Proyecto de unidades de riego por goteo: Presión óptima y coste de la uniformidad

Se usa un método continuo de mínimo coste para sacar conclusiones para el proyecto de las unidades de riego por goteo rectangulares en las que se tiene una disponibilidad de caudal conocida y se quiere obtener una uniformidad dada. Se determina el reparto entre las pérdidas de carga en los ramales y en la tubería porta-ramales así como la presión óptima de trabajo de los goteros. Se contempla el caso de alimentación desde una boca con una disponibilidad de energía dada y el caso de alimentación desde una bomba. El método permite relacionar coste e uniformidad. Como índice de uniformidad se ha usado el coeficiente de variación estimado analíticamente. Ejemplos de aplicación ilustran el método y apunta a que los costes pueden aconsejar, en algunos casos, presiones nominales diferentes a las actuales. Como resultado, el método permite incrementar el uso del criterio económico en la toma de decisiones del proyecto de unidades de riego por goteo y la evaluación en términos de coste de cada decisión

Criterios para el proyecto y la gestión de una red ramificada de riego a la demanda.

En una actividad como la del proyecto de redes ramificadas a la demanda muchos ingenieros usan procedimientos específicos de interés con multitud de detalles para tomar decisiones. No obstante, como referencia se toma aquí seguramente el método más clásico, todavía vigente, que usa los criterios aportados por Clément (1966) y Labye (1966), recogidos con ligeras modificaciones en las monografías de FAO nº 44, Labye et al. (1988) y nº 59, Lamaddalena y Sagardoy (2000). A grandes rasgos, consiste en determinar los diámetros de las tuberías y/o las necesidades de bombeo, que hacen mínima a una función objetivo que considera los distintos costes, con la restricción de que no falte presión en las bocas cuando circularan los caudales, denominados de proyecto, correspondientes a una probabilidad ps , frecuentemente 0.95, de no ser superados. Para el estudio de la sensibilidad del coste de la solución a posibles cambios de las energías requeridas en las bocas Hr o de la energía en cabeza del sistema HB, se puede computar para cada tramo la modificación que tendría en el coste modificar en una unidad sus pérdidas de carga G = dC/dhf y GB = dC/dHB. Estos viejos conceptos, son de gran utilidad para proponer modificaciones a las situaciones de proyecto que se están estudiando. También, sobre todo en el caso de considerar los diámetro como una variable continua, aprovechando las relaciones que deben cumplir los valores de G de los distintos tramos y, en su caso, con GB puede resolverse la optimización de la red, método continuo de Labye-Lechapt que puede encontrarse más detallado en las referencias apuntadas

Self-regulation of discharge in non-compensating subsurface drip irrigation emitters

Se muestra los resultados de un studio con modelos de goteros enterrados donde se observa un efecto de autoreegulación del efecto de sobrepresión del agua en el suelo

Consumo de energía con bombas de velocidad variable

Se estudia en este trabajo el efecto de la variación de la velocidad de rotación de bombas en instalaciones de impulsión a redes en carga. El objetivo es minimizar el consumo de energía en impulsiones mediante el uso de bombas de velocidad variable. Se presenta una metodología para determinar los parámetros de programación de convertidores de frecuencia, máquinas empleadas para variar la velocidad de las bombas. Se aplica el estudio a tres variantes de una misma estación de bombeo compuesta por tres bombas en paralelo: una con tres bombas a régimen de rotación constante, otra con una de las tres bombas con velocidad variable y la última con las tres bombas con velocidad variable. El consumo de energía es función del caudal y, en los tres casos estudiados, es elevado para caudales pequeños. Se establece un valor de caudal mínimo por debajo del cual el consumo de energía es sustancialmente elevado. El uso de bombas de velocidad variable, además de elevar el agua a alturas más adecuadas a la demandada en la red de distribución y, por lo tanto, permitir reducir el consumo de energía, éste último depende menos del caudal, por comparación con bombas de velocidad constante. La reducción es mayor para caudales pequeños, aunque si son muy pequeños el consumo sigue siendo excesivamente elevado. El caudal por debajo del cual el consumo de energía es sustancialmente elevado es menor cuando se cuenta con al menos una bomba de velocidad variable. Por esta razón, las estaciones de bombeo con una o varias bombas de velocidad variable tienen un rango de caudal de trabajo más amplio que las de sólo cuentan con bombas de velocidad constante. Por último, el ahorro potencial de energía no siempre es mayor en una impulsión con varias bombas de velocidad variable que en otra con una bomba con velocidad variable, debido a la disipación de energía que tiene lugar en sus convertidores de frecuencia

Organización de turnos para la optimación energética de redes colectivas de riego a presión

Una parte considerable de los costes de explotación en riegos a presión corresponde al consumo de energía en sus sistemas de elevación. Dichos costes se han visto incrementados sustancialmente desde la aplicación efectiva de los contenidos del RD 871/2007 por el que se ajustan las tarifas eléctricas. FENACORE (2009a) manifiesta la preocupación de que el regadío podría llegar a ser insostenible con las tarifas actuales. De hecho, la modificación 2 de las tarifas ha supuesto un coste al sector, no previsto en la planificación de modernización de regadíos mas reciente, de aproximadamente 50 M€ (FENACORE, 2009b). Por tanto, la reducción del consumo de energía en el regadío contribuirá a la mejora de su competitividad y viabilidad, además de a la sostenibilidad ambiental global

Estimación de la infiltración en suelos mediante la utilización del"AHFO method"

Se ha caracterizado la infiltración de un suelo colocado en una columna de suelo de metacrilato, de base hexagonal de diagonal 1 m y 0,6 m de alto, con una densidad aparente de 1,5 g/cm3. El procedimiento utilizado ha sido la fibra óptica y el método denominado “Active Heating pulse method with Fiber Optic temperature sensing” AHFO method, que consiste en emitir un pulso óptico con láser y medir en el tiempo la señal reflejada, de baja intensidad, en diferentes puntos de la fibra óptica. Del espectro de luz reflejada solamente un rango de frecuencias específico, determinado por análisis de frecuencia, se correlaciona con la temperatura. La precisión en la medida es de ± 0,1ºC en una distancia de ± 12,5 cm. En el interior de la columna se colocó el cable de fibra óptica formando tres hélices concéntricas separadas 20 cm , 40 cm y 60 cm del centro. Asimismo, se cubrió la superficie del suelo con una altura media de agua que osciló entre 1,5 a 2,5 cm a lo largo de los 140 min que duró el proceso de calentamiento del cable. El incremento de temperatura antes y después del calentamiento se utilizó para determinar la infiltración instantánea a partir de la expresión de Perzlmaeir et al (2004) y de los números adimensional de Nusselt y Prandtl. Considerando los errores inherentes al procedimiento de cálculo, los resultados muestran que el AHFO method es una herramienta útil en el estudio de la variabilidad espacial de la infiltración en el suelo que permite, además, determinar su valor. Asimismo, muestra su potencial para incluir dichas estimaciones en la calibración de modelos relacionados con la gestión de recursos hídricos

Optimization of the irrigation time and irrigation frequency by using Hydrus-2D and a capacitance FDR sensor

The evolution of water content on a sandy soil during the sprinkler irrigation campaign, in the summer of 2010, of a field of sugar beet crop located at Valladolid (Spain) is assessed by a capacitive FDR (Frequency Domain Reflectometry) EnviroScan. This field is one of the experimental sites of the Spanish research center for the sugar beet development (AIMCRA). The objective of the work focus on monitoring the soil water content evolution of consecutive irrigations during the second two weeks of July (from the 12th to the 28th). These measurements will be used to simulate water movement by means of Hydrus-2D. The water probe logged water content readings (m3/m3) at 10, 20, 40 and 60 cm depth every 30 minutes. The probe was placed between two rows in one of the typical 12 x 15 m sprinkler irrigation framework. Furthermore, a texture analysis at the soil profile was also conducted. The irrigation frequency in this farm was set by the own personal farmer 0 s criteria that aiming to minimizing electricity pumping costs, used to irrigate at night and during the weekend i.e. longer irrigation frequency than expected. However, the high evapotranspiration rates and the weekly sugar beet water consumption—up to 50mm/week—clearly determined the need for lower this frequency. Moreover, farmer used to irrigate for six or five hours whilst results from the EnviroScan probe showed the soil profile reaching saturation point after the first three hours. It must be noted that AIMCRA provides to his members with a SMS service regarding weekly sugar beet water requirement; from the use of different meteorological stations and evapotranspiration pans, farmers have an idea of the weekly irrigation needs. Nevertheless, it is the farmer 0 s decision to decide how to irrigate. Thus, in order to minimize water stress and pumping costs, a suitable irrigation time and irrigation frequency was modeled with Hydrus-2D. Results for the period above mentioned showed values of water content ranging from 35 and 30 (m3/m3) for the first 10 and 20cm profile depth (two hours after irrigation) to the minimum 14 and 13 (m3/m3) ( two hours before irrigation). For the 40 and 60 cm profile depth, water content moves steadily across the dates: The greater the root activity the greater the water content variation. According to the results in the EnviroScan probe and the modeling in Hydrus-2D, shorter frequencies and irrigation times are suggested

Plantas desaladoras: problemas de régimen variable

Las plantas desaladoras cuentan con un circuito hidráulico con varios bombeos y en el que las maniobras de apertura y cierre de llaves para limpieza de filtros son frecuentes. En ocasiones, el régimen variable producido por maniobras de llaves o por parada de bombas ha causado daños estructurales en los filtros. Mediante modelación matemática se ha analizado el régimen variable para diferentes hipótesis. Se concluye que los propios filtros atenúan los efectos de golpe de ariete y que, ante la parada inesperada de un bombeo, debe programarse la parada automática del resto de bombeos

Utilización del "dfot heat pulse method" para el estudio del bulbo mojado en goteros

Aunque se conocen muchos métodos precisos para medidas de humedad puntuales, hasta hace muy poco, no existían métodos in situ para la medida del contenido de humedad a escala de metros o de kilómetros, importantes cuando pensamos a nivel de cuenca hidrográfica. La fibra óptica ha sido muy utilizada en el área de las comunicaciones. Sin embargo, entre sus aplicaciones más recientes, destaca la de su uso para medir la temperatura incluso en grandes distancias (hasta 10 km) y con una alta frecuencia temporal, lo que ha abierto un amplio abanico de posibilidades muy importantes en el seguimiento medioambiental (Selker et al. 2006a; 2006b, Tyler et al. 2008; Westhoff et al., 2007; Freifeld et al., 2008). La precisión en la medida puede alcanzar ± 0,2ºC en una distancia de ± 25 cm. El método utilizado en los ensayos explicados en esta comunicación es el denominado “Distributed Fiber Optic Temperature Measurement” (medida distribuida de la temperatura con fibra óptica) o DFOT, que consiste en emitir un impulso óptico con láser y medir en el tiempo la señal reflejada en diferentes puntos de la fibra. Este método se ha utilizado en el estudio de filtraciones de minas abandonadas (Selker et al. 2006a) y en proyectos relacionados con el cambio climático, como en el estudio del deshielo en glaciares y balances hídricos en pequeñas cuencas (Selker et al. 2006b). Además, en medios porosos, se ha usado, con buenos resultados para la detección de rotura de diques en presas (Perzlmaier et al. 2004a y 2004b) y para la detección de entrada de agua en vertederos urbanos con cubierta vegetal (Weiss, 2003b). Imhoff et al. (2006) en su revisión de técnicas de medidas de contenido de agua en el suelo destaca el uso del “DFOT heat pulse method” (método DFOT del pulso de calor)

Energy requirements in pressure irrigation systems

Modernization of irrigation schemes, generally understood as transformation of surface irrigation systems into pressure –sprinkler and trickle- irrigation systems, aims at, among others, improving irrigation efficiency and reduction of operation and maintenance efforts made by the irrigators. However, pressure irrigation systems, in contrast, carry a serious energy cost. Energy requirements depend on decisions taken on management strategies during the operation phase, which are conditioned by previous decisions taken on the design project of the different elements which compose the irrigation system. Most of the countries where irrigation activity is significant bear in mind that modernization irrigation must play a key role in the agricultural infrastructure policies. The objective of this study is to characterize and estimate the mean and variation of the energy consumed by common types of irrigation systems and their management possibilities. The work includes all processes involved from the diversion of water into irrigation specific infrastructure to water discharge by the emitters installed on the crop fields. Simulation taking into account all elements comprising the irrigation system has been used to estimate the energy requirements of typical irrigation systems of several crop production systems. It has been applied to extensive and intensive crop systems, such us extensive winter crops, summer crops and olive trees, fruit trees and vineyards and intensive horticulture in greenhouses. The simulation of various types of irrigation systems and management strategies, in the framework imposed by particular cropping systems, would help to develop criteria for improving the energy balance in relation to the irrigation water supply productivity