🌱💧 Drip Irrigation System Project for Coffee Cultivation. Hydraulic Calculations Completed // Proyecto Sistema de Riego por goteo para el cultivo del café. Cálculo hidráulico terminado 📐

multiingeniero(67)

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Good afternoon, Hive, good afternoon @geekzone.

Buenas tardes Hive, buenas tardes @geekzone.

We continue with the drip irrigation system project for coffee. In the previous post, we looked at the field layout, for which we had used the IrriCad software. With it, we had defined two irrigation shifts, dividing the area into two equal parts, and also laid out all the laterals, distribution pipes, and the main supply line running from the location of the pumping station to the midpoint of the last distribution pipe.

Continuamos con el proyecto del sistema de riego por goteo para café. En el post anterior habíamos visto la campificación, para la cual habíamos utilizados el software IrriCad. Con él habíamos definido dos turnos de riego, quedando dividida el área en dos partes iguales, trazados además todos los laterales, distribuidoras y la conductora principal que va desde la ubicación de la estación de bombeo hasta el punto medio de la última distribuidora.

Now, all that remains is to calculate the diameters of the main supply line and the distribution pipes. The laterals, as previously defined, are 16 mm. We must also calculate the pressure head requirements of the pumping station, since the flow rate was defined as 1.9 L/s for the first shift and 1.8 L/s for the second. These values were obtained from the number of laterals and the number of drippers in the direct field layout carried out using IrriCad.

Ahora, solo queda por calcular los diámetros de la conductora principal y las distribuidoras. Los laterales, se definió eran de 16 mm. Debemos calcular además las características de carga a presión de la estación de bombeo, pues el caudal, sí se definió de 1.9 L/s en el primer turno y 1.8 L/s en el segundo. Estos valores se obtuvieron a partir de la cantidad de laterales y cantidad de goteros en la campificación directa hecha por el IrriCad.

To carry out the calculation, we will once again rely on WaterGems software. We have already used it on multiple occasions; however, every project has its own particularities. Changing the water supply source, increasing the area, or making changes to the topography already makes it an entirely new project. In these cases, it is very difficult to establish a standard model.

Para realizar el cálculo, nos apoyaremos en el software WaterGems una vez más. Ya lo hemos utilizado en múltiples ocasiones, sin embargo, cada proyecto tiene su particularidad, cambiar la fuente de abasto, o incrementar el área, o cambio en la topografía, ya equivale a un proyecto completamente nuevo. En estos casos, es muy difícil tipificar.

HYDRAULIC CALCULATION

CÁLCULO HIDRÁULICO

-Initial considerations

-Consideraciones iniciales

*For the hydraulic calculation, current Cuban software and standards were used.
*Head loss formula: Williams–Hazen
*Pipe material: HDPE
*Roughness coefficient: C = 145
*HDPE modulus of elasticity E = 3500 kgf/cm² (NC 969/13)
*The system will be designed to comply with the pipe velocity parameters established by Cuban regulations, with velocities between 0.3 and 3 m/s, as well as with the working pressure requirements of the different irrigation systems.

*Para el cálculo hidráulico se utilizaron los software y normas cubanas actuales.
*Fórmula de pérdidas Williams – Hazen
*Material de la tubería PEAD
*Coeficiente de rugosidad C = 145
*Módulo de elasticidad del PEAD E=3500 Kgf/cm2 (NC 969/13)

El sistema será diseñado para cumplir con los parámetros de velocidad en las tuberías según lo establece la normativa cubana con velocidades entre 0.3 y 3 m/s y con los requisitos de presión de trabajo de los diferentes sistemas de riego.

-Using WaterGems software

-Uso del software WaterGems

1-We open our software and first configure the unit system. In our country, we use SI, corresponding to the International System of Units.

1-Abrimos nuestro software y configuramos en primer lugar el sistema de unidades. En nuestro país utilizamos SI, correspondiente a sistema internacional de unidades.

2-We import the background map that will help us draw the pipe network, in this case, the distribution pipes and the main pipe. To import the background map, in the lower-left section under Background Layers, we create a new layer and import the DXF drawing that we exported from IrriCad.

2-Importamos el mapa de fondo que nos servirá para trazar la red de tuberías, en este caso las distribuidoras y la tubería principal. Para importar el mapa de fondo, en la parte inferior izquierda en Background Layers, creamos uno nuevo e Importamos el plano en DXF que exportamos desde el IrriCad.

3-Once the previous process is complete, in the toolbar, under the Home tab, we select the Layout tool. We right-click and, in the menu that appears, select the object we are going to represent in the drawing area. Then, using the background map as a guide, we draw the entire network, only up to the distribution pipes, which will be divided at their midpoint by nodes, each of which will carry half the flow rate of that section of the distribution pipe.

3-Terminado el proceso anterior, en la barra de herramientas, en la pestaña Home, seleccionamos la herramienta Layout. Presionamos click derecho y en la barra de menú desplegado seleccionamos el objeto que vamos a representar en el área de dibujo. Así, guiándonos por el mapa de fondo, dibujamos toda la red, solo hasta las distribuidora, la cual se dividirán en el punto medio por nodos que tendrá cada uno la mitad del caudal de ese tramo de distribuidora.

4-Once the drawing process is complete, we enter the elevations at the nodes and add the pumping equipment, to which we also assign the flow rate and a tentative pressure head value. We assign initial diameter values and run the calculations until we find the appropriate combination of pumping equipment pressure and pipe diameters that meets the pipe velocity restrictions and the required pressures at the nodes. Our hydraulic network is now designed.

4-Terminado el proceso de dibujo, introducimos las cotas a los nudos y el equipo de bombeo al cual asignamos también el caudal y un valor tentativo de carga a presión. Asignamos valores iniciales de diámetro y calculamos, hasta encontrar la combinación adecuada de presión en el equipo de bombeo y diámetros en los conductos que cumplan con las restricciones de velocidad en las tuberías y presiones requeridas en los nudos. Queda así diseñada nuestra red hidráulica.

5-WaterGems, just like IrriCad, allows us to export the drawing in DXF format, where the entities are represented as text, lines, and points. Using this exported file, we will prepare our hydraulic layout and operation plan. It contains the information ready for printing, including: velocity and flow rate values in the pipes, theoretical design pressure at the network nodes, irrigation shifts with their respective start and end times, and the corresponding irrigation duration.

5-El WaterGems, al igual que el IrriCad, nos da la posibilidad de exportar el dibujo a formato DXF, donde las entidades quedan como textos, líneas, puntos. A partir de este fichero exportado, elaboraremos nuestro plano de Planta hidráulica y explotación. En él quedan representados listos para imprimir la información concerniente a : valores de velocidad y caudal en las tuberías, presión teórica de cálculo en los nudos de la red, turnos de riego con su respectivo horario de inicio y fin y el respectivo tiempo de riego.

We have thus completed the entire calculation process, and the hydraulic layout and operation plan has been prepared. This is one of the main project drawings required for the system's operation. In the next posts, we will continue with the challenge of preparing the remaining graphical documentation required to complete the project.

Hemos terminado así, con todo el proceso de cálculo quedando elaborada la planta hidráulica y explotación, uno de los principales planos de proyecto para el proceso de explotación del sistema. En lo que sigue, continuaremos con el reto de la documentación gráfica que se requiere para la culminación del proyecto.