Construya un sistema de riego impulsado por la curvatura del espacio-tiempo: 6 pasos (con imágenes)

2023 Autor: Alyssa Boolman | [email protected]. Última modificación: 2023-11-26 21:02

En este Instructable, le mostraré cómo construir un sistema de riego para un pequeño huerto que está completamente impulsado por la curvatura del espacio-tiempo. En este punto, puede estar pensando que esto es algo en el ámbito de la ciencia ficción, pero es bastante real y posible. Tampoco necesitará equipos sofisticados. Todo está disponible en su ferretería local, tienda de suministros de plomería o en Internet.

En la Teoría General de la Relatividad de Einstein, el espacio y el tiempo no son dos conceptos separados, sino que se considera que son esencialmente la misma cosa y pueden tratarse como una sola entidad llamada espacio-tiempo. Einstein se dio cuenta de que los objetos masivos como estrellas y planetas causaban una distorsión o curvatura en el espacio-tiempo. El efecto de esa distorsión es lo que llamamos gravedad. Imagínese colocar un cuerpo grande en el centro de un trampolín. El cuerpo presionaría hacia abajo en la tela, haciendo que se formaran hoyuelos. Una canica enrollada alrededor del borde giraría en espiral hacia el interior del cuerpo, tirando de la misma manera que la gravedad de un planeta tira de las rocas en el espacio.

Quédese conmigo mientras le explico mi sistema. Es posible que no pueda construir un sistema completamente como el mío. Sin embargo, espero que encuentre aquí una o más ideas que pueda utilizar en su propio sistema. Deje un comentario si encuentra algo útil aquí. Si le gusta este Instructable, vote por él en el concurso Backyard.

Prerrequisitos

El corazón del sistema, literalmente, ya que bombea agua que da vida al igual que un corazón bombea sangre, es una bomba de pistón hidráulico. En este Instructable no cubriré los conceptos o la construcción de la bomba de ariete en sí en ningún detalle. Hay varios Instructables y sitios web que ya hacen esto mejor que yo. Uno de mis favoritos es este, LandToHouse.com. El sitio tiene algunos videos excelentes, planes para construir sus propias bombas y bombas terminadas para la venta. Lo que voy a cubrir es todo el sistema de riego que se construyó alrededor de la bomba de ariete.

Para que la bomba de ariete funcione, existen al menos dos requisitos importantes:

· 1. La bomba de pistón necesitará un flujo continuo de agua para funcionar. Un arroyo que se mueve rápido funciona, el agua estancada en un estanque no.

· 2. La bomba de pistón requiere una caída vertical en el agua desde la fuente hasta la bomba. Esta caída vertical se llama cabeza. Hay una proporción que determina los resultados de la bomba y es que 1 pie de cabeza le dará 7 pies de elevación.

En mi terreno tengo un pequeño arroyo que corre cuesta abajo detrás de nuestro huerto. La fuente del agua es un pequeño estanque en ese arroyo. Más de una distancia de 100 pies en el arroyo, hay una caída de cinco pies desde la pequeña piscina hasta la ubicación de la bomba. Usando la proporción descrita anteriormente, mi metro y medio de altura permite que mi bomba eleve el agua hasta 35 pies, que es más que suficiente para llevarla del arroyo a nuestro jardín.

La secuencia de este Instructable se basa en la forma en que el agua fluye desde el arroyo hasta el jardín.

Suministros

Esta lista de equipos es la que utilicé en mi sistema y está altamente personalizada para mi terreno, tamaño de jardín, etc. Es solo una lista sugerida para alguien más que construya un sistema similar.

· Bomba de ariete hidráulica

· Tubo flexible para tubo de impulsión

· Material de pantalla y abrazaderas de manguera

· Barras de refuerzo y bridas

· Varias mangueras de jardín y accesorios para mangueras

· Recipientes de almacenamiento de agua (usé barriles de metal de 50 galones)

· Mangueras y accesorios de remojo de barril de lluvia

Paso 1: el tubo de impulsión

La tubería que toma agua de la fuente de agua y la lleva a la bomba de pistón se llama tubería de impulsión. Idealmente, debería ser una tubería recta y rígida. Sin embargo, dado el terreno alrededor del arroyo, tuve que ir con tubería flexible. Usé un tubo flexible de plástico de 1¼ de pulgada de diámetro de 100 pies de largo.

La toma en la parte superior de la tubería se sumerge en una pequeña piscina dentro de mi arroyo y se sujeta con algunas rocas grandes para mantenerla bajo el agua en todo momento. Cubrí la abertura con un "calcetín" de malla de alambre que hice con un material de malla de ventana y alambre para colgar cuadros. Esto permite que el agua fluya pero evita que cosas como hojas, palos, peces y otros desechos entren en la tubería y obstruyan la bomba de pistón. Aseguré la malla de alambre al tubo flexible con una abrazadera de manguera.

La abertura de entrada es la única parte del tubo flexible que debe estar bajo el agua. El resto puede estar en el suelo, en el aire o donde sea necesario para que el agua fluya hacia la bomba. Lo principal es que debe fluir cuesta abajo lo más recto posible. No debe haber caídas en la tubería. Las curvas pequeñas hacia los lados no parecen afectar demasiado la eficiencia de la bomba. El primer año que instalé el sistema tuvimos una lluvia muy fuerte y el arroyo se convirtió en un torrente furioso. Mi tubo flexible y la bomba se lavaron varios cientos de pies río abajo y se convirtieron en un desastre. También provocó que la tubería flexible se doblara en varios lugares, lo que requirió algunas reparaciones importantes. Desde entonces, además de las rocas grandes cerca de la parte superior de la tubería, he usado algunas barras de refuerzo y bridas para asegurar la tubería de modo que no se lave río abajo con una lluvia intensa. No garantizaría que esto se mantenga después de una semana constante de fuertes lluvias, pero se mantiene bien la mayor parte del tiempo.

El tubo flexible está hecho de un plástico algo rígido que una vez doblado no vuelve a su forma redonda. Para reparar las torceduras tuve que cortar la sección torcida y luego usar un acoplamiento de pvc y algunas abrazaderas de manguera para volver a juntar los dos extremos cortados. Como tuve que hacer esto en algunos lugares, mi tubo flexible de 100 pies probablemente tenga aproximadamente 95-97 pies de largo ahora. Esto no parece haber afectado la eficiencia de la bomba.

En el extremo inferior, el tubo flexible está conectado a la bomba de ariete mediante una unión.

Paso 2: la bomba de pistón

El área del jardín tiene un arroyo que corre cuesta abajo y pensamos que sería genial aprovechar el arroyo para obtener agua para el riego. La pregunta era cómo llevar el agua colina arriba desde el arroyo hasta el jardín. Pensamos en comprar una bomba de gasolina, pero esa no era una opción atractiva. La bomba de gasolina habría estado sucia, ruidosa e incómoda, ya que tendríamos que hacer funcionar la bomba cada pocos días durante algunas horas.

Uno de nuestros amigos nos dijo que consideráramos el uso de una bomba de pistón. Como no sabía nada sobre ellos, investigué un poco y descubrí que mi terreno reunía todas las condiciones para que funcionara una bomba de este tipo. Compré una bomba completa y probé una prueba de concepto limitada en una parte del jardín. ¡El sistema funcionó a la perfección! Al año siguiente amplié el sistema para cubrir todo el jardín de 20 x 60 pies.

Según Wikipedia, la bomba de ariete utiliza el efecto de golpe de ariete para desarrollar una presión que permite que una parte del agua de entrada que impulsa la bomba se eleve a un punto más alto que donde originalmente comenzó el agua. La bomba de pistón no requiere otra fuente de energía externa que la energía cinética del agua que fluye, gracias a la curvatura del espacio-tiempo. Las bombas de pistón han existido desde el siglo XVIII. Puede leer todo sobre su historia aquí: Ariete hidráulico.

Los componentes de entrada de mi bomba de ariete tienen un diámetro de 1¼ pulgadas, por lo que se considera una bomba de 1¼ de pulgada. Se sienta al lado del arroyo. Lo aseguro con un trozo de tubería de acero y unas bridas. Cada primavera configuro todo el sistema y enciendo la bomba. Luego corre continuamente hasta el otoño cuando ponemos el jardín a la cama. La única vez que se detiene la bomba es si tenemos una semana más o menos en agosto cuando no hay suficiente lluvia y el arroyo se reduce a un pequeño goteo. Durante ese tiempo todavía tenemos suficiente agua para mantener el jardín regado, gracias al componente de almacenamiento del sistema que se describirá en breve.

Paso 3: el divisor

La bomba de ariete empuja el agua del arroyo cuesta arriba hacia el jardín a través de la tubería de suministro, que es solo una manguera de jardín ordinaria que se conecta a la salida de la bomba mediante una unión. El extremo de la tubería vierte el agua en un balde de plástico de 1 galón suspendido a unos 6 pies en el aire sobre un poste de madera. El agua eventualmente llega a ocho barriles de 50 galones, numerados del # 1 al # 8. El balde pequeño divide el agua de manera uniforme entre los dos lados del sistema, al barril # 4 a la izquierda y al barril # 5 a la derecha. Solía tener un divisor en Y simple conectado a la tubería de suministro, que enviaba agua a ambos lados, pero descubrí que no siempre enviaba agua de manera uniforme a ambos lados. Tuve que ajustarme constantemente y jugar con él. Este año probé un método diferente para dividir el agua. Si el cubo pequeño tiene algo de agua, hay un poco de presión de agua empujando hacia abajo. Gracias de nuevo, curvatura del espacio-tiempo. Esta presión fuerza al agua a salir por las dos aberturas en la parte inferior. Siempre que haya suficiente agua en el balde para cubrir los dos orificios, el agua fluirá uniformemente hacia ambos lados. Puse válvulas en la parte inferior de cada abertura en caso de que tuviera que ajustar el flujo para mantener un nivel de agua constante en el balde. Para mi sorpresa, funciona bien con ambas válvulas completamente abiertas. No soy un ingeniero ni un experto en fluidos y sospecho que existen fórmulas para resolver todo esto. Solo probé lo que parecía ser una solución de sentido común que simplemente funcionó.

Paso 4: Almacenamiento de agua

Durante mi prueba de concepto, determiné que no era práctico dirigir el agua directamente desde la bomba a las camas del jardín. Esto inundaría el jardín. De todos modos, tenemos unas 16 hileras para regar por lo que el caudal hay que repartir entre ellas. Agregar válvulas para cerrar el paso del agua no es una buena idea porque para que la bomba siga funcionando, el agua debe seguir fluyendo a través del sistema. Si cierro el agua en la parte superior, la bomba dejaría de funcionar. También podría haber bajado a la bomba para encenderla y detenerla según fuera necesario, pero esto también me pareció un gran dolor. Es un proceso para poner en marcha la bomba y no quería hacerlo cada pocos días. Además, hay muchos matorrales con espinas entre el arroyo y el jardín por los que no quería atravesar más de lo necesario.

Lo que necesitaba era tener alguna forma de almacenar el agua cerca del jardín y luego usarla según fuera necesario para regar los cultivos. Un amigo me ofreció unos barriles de metal de 50 galones con tapas removibles que se habían usado para contener concentrado de jugo de frutas. Estos barriles estaban limpios, revestidos con teflón y eran aptos para alimentos. Lo mejor de todo es que los obtuve gratis. Es bueno tener amigos que puedan ofrecerte cosas gratis.

Perforé tres agujeros en cada barril. Había dos orificios cerca de la parte superior en lados opuestos uno del otro, uno para la entrada de agua y otro para la salida del agua de desbordamiento. El tercer orificio estaba aproximadamente a la mitad entre los otros dos orificios, pero este estaba cerca del fondo del cañón. Este agujero sería el desagüe que iría a los parterres del jardín. Cada orificio estaba equipado con accesorios de manguera de jardín masculinos para poder conectar los extremos femeninos de la manguera de jardín. El agujero en la parte inferior estaba equipado con un grifo que tomaba una manguera de jardín estándar. En los primeros barriles, perforé el orificio de desbordamiento un poco más bajo que el orificio de entrada. En barriles posteriores, los perforé al mismo nivel. Descubrí que no importaba de ninguna manera. Al tener los dos orificios al mismo nivel, podría usar el cañón del lado izquierdo o del derecho. El ángulo de las mangueras de entrada y desbordamiento determinaba la dirección del flujo de agua.

Coloqué los barriles en plataformas de bloques de cemento, cada barril ligeramente más bajo que el anterior. En el lado izquierdo, el agua fluye desde el balde divisor hasta el barril # 4. El desbordamiento del barril # 4 fluye hacia el barril # 3. El desbordamiento del barril # 3 fluye hacia el barril # 2. El desbordamiento del barril n. ° 2 entra en el barril n. ° 1 y ese desbordamiento vuelve al arroyo. Lo mismo sucede entre los barriles n. ° 5, n. ° 6, n. ° 7 y n. ° 8 en el lado derecho. Gracias de nuevo, curvatura del espacio-tiempo.

Mi prueba de concepto se realizó con tres barriles y configuré los barriles para que fluyeran hacia abajo en una sola dirección desde el barril # 1 al # 3. Entonces no necesitaba toda la situación del divisor de Y. Cuando amplié el sistema pasé de tres a ocho barriles, numerados del # 1 al # 8 de izquierda a derecha. El problema con tantos barriles era que sin el divisor en Y, el barril n. ° 1 tendría que ser aproximadamente el doble de alto que el barril n. ° 5 y así sucesivamente. Ya tengo que pararme sobre un bloque de cemento para mirar los barriles n. ° 4 y n. ° 5 al revisar el sistema. Habría necesitado una escalera para llegar a los barriles n. ° 1, n. ° 2 y n. ° 3. Más importante aún, no estaba seguro de cuán estable sería una plataforma de bloques de cemento a esa altura. Debe contener un barril muy pesado con 50 galones de agua. El diseño del divisor en Y parecía tener más sentido para mí.

Los barriles están espaciados aproximadamente a 5-7 pies de distancia para cubrir las filas en el jardín. Necesitaba mangueras para pasar del desbordamiento de un barril a la entrada del siguiente barril. El primer año compré un par de mangueras de 6 pies de largo que costaban alrededor de $ 25 cada una, muy caras en relación con su tamaño. Quién hubiera pensado que cuanto más corta es la manguera, más caro es comprarlo. Cuando amplié el sistema, me di cuenta de que esto no iba a funcionar para mí. Hay una tienda de descuento en nuestra área que vende, entre otras cosas, suministros de jardinería. Por alrededor de $ 35 compré una manguera económica de 50 pies y suficientes kits de reparación de mangueras para hacer hasta 10 segmentos de manguera. Por esa cantidad, pude cortar la manguera a cualquier tamaño que necesitaba, unir los extremos de la manguera y listo. Dado que todos los barriles tenían accesorios de manguera macho, necesitaba mangueras que tuvieran accesorios hembra en ambos extremos. Con mi solución personalizada fueron fáciles de hacer. Las mangueras entre los barriles tienden a estirarse un poco con el sol de verano provocando caídas. Los aseguré a la cerca con un tendedero atado con cuerdas tensas. De esa manera podría ajustar la tensión en las mangueras para que se eliminen las caídas.

La bomba de pistón tarda unas dos horas en llenar dos barriles simultáneamente. Para llenar los ocho se necesitan unas 8 horas.

Paso 5: Mangueras de remojo

Ahora que los barriles de almacenamiento estaban llenos de agua, era el momento de distribuirla por los canteros del jardín. Para eso, utilicé mangueras de remojo. Hay un tipo especial de manguera de remojo llamado "Rain Barrel Soaker Hose". Está hecho para sistemas accionados por gravedad de baja presión. Están disponibles en Internet en varios sitios web. Simplemente busque Rain Barrel Soaker Hose y los encontrará. Un sitio muy bueno con el que traté fue www.mrdrip.com. Además de las mangueras de remojo, también venden todo tipo de tubos de polietileno y varios accesorios para que pueda personalizar el diseño de su sistema según sus necesidades. En el grifo de cada barril coloco un filtro en T de malla como se recomienda para evitar que cualquier sedimento en los barriles entre en las mangueras de remojo y las obstruya. En uno de los barriles coloqué un divisor en Y con válvulas para que pudiéramos llenar regaderas, etc.

En las camas, serpenteamos las mangueras de un lado a otro y las enterramos una o dos pulgadas en el suelo con solo las tapas de los extremos sobresaliendo para que las mangueras no se secasen al sol. Las mangueras se sujetan con pequeñas estacas metálicas en forma de U. Descubrimos que es mucho más fácil colocar las mangueras de remojo antes de plantar cualquier cosa porque no tendrá que andar y posiblemente perturbar las plántulas con delicados sistemas de raíces.

El video corto muestra cuánta presión proporcionan los 50 galones de agua en cada barril en el sistema para distribuir el agua a través de las mangueras de remojo. ¡Gracias, de nuevo curvatura del espacio-tiempo!

Cuando todo el sistema está en pleno funcionamiento, la bomba introduce más agua en el sistema de la que extraen las mangueras de remojo. Sabemos que están funcionando porque cuando metemos las manos en el suelo, está agradable y húmedo cerca de las mangueras. En consecuencia, los barriles siempre están llenos y siempre hay algo de agua que regresa al arroyo a través de las mangueras de desbordamiento. Durante un período de sequía, los barriles llenos proporcionan aproximadamente dos o tres semanas de agua sin que la bomba los vuelva a llenar. Suele volver a llover antes de que se nos acabe el agua.

Paso 6: Almacenamiento de invierno

Pongo mi sistema cada primavera y lo desarmo completamente a fines del otoño una vez que termina la cosecha. No me gusta dejarlo porque el agua en las mangueras y la bomba puede congelarlas y dañarlas. Dado que todas mis mangueras y otros componentes tienen racores roscados, el montaje y desmontaje es bastante sencillo. Me aseguro de que no haya agua en ninguno de los componentes, mangueras, bomba y barriles. Enrollo todas las mangueras, incluido el tubo flexible, asegurándome de no doblarlo. Luego guardo todo en un cobertizo de almacenamiento.

He estado usando el sistema durante cinco años con gran éxito. Cada año trato de mejorar un poco el sistema agregando una nueva función o corrigiendo algo que no funciona como yo quiero. Cuando lo guardo para el invierno, tomo nota de cualquier componente que pueda necesitar mantenimiento o reemplazo para poder obtener lo que necesito antes de volver a colocar todo en la primavera. En ese sentido lo considero un trabajo en constante progreso.

Espero que haya disfrutado leyendo este Instructable y que tenga al menos una o dos ideas que pueda usar en su propia situación.

Finalista en el concurso Backyard