💧📐 Hydraulic Calculation Completed. Sprinkler Irrigation System for Tobacco Cultivation. // Cálculo Hidráulico terminado. Sistema de Riego por Aspersión para el cultivo del Tabaco.🌱🚿
Good morning, friends and readers of 
Buenos días, amigos y lectores de
We continue working on our Irrigation System Project for tobacco cultivation. We have taken a few days because the project is quite extensive. Today, we will present the hydraulic calculation of the entire irrigation network. This is the essence of every project: the design concept and the calculations through which we determine the dimensions of our work.
Continuamos con nuestro proyecto del Sistema de Riego para el cultivo del tabaco. Demoramos unos días, el trabajo es algo grande. Les presentaremos hoy el cálculo hidráulico de toda la red de riego. La esencia de todo proyecto: la concepción y el cálculo mediante el cual le damos dimensión a nuestra obra.
Construction of the Hydraulic Model.
>Construcción del modelo hidráulico.
As on previous occasions, since we will be working with a pressurized hydraulic network, that is, one that operates with pipes running completely full under pressure, we will use our excellent WaterGEMS software. Therefore, in this case, we will follow a series of logical steps to build and design the network.
Como en otras ocasiones, como trabajaremos una red hidráulica forzada, o sea, que trabaja a tubo lleno presurizado, nos auxiliaremos de nuestro magistral software WaterGems. Así que, en este caso, seguimos una serie de pasos lógicos para construir y diseñar la red.
1- The first thing we do is configure our software to work with the International System of Units, which is the system used in our country. To do this, we use the toolbar and select the SI option.
1- Lo primero que hacemos es configurar nuestro software para trabajar con el Sistema Internacional de medidas, que es el utilizado en nuestro país. Para esto, nos auxiliamos de la barra de herramientas, seleccionamos la opción SI.
2- We will now import our background map or diagram into the software. This will serve as a guide for tracing the hydraulic network. This way, we will avoid the headache of drawing pipes or placing any model elements over houses, rivers, or other locations where they should not be when construction begins. To do this, we go to the lower-left corner, to the "Background Layer" window, create a new element, and import our background plan, which we had previously saved in DXF format from the drawing itself in AutoCAD. As shown in the image, everything is now ready to begin building our hydraulic model.
2- Importaremos ahora nuestro mapa o esquema de fondo al software. Este nos servirá para guiarnos e ir trazando la red hidráulica sobre él. Así evitaremos dolores de cabeza de trazar tuberías o poner cualquier elemento del modelo encima de viviendas, ríos o cualquier otro lugar que, a la hora de construir, caiga donde no es. Para esto, iremos a la parte inferior izquierda, en la ventana "Background Layer", crearemos un nuevo elemento e importaremos nuestro plano de fondo que, de forma previa, habíamos guardado en formato DXF desde el propio dibujo en AutoCAD. Como muestra la imagen, ya tenemos todo listo para empezar a construir nuestro modelo hidráulico.
3- Next, we will build the hydraulic network, which consists of the following elements:
NODES: These represent changes in direction, pipe junctions, water consumption points, and hydrants.
LINKS: These represent the pipes.
RESERVOIR: This represents an unlimited water source.
PUMPS AND VALVES: As their names indicate, these elements represent water pumps and shut-off or control valves, respectively.
To place these elements in the drawing area, we use one of two methods. In the Home tab, we click the Layout icon, and the mouse pointer will take the shape of a small filled circle. We then click along the pipe layout to create the pipe network. Whenever we need to switch to another element, we right-click with the mouse, and a list of all the elements we can select to build our network will appear.
3- Seguido, construiremos la red hidráulica, conformada por:
NUDOS: que representan inflexiones, uniones entre tuberías, puntos de consumo de agua, hidrantes.
LÍNEAS: representan las tuberías.
EMBALSE: representa una fuente de agua inagotable.
BOMBAS Y VÁLVULAS: Como su nombre lo indica, son los elementos que representan las bombas de agua y las válvulas de cierre o regulación, respectivamente.
Para colocar estos elementos sobre el área de dibujo, lo hacemos de dos formas: en la pestaña Home, presionamos en el icono Layout y el puntero del mouse adquirirá forma de un pequeño círculo relleno; empezamos a dar clic sobre el trazado de las tuberías e iremos así creando la red de tuberías. Cuando sea necesario cambiar a otro elemento a representar, hacemos clic derecho con nuestro mouse y se desplegará una lista de todos los elementos que podemos seleccionar para conformar nuestra red.
4- Once the entire network has been drawn, we begin the process of loading the model data. This consists of assigning water consumption values to the nodes. These values are calculated based on the number of sprinklers on each lateral. For example, if we know the position of an operating lateral, we calculate its water consumption by adding up the number of sprinklers on that lateral and multiplying this number by the flow rate of one sprinkler. Remember that in the previous post, we specified that the operating flow rate of each sprinkler was 0.22 L/s. Therefore, if our lateral has 10 sprinklers, the water consumption at that point is 2.2 L/s. Similarly, if the field has two laterals, we will have two consumption points. For mathematical modeling purposes, we generally use the end point and the midpoint located along the distribution pipe.
4- Terminada de dibujar toda la red, empezaremos el proceso de carga del modelo, que consiste en darle los valores de consumo de agua que tendrán los nudos. Esto lo sacamos por el número de aspersores que hay en un lateral. Ejemplo: si sabemos que un lateral regando está en una posición determinada, para representar su consumo de agua, sumamos la cantidad de aspersores en ese lateral y lo multiplicamos por el caudal de un aspersor. Recordemos que en el post anterior habíamos especificado que el caudal de trabajo de estos era de 0.22 L/s, así que, si nuestro lateral tiene 10 aspersores, el consumo de agua en ese punto es de 2.2 L/s. A su vez, si el campo tiene dos laterales, tendremos dos puntos de consumo. Por cuestión de modelado matemático, generalmente tomamos el punto final y el del medio que está en la tubería distribuidora.
5- Once we have completed this entire process, we use the node table to add up all the water demands and determine the flow rate required at our pumping station. In this case, remember that the station will consist of three electric pumps, so we divide the total flow rate obtained by three to determine the actual unit flow rate for each pumping unit, which is 68.65 L/s, as shown in the image. However, we always assign a slightly higher value, for example, 70 L/s, bearing in mind that no hydraulic network is completely watertight.
5- Cuando terminamos todo este proceso, mediante la tabla de nudos, sumamos todas las demandas de agua y sabemos entonces el caudal que tendrá nuestra estación de bombeo. En este caso, recordemos, se conformará por tres electrobombas, así que dividimos el caudal obtenido entre tres para sacar el caudal unitario real por equipo de bombeo, que es de 68.65 L/s, como muestra la imagen. Sin embargo, siempre le asignamos un poquito más, ejemplo: 70 L/s, partiendo de que ninguna red hidráulica es hermética.
6- Next, we carry out the final step before performing the calculations: assigning elevations to the nodes and pumping equipment. Fortunately, this is done automatically; otherwise, we would spend a considerable amount of time assigning elevations to the nodes one by one. To do this, we will use the TRex tool. We go to the Tool tab in WaterGEMS and click the TRex icon. In the dialog box that appears, as shown in the image, we select the parameters one by one from the drop-down menus. In this case, we will use the DXF Contours option, selecting the DXF file that we previously saved from AutoCAD. For this process to work correctly, this file must contain only contour lines with elevation values. Finally, using triangulation, the software assigns elevations to the nodes based on their positions relative to the contour lines on which or between which they are located.
6- Realizamos seguido el último paso antes de calcular: asignarle elevación a los nudos y los equipos de bombeo. Por suerte, esto se realiza automáticamente; si no, demoraríamos bastante tiempo asignando cota, nudo a nudo. Para esto, utilizaremos la herramienta TRex. Vamos a la pestaña Tool del WaterGems y damos clic en el icono TRex. En el recuadro que nos sale, como muestra la imagen, seleccionamos parámetro por parámetro en los cuadros combinados. En este caso, usaremos la opción de DXF Contours, seleccionando el fichero en DXF que previamente salvamos desde el AutoCAD. Para que este proceso tenga éxito, este fichero solo debe tener las curvas de nivel con valores de elevación. Al finalizar, utilizando triangulación, el software asigna cotas a los nudos basándose en su posición con respecto a las curvas de nivel sobre las cuales, o entre las cuales, se encuentran.
7- Once this is completed, and based on the elevation data, we assign a tentative operating head to the pumping equipment. Then, using Darwin Designer, we assign pipe diameters, run the calculations, and examine the results. We gradually adjust the pressure head parameters at the pumping equipment until we obtain pressures as close as possible to those required at the system hydrants. We also adjust pipe diameters wherever conditions require it. Once this process is complete, our hydraulic calculations are fully finished, and the next step will be to begin preparing the final drawings for our project. In the images, we can see the complete network clearly drawn with the background map turned off, as well as the hydraulic parameters of the pipes and a simplified profile of the main supply pipeline.
7- Terminado esto, basándonos en la observación de la elevación, le asignamos una carga de trabajo tentativa a los equipos de bombeo y, con el Darwin Designer, le asignamos los diámetros a las tuberías, calculamos y observamos los resultados. Vamos ajustando los parámetros de carga a presión en el equipo de bombeo hasta adquirir las presiones lo más parecidas a las requeridas en los hidrantes del sistema, también ajustando diámetros en aquellos casos donde las condiciones lo requieran. Finalizado este proceso, hemos terminado completamente nuestro cálculo hidráulico y el paso que continuaría sería empezar a elaborar los planos definitivos de nuestro proyecto. En las imágenes, podemos observar la red completa dibujada de una forma clara, desactivando el mapa de fondo, así como los parámetros hidráulicos de las tuberías y un perfil resumido de la conductora principal.
This concludes the presentation of this post. We have tried to make it as concise as possible, which is somewhat difficult given the number of steps involved. Many thanks to our readers for their patience and attention. All images and the written content are entirely my own work.
Hasta aquí, la presentación de este post. Hemos tratado de hacerlo lo más resumido posible, cuestión algo difícil por la cantidad de pasos que hay que realizar. Muchas gracias a los lectores por su paciencia y atención. Todas las imágenes y redacción son de mi total autoría.
Translated with the help of Google Translate.
Traducido con ayuda del traductor de Google.
See you soon
Hasta pronto