Resumen en español

El sector agrícola además de ser el mayor consumidor del agua es el que presenta mayor deficiencia en su uso a nivel internacional, nacional y regional, es por ello que se han generado grandes debates en búsqueda de soluciones que permitan una gestión integrada del recurso hídrico. De esta forma países como Francia, Holanda y España implementaron sistemas de control de flujo en los sistemas de abastecimiento de agua para la agricultura; estos sistemas permiten el manejo y operación de los sistemas de riego, por medio de estructuras que mantienen un suministro controlado de caudal a las unidades terciarias, permitiendo el cobro de agua de manera volumétrica, lo cual es una de las medidas que contribuye al uso eficiente del recurso hídrico y a la sostenibilidad financiera de las organizaciones de usuarios. En Colombia, la mayoría de los distritos de riego operan con métodos de control de flujo; después de que el estado transfirió el manejo y operación de estos a las asociaciones de usuarios no se obtuvieron los mejores resultados. Lo anterior, fue ocasionado por la ausencia del estado en el proceso de capacitación sobre el adecuado funcionamiento de la infraestructura de riego implementada, por lo tanto los operarios, administradores, ingenieros y usuarios desconocen su adecuado funcionamiento; esto refleja la gran necesidad de personas con capacidad de administrar, manejar y operar adecuadamente este tipo de sistemas de control de flujo en Colombia. Es por ello que se realizó el diseño de un modelo didáctico de control de flujo para contribuir a la formación de capacidades en el manejo integrado del recurso hídrico, en miras al manejo eficiente del agua en los distritos de riego. Este modelo también podrá ser utilizado como punto de partida para la optimización del sistema de control de flujo en los distritos de riego por medio de la capacitación didáctica al personal y a sus usuarios. El diseño del modelo didáctico de control de flujo se realizó para que funcione en un futuro, en el Laboratorio de Fluidos e Hidráulica de la Universidad del Valle sede Meléndez. Este laboratorio cuenta con un canal basculante, el cual será aprovechado para la instalación y funcionamiento de las estructuras de control de flujo. El canal existente se encuentra en un circuito cerrado de flujo, el cual está conformado por un suministro de agua representado en un tanque de almacenamiento subterráneo, un sistema de bombeo, un tanque elevado, una tubería alimentadora y un tanque de descarga. El modelo didáctico de control de flujo involucra los sistemas de control de flujo aguas arriba y proporcional; su diseño consistió en: 1) una captación que manejará caudales entre 20 l/s y 50 l/s para la derivación del caudal del canal basculante existente en el laboratorio de hidráulica hacia el sistema de control de flujo, 2) un canal en concreto que contendrá el sistema de control de flujo, 3) dos vertederos pico de pato de longitud de cresta de 0.6 m y 1.8 m, en acrílico desmontable para la regulación del nivel de agua, 4) una estructura conformada por tres compuertas deslizantes con capacidad de captación total de 20 l/s distribuidos en 5 l/s, 5 l/s y 10 l/s, en acrílico bajo el principio de orificio de carga constante para la regulación y medición del caudal, 5) un distribuidor proporcional ajustable con capacidad de 20 l/s y 6) una tubería de desague del canal que contendrá el sistema de control de flujo hacia el tanque de almacenamiento para retornar el caudal al sistema. Se utilizó el modelo de simulación hidráulica unidimensional HEC-RAS, para el análisis hidráulico del modelo didáctico de control de flujo. De esta forma, se simularon las condiciones del canal que contendrá el modelo y las estructuras propuestas. El modelo permitió establecer los diseños finales, verificar los caudales a través del distribuidor proporcional y observar que entre mayor sea la longitud de la cresta del vertedero pico de pato existirá una menor variación de la carga y por lo tanto, los caudales entregados utilizando la serie de compuertas tipo baffle serán casi constantes en el sistema de control de flujo aguas arriba.