☕📐 Drip Irrigation System Project for 1.5 hectares of Robusta Coffee. Initial Design and Field Division // Proyecto Sistema de Riego por goteo para 1,5 hectáreas de café Robusta. Inicio, campificación 🌱💧

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Good morning, Hive, good morning
@geekzone.

Buenos días Hive, buenos días @geekzone.

Here we are again, this time with a new project involving a drip irrigation system, this time for coffee cultivation. It is a small area, only 1.5 ha belonging to a private producer.

Aquí estamos nuevamente, ahora con un nuevo proyecto sobre un Sistema de Riego por goteo, esta vez para el cultivo del café. Es un área pequeña, solo 1.5 ha perteneciente a un productor privado.

To begin this work, we started with a detailed topographic survey at a scale of 1:2000, which contains the necessary planimetric and altimetric information: the former represents on the plan the boundaries of the work area, fences, trees, roads, rivers, and buildings, if any, while the latter represents the contour lines, which indicate the connection of points with the same elevation above mean sea level.

Para el inicio de este trabajo, se partió del levantamiento topográfico detallado a escala 1:2000, el cual cuenta con la información planimétrica y altimétrica necesaria: la primera, representa en el plano la delimitación del área de trabajo, cercas, árboles, caminos, ríos, edificaciones en caso de existir, mientras la segunda, representa las curvas de nivel las cuales significan la unión de puntos con igual valor de elevación sobre el nivel medio del mar.

In what follows, we will look at the initial aspects of the project until we reach the complete field division of the area.

En lo que sigue, veremos los aspectos iniciales del proyecto hasta llegar a la campificación completa del área

INITIAL CONSIDERATIONS

CONSIDERACIONES INICIALES

1-INTRODUCTION:
With a view to increasing local coffee production as an exportable commodity, support is planned for producers through efficient irrigation systems that combine water savings with the use of renewable energy sources. In this case, pumping systems with solar panels. Starting from the need for local self-sufficiency and the increase of this exportable commodity.

1-INTRODUCCIÓN:
En aras del incremento de la producción cafetalera en la localidad, como renglón exportable, Se prevé el beneficio de productores con sistema de riego eficientes que combinen el ahorro de agua con el uso de fuentes renovables de energía. Para este caso, sistemas de bombeo con paneles solares. Partiendo de la necesidad del autoabastecimiento local y el incremento de este renglón exportable.

2-OBJECTIVE:
To provide the construction process with the graphic and written documentation required to build a drip irrigation system for 1.5 hectares at La Ceiba farm, belonging to a private producer.

2-OBJETIVO:
Dotar al proceso constructivo de la documentación gráfica y escrita que permita la construcción de un sistema de riego por goteo para 1.5 hectáreas en la finca La Ceiba, perteneciente a un productor privado.

3- TERRAIN
The area is characterized by irregular terrain with moderate to steep slopes ranging from 5 to 41%, which is typical of mountainous areas where the country's coffee production is concentrated.

3- RELIEVE
El área se caracteriza por ser un relieve irregular con pendientes de moderadas a fuertes que oscilan desde 5 a 41 %, algo típico de las zonas montañosas donde se centra la producción cafetalera del país.

4- SOIL
The predominant soil in the area is alluvial, with good drainage, little erosion, and zero altitude.
Its hydrophysical characteristics are:

Topsoil depth: 30 cm
deep soils
Effective depth: 60 cm
Organic matter content: 1-3% (Low)
Slightly humified
Infiltration rate: 36 mm/h (Moderate)
Field capacity (Cc):31.4%
Porosity: 60% (High)
Bulk density: 1.3 g/cm³
Productive limit (LP): 30%
These are light soils

4- SUELO
El suelo predominante en la zona es el Aluvial, de buen drenaje, poca erosión y altitud cero.
Sus características hidrofísicas son:

Profundidad de la capa arable: 30 cm

suelos profundos

Profundidad efectiva: 60 cm

Contenido de Materia Orgánica: 1-3 % (Bajo)

Poco Humificado

Velocidad de infiltración: 36 mm/h (Moderado)

Capacidad de campo (Cc):31.4 %

Porosidad: 60 % (Alta)

densidad Aparente: 1.3 g/cm³

Límite Productivo (LP): 30 %

Son suelos ligeros

5-CLIMATE
Essentially, two seasons are distinguished: a wet period from May to October and a dry period from November to April.
Average annual precipitation at 75% probability………………. 963.6 mm
Average annual temperature…………………. 24.78 oC
Average annual evaporation at 25% probability……………....2057.73 mm
Predominant wind direction…………………………… North-Northeast
Average wind speed………………………………………… 5.3 m/s

5-CLIMA
Se enmarcan esencialmente dos épocas: Un período húmedo de Mayo-Octubre y uno seco de Noviembre-Abril
Precipitación media anual al 75% de probabilidad………………. 963.6 mm
Temperatura media Anual…………………. 24.78 oC
Evaporación Media Anual al 25 % de probabilidad……………....2057.73 mm
Dirección predominante de los vientos…………………………… Norte-Nordeste
Velocidad Media del viento………………………………………… 5.3 m/s

6-IRRIGATION SCHEDULE
Daily irrigation time = 3 hours and 17 min.
Irrigation interval = 1 day.
Amount of water to be delivered per plant = 26.31 L/plant /day.
Number of drippers per plant = 5 units.
Spacing between drippers = 0.60 m.
Dripper flow rate = 1.60 l/h.
Maximum flow rate per field = 1.9L/s
Average number of laterals per field (Multiple-fed from the center) = 26 units.
Required pressure at the field inlet = 20.00 m.
Maximum lateral length = 120 m.
Maximum flow rate per irrigation shift = 1.9 l/s.

** 6-RÉGIMEN DE RIEGO**
Tiempo de riego diario = 3 horas y 17 min.
Intervalo de Riego = 1 día.
Cantidad de agua a entregar por plantas = 26.31 L/planta /día.
Número de goteros por plantas = 5 u.
Espaciamiento entre goteros = 0.60 m.
Gasto del Gotero = 1.60 l/h.
Gasto máximo por Campo = 1.9L/s
Número de Laterales promedio por campo (Múltiple alimentados por el centro) = 26u.
Presión requerida a la entrada del campo = 20.00 m.
Longitud máxima de los laterales = 120 m.
Gasto máximo por turno = 1.9 l/s.

We specify that, to obtain the irrigation schedule, we used a programmed Excel spreadsheet.

Especificamos que para la obtención del régimen de riego, utilizamos una hoja en Excel programada.

FIELD DIVISION

CAMPIFICACIÓN

1-The field division consists of dividing the work area into subareas for better operation, assigning irrigation shifts whose interval and irrigation time have already been defined in section 6, Irrigation Schedule. It also includes the layout of the distribution pipes and irrigation laterals that contain the emitters. It is determined whether these distribution pipes will be fed from one end or from the middle.

1-La campificación consiste en la división del área de trabajo en subáreas para una mejor explotación, asignándole turnos de riego, cuyo intervalo y tiempo de riego ya fueron definidos en el apartado 6 Régimen de Riego. Se incluye además, el trazado de la red de distribuidoras y laterales de riego que contienen los emisores. Se define si estas distribuidoras, se alimentarán por un extremo o por el medio.

To speed up the field division process, we will use Irricad software, which requires a paid license. To use it, we will follow a series of initial steps consisting of:

Para agilizar el proceso de campificación usaremos el software Irricad, un software con licencia de pago. Para su uso daremos una serie de pasos iniciales que consisten en:

1.1- Initial configuration.
Once the tool is open, under Configuration we select the units, for example, flow rate in L/s, emitter flow rate L/m, and so on, as shown in the image.

1.1- Configuración inicial.
Una vez abierta la herramienta, en configuración seleccionamos las unidades, ejemplo el caudal en L/s, caudal del emisor en l/m y así según muestra la imagen.

1.2- Importing the background map.
Beforehand, we must have saved the background map in DXF format with the boundaries of the area to be irrigated and the water source. In Irricad, under the File tab, we choose the Import option. A dialog box appears; we locate the DXF file and load it. We will then have the elements in our drawing area to begin dividing the area into fields.

1.2- Importamos el mapa de fondo.
De forma previa, debemos haber guardado el mapa de fondo en formato DXF con la delimitación del área a regar y la fuente de abasto. En el Irricad, en la pestaña Archivo escogemos la opción importar, nos sale un cuadro de diálogo, buscamos el archivo DXF, y lo cargamos. Así ya tendremos en nuestra área de dibujo los elementos para empezar a campificar.

1.3- Initial field division.
Since we already have the background map imported, we select the area to be divided into fields, then select the Drip Tape Irrigation Block icon on the toolbar. In the window that appears, we choose an irrigation lateral type, in this case, one with a 16 mm diameter, with pressure-compensating drippers spaced at 0.6 m, with a working flow rate of 1.6 L/h. We also specify the spacing between laterals, which is 3 m. We also adjust the characteristics of the distribution pipes and click Accept. The entire area will then be filled with laterals, and the distribution pipe will also be placed.

1.3-Campificación inicial.
Como ya tenemos el mapa de fondo importado, seleccionamos el área a campificar, seguido, seleccionamos en la barra de herramientas el icono Bloque de Riego con cinta de Goteo. En la ventana que nos sale, escogemos un tipo de lateral de riego, en este caso, uno de 16 mm de diámetro, con goteros autocompensantes espaciados a 0.6 m, con caudal de trabajo de 1.6 L/h. Especificamos además la separación entre laterales que es de 3 m. Ajustamos además la características de las distribuidoras, damos aceptar, se llenará así toda el área de laterales y se colocarán incluso la distribuidora.

1.4- Considering that an irrigation system generally does not consist of a single field, we will subdivide our system evenly to define two irrigation shifts. Remember that, according to the irrigation schedule, our irrigation time is 3 hours and 17 minutes. Since our system will be powered by pumping with solar panels, we will have a maximum of two irrigation shifts of this duration, because photovoltaic pumping imposes a maximum daily irrigation time of 6 to 7 hours, corresponding to peak solar radiation. We now select the Subdivide Irrigation Block icon on the toolbar. In the window that appears, we configure the settings needed to obtain two uniform fields. We click Accept, select the irrigated area, and finally we will have two irrigation fields, each with its own distribution pipe and inlet valve.

1.4-Teniendo en cuenta que un sistema de riego por lo general no se conforma de un solo campo, subdividiremos nuestro sistema de forma equitativa para definir dos turnos de riego. Recordemos que según el régimen de riego nuestro tiempo de riego es de 3 horas y 17 minutos. Y como nuestro sistema se alimentará por bombeo con paneles solares, tendremos como máximo, dos turnos de riego con este tiempo, pues el bombeo fotovoltaico nos impone la condición de un tiempo de riego máximo en el día de 6 y 7 horas correspondiente a la máxima radiación solar. Seleccionamos ahora en la barra de herramienta el icono de Subdividir bloque de riego, en la ventana saliente hacemos la configuración precisa para lograr dos campos homogéneos. Damos aceptar, Seleccionamos el área de riego y finalmente nos quedarán dos campos de riego, cada uno con su distribuidora independiente y su válvula de entrada.

1.5- Assigning irrigation shifts.
We preliminarily lay out the main pipeline from the water source using the software tool, select the Assign Zones to Shifts icon, and configure our two irrigation shifts.

1.5- Asignación de turnos de Riego
Trazamos de forma preliminar la tubería principal desde la fuente de abasto mediante la herramienta del software, seleccionamos el icono de turnos Asignar turnos a Zonas, y configuramos así nuestros dos turnos de riego.

Next, we go to the menu bar, select Draw, and in the drop-down menu choose the Management Symbol option. We click on a part of the drawing, and a legend showing the areas by irrigation shift is inserted, with each shift represented by a different color.

Posteriormente vamos a la barra de menú, seleccionamos dibujar, y en el menú desplegable seleccionamos la opción símbolo de administración, damos click en una parte del dibujo y queda así insertada una leyenda das áreas por turnos, cada turno se representa con un color diferente.

1.6- Exporting the drawing.
At this point, we already have a general layout. We go to File, select Export, and export a file in DXF format to start working with WaterGems and AutoCAD.

1.6-Exportamos el dibujo
Hasta aquí ya tenemos una planta general, vamos a Archivo, exportar y exportamos un archivo en formato DXF, para empezar a trabajar con el WaterGems y el AutoCAD.

At this point, we have completed the field division. We still need to define the diameters of the two distribution pipes, the main pipeline, and the flow and head characteristics of the pumping station. We could certainly do all of this in Irricad itself; however, I already have WaterGems configured, and it is more convenient for me to do it there, including the optimal design option.

Hasta aquí ya hemos campificado, solo que nos quedaría definir los diámetros de las dos distribuidoras, la tubería principal y las características de caudal y carga de la estación de bombeo. Todo esto, podríamos ciertamente hacerlo en el propio Irricad, sin embargo ya tengo el software WaterGems configurado y me es más cómodo hacerlo ahí, incluso la variante de diseño óptimo.

This concludes this post. All images and text are entirely my own work.