.

Es un sistema robusto y el más barato, sin partes móviles, que no requiere aporte externo de energía eléctrica (SANTOS et al., 2012). Sin embargo, presenta algunas desventajas, principalmente, las altas pérdidas de carga (SUN; NIU, 2012). Para que empiece a funcionar correctamente es necesario crear una diferencia de presión mínima de 10 m.c.a. Superior, en algunos casos, al 50% de la presión disponible y nunca inferior a unos 30% de la presión de entrada (ARVIZA, 2001).

Es posible atenuar las pérdidas de carga instalando el inyector sobre el nivel de aspiración, ahorrando energía en el sistema de inyección (BORTOLINI et al, 2010). Velocidades inferiores en la garganta podrían disminuir la erosión en lo equipo y el caudal del emisor podría ser más uniforme durante la fertilización y postriego (MANZANO-JUÁREZ, 2008).

La definición del inyector Venturi (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION, 2002) no precisa las geometrías, como tampoco fija otras dimensiones más allá de los diámetros nominales de conexión. La información comercial consultada de diferentes fabricantes no incluye los valores angulares ni los diámetros interiores. El rotámetro, que acompana algunos modelos, se emplea para controlar el caudal inyectado, sin embargo es un dispositivo poco preciso y de regulación difícil (MONTALVO-LÓPEZ, 2007).

En cualquier caso, la información técnico-comercial suele ser pobre y su interpretación confusa. Parámetros hidráulicos como pérdidas de carga totales, relación de caudales y rendimientos también son escasos, estando disponibles ocasionalmente en estudios científicos (BORTOLINI et al,2010; SANTOS et al,2012).

El objetivo planteado es estudiar cuatro prototipos de inyector instalados en serie con diferentes dimensiones en sus secciones principales, registrando datos de funcionamiento para cada uno, en tres situaciones distintas: sin inyección y con inyección, estableciendo en este caso presiones negativas y positivas en la garganta. También quiso comprobarse qué tipo de instalación (inferior o superior) es más favorable desde un punto de vista hidráulico.

MATERIAL Y MÉTODOS

El banco de ensayos está situado en el laboratorio de Hidráulica y Riego Localizado del Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria de la Universitat Politécnica de València, Valencia, Espana (39°29' N, 0°23' W e 20 m).

Se han ensayado cuatro prototipos de Venturi instalados en serie (en línea con la tubería principal) con variaciones en la geometria (Tabla 1).

Tabla 1
Dimensiones de los prototipos de Venturis ensayados, Valencia, España, 2008

Prototipo	DN (mm)	D1 (mm)	D2 (mm)	β	d (mm)	α1 (°)	α2 (°)	Código (DN-β-d)
V1	63	57	17,1	0,3	6	21	7	63-0,3-6
V2	63	57	17,1	0,3	16	21	7	63-0,3-16
V3	50	45,2	17,1	0,4	6	21	7	50-0,38-6
V4	50	45,2	9	0,2	6	21	7	50-0,2-6

• DN: diámetro nominal de la tubería en que se inserta el inyector; D₁: diámetro de la tobera; D₂: diámetro de la garganta; β: relación de diámetros (D₂/D₁); d: diámetro de la tubería de aspiración; α₁: ángulo de la tobera; α₂: ángulo de difusor

La Figura 2 muestra las dimensiones e imágenes de los prototipos, respectivamente. Para evaluación de los prototipos, se obtuvieron las variables: presión en la entrada (P₁), en la garganta (P₂) y en la salida (P₃) del Venturi; presión diferencial (DP): entre la entrada y la garganta (P₁ -P₂); caudal principal (Q₁): caudal de entrada en la tobera del inyector; caudal de inyección (q): caudal inyectado en la garganta por la tubería de aspiración; relación de inyección

Figura 2
Dimensiones (mm) e imágenes de los prototipos ensayados, Valencia, España, 2008

(r_q): entre el caudal inyectado y el entrante del inyector (q/Q₁); pérdidas totales en el inyector (Δh_v): diferencia de presión entre la garganta y la salida (P₁-P₃); diferencia de energía (Δh_a) (Bernoulli): entre la solución de inyección y la garganta del Venturi (Z₀-(Z₂+(P₂)+V²/2g); rendimiento (η) del inyector (q/Q¹(P₃-P₂/P₁-P₃)). Las unidades utilizadas han sido: para P₁ P₂, P₃, DP, Δh_v, (P₃-P₂), ΔH_a y Z, m.c.a.; para Q_pL s^-1; para q, L h^-1; para V, m s^-1.

Uno de los objetivos del ensayo ha sido relacionar las presiones en la entrada, aspiración y salida del inyector con el caudal principal, el caudal inyectado y las pérdidas de carga totales para cada uno de los prototipos. Entre los prototipos V1-63-0,3-6 y V2-63-0,3-16 se ha comparado el efecto del (d). Con los prototipos V1-63-0,3-6 y V3-50-0,38-6 se ha comparado la influencia de la variación de (P) para un determinado (D₂). Entre los prototipos V3-50-0,38-6 y V4-50-0,2-6 se ha analizado la influencia de la variación de (P) para un determinado (D¹).

El ensayo completo de cada prototipo se ha desarrollado en tres fases (Figura 3). En la primera (E1), con la aspiración cerrada, se mantuvo constante la presión en la entrada del inyector (P₁) y se incrementó progresivamente el caudal (Q₁) hasta que se detectó la cavitación en la garganta. Se obtuvo la relación básica de pérdida de carga en los Venturis (DP, Δh_v y P₃-P₂) con el caudal principal (Q₁).

Figura 3
Disposición del inyector en fases E1, E2 (dcha.) y E3 (izq.), Valencia, España, 2008

En la segunda (E2), la toma de datos se realizó de forma semejante a la fase anterior. La diferencia con la fase E1 reside en que la adquisición de datos comenzó cuando se alcanzaron presiones negativas, registrándose valores con la válvula de aspiración cerrada y abierta en cada regulación. Se obtuvo el caudal inyectado (q) y su relación con las variables significativas: presión y caudal principal (P¹ y Q¹) y diferencia de energía entre el nivel de la lámina libre en el depósito de aspiración y la garganta y presión principal (Δh_a y P¹). También se obtuvieron las pérdidas de carga en los Venturis (Δh_v), en función de las variables significativas: caudal inyectado y caudal principal (q y Q₁).

En la tercera (E3), también con la aspiración abierta, se relacionaron diferentes niveles de la superficie de aspiración, en este caso por encima del eje del inyector, con caudales y presiones. Para una presión de entrada (P₁) regulada, la adquisición de datos comenzó a partir de una altura de agua inicial (ze) sobre el eje del Venturi; esta altura desciende al inyectarse caudal y se estabiliza cuando se iguala a la presión en la garganta, cesando la inyección. A continuación, con una ligera apertura de la válvula de regulación, se produce un aumento del caudal con los correspondientes incrementos de la velocidad (V₂) y descenso de la presión en la garganta (P₂). El descenso de P₂, frente al nivel ze, provoca de nuevo la entrada de líquido en el Venturi y el descenso de nivel en la columna. Los caudales inyectados fueron deducidos a partir de las variaciones de volumen en la columna de aspiración. Para cada punto de regulación el caudal de inyección se ha reducido progresivamente hasta que la presión en la garganta volvió a igualarse a ze. En este momento, se volvió a actuar sobre la válvula de regulación para generar otro descenso. La adquisición de datos continuó mientras el nivel de agua en la columna se encentró sobre el eje del inyector. Se obtuve el caudal inyectado (q) y su relación con la variable significativa: diferencia de energía entre el nivel en la columna y la garganta (Δh_a). También se obtuvieron las pérdidas de carga en los Venturis (Δh_v), en función de las variables significativas: caudal principal y caudal inyectado (Q₁ y q).

Para cada medida realizada en las tres fases del ensayo, las presiones a la entrada de los prototipos se establecieron entre 10 y 40 m.c.a. (Tabla 2), mientras que los caudales máximos fijados fueron aquellos que no produjeron cavitación en la garganta del Venturi.

Tabla 2
Valores de presión a la entrada de los prototipos, P₁ (m.c.a.), en cada fase, Valencia, Espana, 2008

F/P	(V1) V1-63-0,3-6	(V2) V2-63-0,3-16	(V3) V3-50-0,3-6	(V4) V4-50-0,2-6
Fase 1	35,4; 29,5; 23,7; 19,9; 13,3; 8,7	39,3; 32,5; 30,4; 23,8;	34,5; 33,8; 21,9; 16,5;	37,9; 33,1; 28; 20,2;
		19,7; 13,5	13,7; 9,2	16,8; 8,9
Fase 2	30,0; 19,8; 14,9; 11,0	36,10; 26,2; 21,8; 16,4	24,2; 18,7; 15,5; 10,5	34,7; 25,3; 18,6; 14,1
Fase 3	29,0; 29,2; 29,5; 24,5; 24,6; 19,8;	30,1; 30,1; 25,4; 25,0;	26,1; 26,2; 21,7; 21,6;	30,3; 30,2; 30,1; 25,9;
		25,0;19,9; 20,3; 20,0;	20,3; 20,0; 15,5; 15,4;	25,8; 25,4; 20,1; 20,4;
	19,6; 19,6; 15,76; 15,57; 15,38	14,6; 14,3; 13,9	15,2; 10,5; 10,7; 10,1	20,3; 17,0; 17,0

• F (columna): fase; P (línea): prototipo

La comparación del comportamiento de los inyectores en las fases E2 y E3 se realizó en forma gráfica con: pérdidas de carga (Δh_v); relación de caudales (q/Q¹); rendimientos (η). Las presiones de entrada al Venturi se fijaron, en la práctica, entre 20 y 40 m.c.a.; en consecuencia, se utilizaran para estas cuatro familias de gráficas, valores de P₁ de: 20; 30; 40 m.c.a., con ambos los tipos de inyección. Con esta comparación, fue posible determinar la mejor forma de inyección.

La adquisición de datos, senales analógicas procedentes de los diferentes sensores (presión y caudal), se realizó mediante una tarjeta PCI 6023E (N.I.). Los datos se han procesado mediante una aplicación desarrollada en LabVIEW 7.1, con un entrono visual y gráfico adaptado a los ensayos y sensores utilizados. Cada medida, completamente automatizada, ha tenido una duración prestablecida de 10 segundos, durante los cuales se realizaban 100 muestras por segundo, registrándose el promedio de cada segundo. El valor definitivo de cada variable medida fue la media de estos 10 promedios.

Los datos experimentales de los distintos ensayos fueran analizados para buscar relaciones entre las variables y obtener modelos que describan el funcionamiento del inyector. Las herramientas estadísticas básicas empleadas fueran el análisis de la varianza (ANOVA) y los modelos de regresión. Se pretende plantear un modelo que integre las geometrías para, en función de los diámetros, caudales y presiones, proporcionar una expresión que prediga la pérdida de carga o el caudal inyectado; esto se llevó a cabo mediante análisis de regresión lineales o con adaptaciones no lineales, auxiliada por la técnica de la 'Regresión Paso a Paso' (Stepwise Regression). El programa informático empleado que incluye estas herramientas es el Statgraphics Plus.5.1.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Fase E1: sin inyección

El tratamiento estadístico (Tabla 3) demuestra que los mejores ajustes para presión diferencial, DP (m.c.a.), pérdidas totales en el inyector, Δh_v (m.c.a.), y diferencia en función de lo caudal principal, Q¹ (L s^-1), son de tipo de presión entre la garganta y la salida, P₃-P₂ (m.c.a), potencial (Ecuaciones 1 a 12 y Figura 4).

Tabla 3
Resumen del análisis de varianza de la regresión, Valencia, España, 2008

Prototipo	(V1) V1-63-0,3-6			(V2) V2-63-0,3-16			(V3) V3-50-0,3-6			(V4) V4-50-0,2-6
Variable	DP	Δhv	(P3-P2)	DP	Δhv	(P3-P2)	DP	Δhv	(P3-P2)	DP	Δhv	(P3-P2)
G.L. (Reg.)	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1	1
G.L. (Res.)	52	52	52	52	52	52	52	52	52	52	52	52
Total	53	53	53	53	53	53	53	53	53	53	53	53
C.M. (Reg.)	5264**	271**	3146**	5667**	315**	3309**	3554**	223**	1995**	4479**	326**	2387**
C.M. (Res.)	0,032	0,003	0,020	0,010	0,010	0,030	0,050	0,004	0,057	0,027	0,001	0,027
Total	99,35	5,10	59,40	107,00	5,94	62,50	59,30	3,73	33,29	68,93	5,02	36,75
E.E. (coef. a)	0,010	0,003	0,008	0,006	0,009	0,010	0,014	0,005	0,013	0,025	0,005	0,024
E.E. (coef. b)	0,007	0,008	0,007	0,004	0,014	0,009	0,011	0,010	0,016	0,006	0,004	0,008
E.E.E.	0,179	0,053	0,148	0,100	0,108	0,178	0,231	0,064	0,178	0,165	0,034	0,163

• ^**
  altamente significativo para el test F (0,01≤p<0,001);
• DP (presión diferencial, m.c.a.); Δh_v (pérdidas totales en el inyector, m. c. a.); P₃-P₂ (m. c. a.); G. L.: grados de libertad; Reg.: regresión; Res.: residual; C. M.: cuadrado medio; coef.: coeficiente; E. E.: error estándar; E. E. E.: error estándar de la estimación

Figura 4
Presión diferencial, DP (m.c.a.), pérdidas totales en el inyector, Δh_v (m.c.a.) y diferencia de presión entre la garganta y la salida, P₃-P₂ (m.c.a.), en función de lo caudal principal, Q₁ (L s^-1), Valencia, España, 2008

Los parámetros estadísticos explican que las diferencias de presiones pueden estimarse con mucha exactitud a partir del caudal (0,9989 < R²< 0,9999). El intervalo de confianza es grande, pues los errores estándar de la estimación son pequenos (0,0230< E.E.E.<0,033).

Fase E2: inyección inferior

La mejor relación entre el caudal inyectado, q (L h^-1) y la presión y el caudal de entrada, P¹ (m.c.a.) y Q¹ (L s^-1), respectivamente, son del tipo no lineal multivariable (Tabla 4 y Ecuaciones 13 a 16).

Tabla 4
Resumo del análisis de varianza de la regresión, Valencia, España, 2008

Fuente de la variacion		Regresion		Residual	Total	Total (correlacion)
Prototipo	G.L.	C.M.	G.L.	C.M.	G.L.	G.L.
(V1) V1-63-0,3-6	4	237095,0**	35	522,3	39	38
(V2) V2-63-0,3-16	4	3100000,0**	37	6651,3	41	40
(V3) V3-50-0,38-6	4	97777,6**	21	406,8	25	24
(V4) V4-50-0,2-6	4	97777,6**	21	406,8	25	24

• ^**
  altamente significativo para el test F (0,01≤p<0,001); G.L.: grados de libertad; C.M.: cuadrado medio

La mejor relación entre el caudal inyectado, q (L h^-1), y la presión de entrada, P₁ (m.c.a.), y diferencia de energía, ΔH_a(m.c.a.), corresponde a funciones multivariable no lineales (Tabla 5 y Ecuaciones 17 a 20).

Tabla 5
Resumen del analisis de varianza de la regresion, Valencia, Espana, 2008

Fuente de la variacion		Regresion		Residual	Total	Total (correlacion)
Prototipo	G.L.	C.M.	G.L.	C.M.	G.L.	G.L.
(V1) V1-63-0,3-6	3	316784,0**	36	494,2	36	35
(V2) V2-63-0,3-16	3	4191400,0**	38	2816,6	41	40
(V3) V3-50-0,38-6	3	136697,0**	21	595,7	24	23
(V4) V4-50-0,2-6	3	147569,0**	29	293,4	32	31

• ^**
  altamente significativo por lo teste F (0,01≤p<0,001); G.L.: grados de libertad; C.M.: cuadrado medio

En los diferentes prototipos, los mejores ajustes para la pérdida de carga en los Venturis, Δh_v (m.c.a.), en función del caudal inyectado, q (L h^-1) y caudal principal, Q¹ (L s^-1), corresponden a funciones multivariable no lineales (Tabla 6 y Ecuaciones 21 a 24).

Tabla 6
Resumen del análisis de varianza de la regresión, Valencia, España, 2008

Fuente de la variacion		Regresion		Residual	Total	Total (correlacion)
Prototipo	G.L.	C.M.	G.L.	C.M.	G.L.	G.L.
(V1) V1-63-0,3-6	3	814,9**	48	0,2	51	50
(V2) V2-63-0,3-16	3	1027,8**	32	0,6	35	34
(V3) V3-50-0,38-6	3	542,3**	56	0,0	59	58
(V4) V4-50-0,2-6	3	534,7**	24	0,2	27	26

• ^**
  altamente significativo para el test F (0,01≤p<0,001); G.L.: grados de libertad; C.M.: cuadrado medio

Fase E3: inyección superior

La variable significativa en la estimación del caudal inyectado, q (L h^-1), es la diferencia de energía, ΔH_a (m.c.a.) (Tabla 7). La mejor relación obtenida es del tipo potencial (Ecuaciones 25 a 28 y Figura 5).

Tabla 7
Resumen del analisis de varianza de la regresion, Valencia, Espana, 2008

Fuente de la variacion		Regresion		Residual	Total	Total (correlacion)
Prototipo	G.L.	C.M.	G.L.	C.M.	G.L.	G.L.
(V1) V1-63-0,3-6	2	76988,1**	339	2811,8	341	340
(V2) V2-63-0,3-16	2	472306,4**	447	62,3	449	448
(V3) V3-50-0,38-6	2	26722,0**	585	5,9	587	586
(V4) V4-50-0,2-6	2	93777,5**	867	7,6	869	868

• ^**
  altamente significativo para el test F (0,01≤p<0,001); G.L.: grados de libertad; C.M.: cuadrado medio

Figura 5
Caudal inyectado, q (L h^-1) versus la diferencia de energía, ΔH_a (m.c.a.), Valencia, España 2008.

Los mejores ajustes para la pérdida de carga, Δh_v (m.c.a.), en relación el caudal inyectado, q (L h^-1) y al caudal principal, Q₁ (L s^-1), en los diferentes prototipos corresponden a funciones multivariable no lineales (Tabla 8y Ecuaciones 29 a 32).

Tabla 8
Resumen del analisis de varianza de la regresion, Valencia, Espana, 2008

Fuente de la variacion	Regresion		Residual		Total	Total (correlacion)
Prototipo	G.L.	C.M.	G.L.	C.M.	G.L.	G.L.
(V1) V1-63-0,3-6	4	612,3**	47	0,1	51	50
(V2) V2-63-0,3-16	4	768,6**	31	0,9	35	34
(V3) V3-50-0,38-6	4	406,7**	55	0,0	59	58
(V4) V4-50-0,2-6	4	401,4**	23	0,2	27	26

• ^**
  altamente significativo por lo teste F (0,01≤p<0,001); G.L.: grados de libertad; C.M.: cuadrado medio

En la Figura 6, se presenta las pérdidas de carga (Δh_v) frente al caudal inyectado (q) para la inyección inferior (Δh_{v inf}) y superior (Δh_{v sup}), en cada prototipo.

Figura 6
Pérdidas de carga, Δhv (m.c.a.), en función de lo caudal inyectado, q (L h^-1) Valencia, España, 2008

La pendiente de los ajustes para el prototipo V1 es creciente y decreciente pare le V2. Este hecho, siendo iguales (β) y (D₁), puede explicarse dado que, para un determinado incremento de (q), es necesario un mayor incremento del (Q₁). También, (q) aumenta con (d), a igualdad del resto de condiciones. Para los prototipos V1 y V3, con mismo (D₂), las pérdidas de carga aumentan con el aumento de (β). Para V3 y V4, con mismo (D₁), las pérdidas en el Venturi disminuyen al aumentar (β). Para cualquier caudal inyectado en todos los prototipos, las pérdidas son menores con la inyección superior.

En la Figura 7, se presenta la relación de caudales (q/Q₁) en función de la diferencia de energía entre la solución madre y la garganta (ΔH_a) para la inyección inferior (Δh_{v inf}) y superior (Δh_v ), en cada prototipo.

Figura 7
Relación de caudales, q/Q (%), en función de la diferencia de energía entre la solución madre y la garganta, ΔH_a (m.c.a.), Valencia, España, 2008

Para V1 y V2 (de mismo P y D₁), el q/Q₁ aumenta con lo aumento de (d). Entre V1 y V3 (de mismo D₂), q/Q₁ aumenta con la reducción de (β). Para V3 y V4 (mismo D₁), q/Q₁aumenta con la reducción de (β). Así que, a igualdad del resto de variables aumenta con el diámetro del conducto de aspiración y con el diámetro de entrada al Venturi, disminuyendo con el aumento de (β). La relación de caudales es superior cuando la inyección se produce desde arriba.

La Figura 8, tiene el rendimiento (η) de cada prototipo con la diferencia de energía entre la solución madre y la garganta (ΔH_a) para la inyección inferior (Δh_{v inf.}) y superior (Δh_{v sup}).

Figura 8
Rendimiento, η (%), en función de la diferencia de energía entre la solución madre y la garganta, ΔHa (m.c.a.), Valencia, España, 2008

Entre V1 y V2 (de mismo P y D₁), el (η) aumenta con lo aumento de (d). Para V1 y V3 (de mismo D₂), el (η) aumenta con la reducción de (β). Para V3 y V4 (mismo D₁), el (η) aumenta con la reducción de (β). Por lo tanto, (η) aumenta con el (d) y disminuye con (β). Si al disminuir (β) aumentan las pérdidas y la relación de caudales de los datos experimentales, se acaba de concluir que disminuye con (β); puede afirmarse que en el rendimiento tiene más influencia en la relación de caudales que las pérdidas de carga.

Puede deducirse que, el rendimiento, a igualdad del resto de condiciones, es superior si se inyecta desde arriba. Estos resultados acodan con los del Bortolini et al. (2010), que también verificaran la superioridad de la inyección superior por lo inyector Venturi en la fertirigación.

CONCLUSIONES

1. La instalación de lo inyector Venturi en serie, con inyección superior, presenta ventajas, a igualdad de caudal inyectado,

frente a inyección inferior: las pérdidas de carga son siempre inferiores; la relación de caudales es siempre superior; la presión requerida a la entrada también es menor;

2. Para modelos como los prototipos V1, V2, V3 y V4, el caudal incorporado con inyección superior puede estimarse, excepto para pequenos caudales inyectados, con las expresiones (25), (26), (27) y (28), respectivamente. Para la inyección inferior, se proponen las expresiones (17), (18), (19) y (20). El caudal inyectado aumenta con el diámetro de aspiración y las pérdidas son siempre menores cuantos mayores es la relación entre diámetros. La relación de caudales aumenta con los diámetros de aspiración y de entrada al inyector, disminuyendo con el aumento de la relación entre diámetros. El rendimiento aumenta con el diámetro del conducto de aspiración y disminuye con la relación entre diámetros.

• 1
  Extraído de la Tesis del primer autor, con el apoyo financiero de la Universitat Politècnica de València y del Centro Valenciano de Estudios del Riego

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Fechas de Publicación

• Publicación en esta colección
  Apr-Jun 2015

Histórico

• Recibido
  22 Mar 2013
• Acepto
  09 Ene 2015