Comprender el flujo de agua en un sistema de inyección de fertilizante

Recientemente instalé un pequeño sistema de fertirrigación EZ-Flo . Este es un tanque lleno de solución de fertilizante que se conecta a una tubería que se utiliza para un aspersor o riego. A medida que el agua fluye por la tubería, se "inyectan" pequeñas cantidades de fertilizante en el agua del tanque. Este es un proceso pasivo totalmente impulsado por la presión de la fuente de agua.

Hay una válvula ajustable en la tubería en el sitio en el que se une al tanque. Hay ramas en la tubería a cada lado de esta válvula. Estos son una entrada (antes de la válvula) y una salida (después de la válvula) del tanque. Tanto la entrada como la salida son mangueras delgadas y flexibles que se conectan al tanque, donde se convierten en tubos de inmersión que viajan hasta el fondo del tanque.

Cuando el sistema está funcionando, a medida que el agua fluye por la tubería, una parte se desvía por la entrada hacia el tanque, donde se mezcla con el fertilizante. Simultáneamente, la solución de fertilizante se sube por sifón a la salida, donde se une a la tubería del otro lado del limitador de flujo.

El enlace EZ-Flo anterior es un video ilustrativo simple de cómo funciona el sistema. El mío es básicamente como el que se muestra, con la excepción de que el tanque de fertilizante está aproximadamente 1 pie debajo de la tubería.

He observado que, si la válvula de la tubería está demasiado abierta (es decir, no restringe el flujo), entonces parece que no se inyecta fertilizante, no parece haber ningún flujo de salida del tanque. Es difícil decir exactamente lo que está sucediendo, pero el tubo de salida (transparente) permanece despejado. Cuando la válvula se cierra más, el tubo de salida se llena con la solución de fertilizante (coloreada), lo que indica que se está aspirando hacia la tubería. Entonces parece que sucede 1 de 3 cosas cuando la válvula está demasiado abierta:

  1. El agua clara de la tubería fluye hacia abajo para llenar tanto la entrada como la salida, en lugar de que el agua fluya por la entrada y el fertilizante suba por la salida.
  2. El aire permanece en el tubo de salida y el agua de la tubería fluye sobre él.
  3. De alguna manera, una forma muy diluida del fertilizante (tan diluida que parece transparente) se extrae de la producción. Pero no sé cómo podría ocurrir esto, ya que el agua de entrada tiene que viajar a través de la solución de fertilizante.

¿Alguien puede explicar lo que está pasando?

¿Quiere decir que cuando no cierra la válvula en absoluto, es el agua de la tubería la que se llena en los tubos de entrada y salida?
"Parece que el agua de la tubería fluye hacia abajo para llenar tanto la entrada como la salida, en lugar de que el agua fluya por la entrada y el fertilizante suba por la salida". - ¿Es tu sensación o realmente ves agua fluyendo dentro de los tubos?
Entonces, ¿revisó esto antes de usar el sistema de fertirrigación EZ-Flo? Si usó el sistema de fertirrigación EZ-Flo antes de experimentar con la válvula de bola, entonces el tubo de salida tendrá el fertilizante de color.

Respuestas (1)

Así funciona el sistema de fertirrigación EZ-Flo:
cuando cierra un poco (o más que un poco) la válvula de bola, la presión del agua dentro de la tubería (antes de la válvula) aumenta. Entonces, el agua en su interior intenta escapar a través del tubo de entrada al tanque. Cuando llega al tanque, empuja el fertilizante dentro del tanque para obtener más espacio. Y el fertilizante se empuja a través del tubo de salida hacia la tubería de agua donde se mezcla con el agua que fluye.

Ahora, cuando no cierra la válvula, el agua no tiene ninguna razón para fluir por el tubo de entrada y subir por el tubo de salida, es decir, tiene un camino recto a través de la tubería. Así viaja recto sin mezclarse con el fertilizante. Uno puede pensar que la fuerza de la gravedad podría ser suficiente para que el agua se desplace por el tubo de entrada. Pero el aire ocupa espacio. Entonces, el aire dentro del tubo evita que el agua entre en el tubo. Además, incluso si el agua de alguna manera baja por el tubo de entrada, le costará algo de trabajo empujar el fertilizante hacia arriba por el tubo de salida, lo que no puede ser proporcionado por la fuerza de la gravedad.

"Parece que el agua de la tubería fluye hacia abajo para llenar tanto la entrada como la salida, en lugar de que el agua fluya por la entrada y el fertilizante suba por la salida".

No, no lo hace. El agua de la tubería no fluye hacia abajo para llenar los tubos de entrada y salida. Es solo tu sentimiento. Tal vez el agua dentro del tubo de entrada y el fertilizante dentro del tubo de salida (si los ha usado antes) aún permanecerán allí. O si no ha utilizado el sistema de fertirrigación EZ-Flo antes de experimentar con la válvula de bola, el aire dentro de los tubos permanecerá allí (que se verá transparente).

Gracias por tu respuesta. Vea mi revisión de mi pregunta anterior, que aborda sus comentarios. Según mi observación del EZ-Flo, no es cierto que "cuando cierra un poco la válvula de bola" ocurre el proceso que describe. El flujo debe restringirse bastante para que la solución de fertilizante se desvíe visiblemente hacia la salida. Hay un punto de umbral en el que se produce el sifón. Además, no entiendo su punto sobre el "agua que no tiene ninguna razón para fluir" con una válvula abierta. Hay un ramal en la tubería a la entrada, ¿no debería ser suficiente la gravedad?
Sobre la válvula de bola, no sé qué tan cerrada debe estar para dejar que el agua fluya por el tubo de entrada. Como ha dicho, probablemente tendrá algún punto de umbral en el que se produce el sifón.
El aire ocupa espacio, por lo que es difícil que el agua empuje el aire del tubo de entrada hacia el tanque de fertilizante y el fertilizante suba por el tubo de salida. Y no creo que el agua dentro de la tubería llegue demasiado lentamente como para dejar que el aire dentro del tubo de entrada escape por el orificio mismo. Incluso si llega tan lentamente, no podrá empujar el fertilizante por el tubo de salida.
Sí, ambos entendemos que hay un punto de umbral. Mi pregunta es por qué existe este umbral: ¿qué está pasando en términos de física? Me gustaría saber las matemáticas.