DISEÑO DE UNA RED COLECTIVA DE RIEGO A PRESIÓN CON LA APLICACIÓN DEL SOFTWARE SIGOPRAM, BAJO DIFERENTES PATRONES DE FUNCIONAMIENTO FUNCIONAMIENTO NETWORK DESIGN OF A COLLECTIVE IRRIGATION PRESSURE WITH THE APPLICATION SOFTWARE SIGOPRAM, OPERATING UNDER DIFFERENT PATTERNS Juan Héctor Osorio Clemente
1
Resumen. En este trabajo se presenta la metodología para el dimensionamiento dimensionamiento óptimo de una red colectiva de riego a presión, bajo diferentes escenarios de funcionamiento, en la cual, una misma red colectiva de riego podrá tener varios dimensionados, se parte de una premisa donde la red de riego es planificada para ser operada operada bajo una distribución a la demanda, en donde el caudal caudal demandado por la parcela está sujeto a una dotación dotación a flujo continuo (l/s/ha). En un segundo caso, la red colectiva de riego estará sujeto a una distribución a la demanda con caudales acumulados; pero el caudal de las parcelas estará en base a una dotación determinística, en el tercer caso, es la misma condición con diferencia de que el caudal en cabecera estará en función de una garantía de suministro aplicada a toda la red de riego. Otra forma de distribución será será el de un riego a turnos, en donde el caudal de la parcela estará estará sujeto a una dotación determinística, pero; se hará variar las duraciones de riego del usuario-parcela, sin alterar el intervalo de riego, con la finalidad de tener dos alternativas de diseño. Según todo lo señalado se tendrá cinco dimensionados de la misma red de riego, que permita al consultor tomar la decisión decisión más acertada para poner en marcha el proyecto, sin alterar las condiciones socioeconómicas del agricultor de las zonas alto andinas. P alab alabras ras c lave: lave: dotación, intervalo de riego, caudal a flujo continuo, duración de riego.
Abstract In this paper the methodology for the optimal dimensioning of collective irrigation network pressure under different operating scenarios in which a same collective irrigation network may have various sized, is part of a premise is
1
Representante en Latinoamérica de SIgopram (España), Ex docente de la Universidad Nacional san Cristóbal de Huamanga- Ayacucho Ayacucho (Perú). N° 1- 66,
[email protected] [email protected]
presented in which the irrigation system is planned to be operated under a distribution demand, where the flow rate demanded by the plot is subject to an allocation to continuous flow (l / s / ha). In a second case, the collective
1
irrigation network will be subject to distribution to the demand with accumulated funds; but the flow rate of the plots will be based on a deterministic envelope, in the third case, it is the same condition but output header collective network, will depend on a supply security applied to the entire irrigation network. Another form of distribution will be a shift irrigation, where the flow of the plot will also be subject to a deterministic endowment, but; It will vary watering durations user-plot, without altering the irrigation interval, in order to have two design alternatives. According to everything stated it will have the same five-sized irrigation network, which allows the consultant to take the right decision to launch the project without altering the socioeconomic conditions of farmers in the highlands.
Key words: allocation, irrigation interval, a continuous flow rate, duration of irrigation
2
1.
Introducción
El objetivo de este trabajo es de presentar una nueva metodología de diseño de riego conceptual por aspersión para zonas alto andinas, en la cual , se tome en cuenta nuevos parámetros de riego, y en especial una jornada efectiva de riego disponible del usuario y de la organización de regadío, con la finalidad de obtener los parámetros de riego en función de las características de la organización de regadío. En la actualidad se ha encontrado proyectos de riego a presión, en la cual, la dotación de una toma (hidrante), ha sido determinada en función de un caudal a flujo continuo (l/s/ha), por lo que el usuario debe de regar todos los días para cubrir la extensión de riego que posee; esta metodología de diseño no ha sido aceptada por algunas organizaciones de regadío, sumado a ello, el tipo de riego tecnificado que se ha instalado (Riego Móvil), por lo que están volviendo a regar bajo un riego a superficie. Esta metodología de diseño de riego conceptual por aspersión para zonas alto andinas, está basado en dotarle a la parcela el volumen necesario para cubrir la pérdida de agua del cultivo, por lo tanto, el Usuario-Parcela, recibe una dosis de riego (mm), de tal forma que vuelva a regar dentro del intervalo de riego establecido (Ir); y así mejorar las condiciones socioeconómicas del usuario. Por lo que en este trabajo se ha determinado la dotación nominal (l/s/ha), para cada toma (hidrante), y según estas dotaciones se ha establecido diferentes escenarios de funcionamiento, en donde, la apertura de las tomas siguen un patrón de distribución, que puede ser a la demanda con caudales acumulado, pero sujeto a una dotación a flujo continuo de igual magnitud al módulo de riego (l/s/ha); también a un patrón de distribución a la demanda con caudales acumulados, pero con una dotación determinística; en esta misma distribución a la demanda se podrá tener un patrón de apertura de las tomas, sujeto a
una garantía de suministro, el cual obedece a un comportamiento de una distribución Normal, y por ultimo un patrón de apertura de tomas, en la cual, el caudal de cabecera de la red hidráulica estará sujeto al número de tomas establecida en cada turno, en este tipo de distribución a turnos, se hará variar las duraciones de riego de cada usuario sin modificar su intervalo de riego, y así tener dos alternativas de dimensionamiento de la red colectiva, finalmente se tendrá cinco dimensionamientos optimo económicos, para ello se utilizará la herramienta computacional denominada SIGOPRAM para ensayar estas alternativas descritas, y así poder tener un abanico de posibilidades y tomar la decisión técnico – económica más acertada que beneficie a la usuarios de la zonas alto andinas.
2.
Metodologia
Este trabajo ha sido realizado para un proyecto de riego por aspersión ubicado en la provincia de Víctor Fajardo- Ayacucho, denominado “Sistema de riego por aspersión putay Sicuy”, de riego por aspersión”, en donde se ha utilizado los datos del cálculo de la demanda de agua del proyecto como el módulo de riego para 24 horas de 0.507l/s/ha, a partir de esta información se ha iniciado con la metodología. Según lo señalado, como primer paso es establecer una jornada efectiva de riego (JER), de 12 horas para el funcionamiento de la red colectiva, por lo que se puede obtener diferentes propuestas de tiempo de riego (Tr), y sub Unidades de riego dentro de la parcela (Ns). Para ello se debe realizar distintas combinaciones del Tr y del Ns, con la finalidad que la dotación por parcela no sea demasiado alto, ni tampoco los Ns perjudicando así al usuario en realizar varios cambios de posición durante la jornada de riego, por lo tanto, la estrategia es de buscar una combinación de Tr y Ns, en donde el usuario no tenga que realizar tantos cambios de posición, resultando de ello una dotación manejable en la
3
válvula de la toma. Según lo señalado se presenta las posibles combinaciones para el tiempo de riego y las Sub Unidades de riego (Ns).
riego, para ello se calculará expresión:
Tabla N° 01. Tabla de combinaciones de Tr, Ns, según JER Ítems 1 2 3 4 5
Tr 4 3 6 2 12
Ns 3 4 2 6 1
con la siguiente
…………………………………….2
Habiendo determinado el rendimiento de la red, calcularemos el caudal ficticio continuo para la jornada de riego
JER 12 12 12 12 12
En la tabla N° 01, se ha elegido la primera combinación para continuar con la metodología en donde el tiempo de riego resulta de 4 horas por cada sub unidad de riego, por lo tanto, teniendo la jornada efectiva de riego de 12 horas, las Sub unidades de riego resultaría de 3. El segundo paso, es establecer una intervalo de riego para la red colectiva, o lo que se tendría que plantear es cuántos días disponibles a la semana se tiene para regar, para este proyecto se establecerá un intervalo de riego de 6 días, y con ello se podrá calcular la dosis de riego que deberá recibir una parcela respectiva, para ello se utilizará la siguiente expresión
…….1
De donde: Mr
: módulo de riego en l/s/ha jornada de riego de 24 horas.
para una
Ir
: intervalo de riego impuesto en días.
Según esta expresión, la dosis de riego que debe recibir una determinada parcela es de 26.22 mm cada 6 días. Como hemos establecido una jornada efectiva de riego de 12 horas, se debe determinar el rendimiento de la red para esta jornada de
..…………………………….3
Para poder satisfacer ésta dosis de riego (mm), debemos calcular una pluviometría media de todo el sistema (Pms), con la finalidad de tener un coeficiente de uniformidad aceptable dentro del proyecto, para ello, se debe elegir un emisor de tal forma que pueda emitir esa dosis dentro del tiempo de riego elegido, bajo este contexto calcularemos la pluviometría media del sistema y la elección del emisor:
…4
De la ecuación N° 4, se puede decir que el sistema de riego requiere una pluviometría de 6.55 mm/horas para cubrir la dosis de riego de 26.22 mm en 4 horas; por lo tanto, se deberá buscar un emisor e iterar diferentes marcos de riego hasta encontrar una pluviometría igual o parecido a 6.55 mm/hora, para este trabajo se ha seleccionado un emisor de ¾” cuyo caudal es de 1520 l/hora, y un marco de riego de 15 x 16 m, de donde se tiene una taza de precipitación del emisor de 6.33 mm/hora, el cual es casi parecido a la pluviometría requerida por el sistema. Finalmente debemos calcular la dotación nominal en l/s/ha para todo el proyecto con la siguiente expresión:
…………………………………..5
4
En donde:
: duración de riego que podría proponer o se tendría que respetar los derechos de agua existente, en días.
Un escenario de riego a la demanda con caudales acumulados, en donde el caudal de las tomas esta sujeto a una dotacion a flujo conitnuo (l/s/ha) Un escenario de riego a la demanda con caudales acumulados; pero en este caso, el caudal de las tomas estara sujeto a una dotacion deterministica, sujeto a todos los paremetros de riego. Un escenario riego con las mismas condiciones de distribucion que en el segundo caso; pero con la diferencia que el caudal en cabecera y en linea de la red coelctiva esta sujeta a una probabilidad de apertura de la toma por parte de los usuarios Un escenario de riego a tunos, con caudales homegenos a nivel de cabecera por cada turno, en donde los caudales de la tomas, estaran sujetos a una dotacion determinsitica. Y por último, un escenario de riego a tunos, con caudales homogeneos a nivel de cabecera, en donde la dotacion de las tomas estara sujeto a la duracion de riego de la parcela.
Entonces, reemplazando esta ecuación N° 6 en la Ecuación N° 5, se tiene la expresión de la dotación nominal en l/s/ha, en función de la duración de riego del usuario.
Como se puede ver, se tendrá cinco dimensionados para una misma red colectiva de riego, para poder desarrollar estos escenarios descritos se ha utilizado la
di
: Dotación nominal en l/s/ha.
qfc
: caudal ficticio continúo en l/s/ha para una JER.
JER
: Jornada efecita de Riego en horas.
Ir
: Intervalo de riego en días.
Tr
: Tiempo de riego en horas.
Ns
: Sub Unidades de Riego.
S
: superficie de influencia de la toma en has
Esta ecuación N° 5 se puede aún simplificar, si introducimos el término de duración de riego del usuario-parcela, de tal manera que el intervalo de riego no se vea alterado, según lo mencionado calcularemos el Ns, según la siguiente expresión
……………………………………….6
En donde: dr
herramienta computacional “SIGOPRAM”, en
……………………………………….7
Reemplazando los parámetros de riego que se han obtenido en la ecuación N° 7, se tiene una dotación de 6.08 l/s/ha
donde se ha establecido las condiciones de distribución para cada caso:
Caso 1: Datos:
Habiendo determinado los parámetros de riego y la dotación nominal en l/s/ha se establecerá los diferentes escenarios de distribución, en donde el patrón de apertura de la toma estará sujeto a los siguientes escenarios de distribución de riego:
Superficie regada = 30.89 hectáreas Módulo de riego
= 0.507 l/s/ha
5
Figura N° 01, Patrón de Riego- Software Sigopram
Como se puede ver en la Figura N° 01, para este primer caso, se ha establecido las condiciones de funcionamiento, en donde la dotación de cada toma es igual al módulo de riego, por lo tanto, el caudal de cada toma será el producto de esta dotación nominal (0.507 l/s/ha), multiplicado por el área de la parcela (has). Ecuación N° 08
Según lo señalado, se ha calculado los caudales acumulado de diseño, con el cual se realizara el dimensionamiento respectivo, por lo que para este primer caso el caudal de cabecera será la sumatoria de todos los caudales en las tomas aguas abajo del reservatorio (punto de inyección de la red), y que su magnitud obedece a la expresión matemática comúnmente usada para el diseño de riego. ………………9
……………………………………..8 Reemplazando estos valores tendríamos:
Por lo tanto, para la toma N° 272, se tiene un caudal de parcela de 0.27 l/s, puesto que se tiene una extensión de 5372 m2 (0.5372 has), y una presión requerida de 25.7 mca, el cual debe haber como mínimo en la válvula de entrada de la parcela, con el objetivo de cumplir con los parámetros de riego determinados.
Como se puede ver bajo esta ecuación, el caudal de diseño de ésta red colectiva debería ser 15.66 l/s, y utilizando la herramienta computacional SIGOPRAM, deberíamos obtener el mismo resultado, luego de realizar los cálculos respectivos se ha obtenido lo siguiente:
Figura N° 03, ventana de dialogo de una tubería
Figura N° 02, ventana de dialogo de una Toma
6
Que la tubería de cabecera tiene un caudal de diseño acumulado de 15.659 l/s, el mismo caudal que se ha calculado con la ecuación N° 9, por consiguiente, con este caudal de diseño se realizará el dimensionamiento óptimo de la red colectiva, para ello, utilizando la herramienta computacional hizo el “SIGOPRAM”, se dimensionamiento, obteniéndose un costo de dimensionado total que asciende a la suma de S/.42.798,91. ============ Optimización ========== Nodo Cabecera: '1' Cota solera [Z] (m): Altura de agua [Pmin] (m): Altura de agua máxima [HMax] (m):
RES 3.062,40 5,00 0,00
Tub. Consol. Tub. Liberada Total Coste total de la red: S/.10.212,00 S/.32.586,91 S/.42.798,91 Coste tuberías red 2ria: S/.7.500,00 S/.31.919,12 S/.39.419,12 Coste tuberías red 3ria: S/.2.712,0 S/.667, 80 S/.3.379,80 Detalle de proceso de optimización
Figura N° 04, ventana de dialogo de una toma
Siguiendo el mismo procedimiento, se ha calculado el caudal acumulado de cabecera de la red colectiva de riego, resultado un caudal de diseño de 187.90 l/s, el cual ya no cumple a las variables de la ecuación N° 9.
Caso 2: Datos: Superficie regada
= 30.89 hectáreas
Módulo de riego
= 0.507 l/s/ha
Dotación nominal
= 6.084 l/s/ha
Tr
= 4 horas
Ir
= 6 días
JER
= 12 Horas
En este segundo caso, se hará variar la dotación nominal, con una dotación determinística, sujeta a los parámetros de riego (Tr, Ir, Ns, qfc, JER,) y así determinar el caudal (l/s), de cada toma, por lo tanto, tomando como referencia la misma toma que en el caso 1, en donde el caudal de la toma era de 0.27 l/s, ahora esa misma toma posee un caudal de 3.27 l/s, y la misma presión requerida de 25.7 mca.
Figura N° 05, ventana de dialogo de una tubería
En este escenario, el caudal de diseño de la red colectiva está bajo una distribución a la demanda, con dotación determinística, en donde el usuario puede abrir la toma en el momento que mejor le convenga; según lo señalado, sometiendo estos caudales acumulados al dimensionamiento, se ha obtenido un costo de dimensionado de S/.136.194,88 ============ Optimización ========== Nodo Cabecera: '1' Cota solera [Z] (m): Altura de agua [PMin] (m): Altura de agua máxima [HMax] (m): Coste total de la red: Coste tuberías red 2ria: Coste tuberías red 3ria:
RES 3.062,40 5,00 0,00
Tub. Consol. Tub. Liberada Total S/.0, 00 S/.136.194,88 S/.136.194,88 S/.0, 00 S/.129.574,38 S/.129.574,38 S/.0, 00 S/.6.620,49 S/.6.620,49
Detalle de proceso de optimización
7
N
Caso 3:
= número de tomas iguales dentro de cada
Datos:
uno de los n tipos de tomas existentes
Superficie regada
= 30.89 hectáreas
aguas abajo de la línea en cuestión (i
Módulo de riego
= 0.507 l/s/ha
variable entre 1 y n),
Dotación nominal
= 6.084 l/s/ha
Tr
= 4 horas
Ir
= 6 días
JER
= 12 Horas
U
= percentiles de la función de distribución normal.
Qr
= Es el caudal continuo por una línea que tiene aguas abajo N tomas de i tipos
Garantía de suministro = 95 % de probabilidad
diferentes En este de tercer caso, se aplicará una garantía de suministro a los caudales en línea de toda la red colectiva de riego, ya que es improbable que las 98 tomas de riego que tiene este proyecto puedan estar abiertas simultáneamente en un escenario de riego, por lo tanto, esta distribución de caudales estará sujeto a la base teórica para el cálculo de caudales por línea en redes de distribución a la demanda que fue establecida por Clement (1966), utilizando un método probabilístico. Éste supone una distribución aleatoria de caudales, de manera que si una red tiene N tomas con una dotación d, que pueden estar abiertas o cerradas en un momento dado, es improbable que todas estén abiertas a la vez, y por tanto, el caudal en cabecera (Q0) sea Q0 = N d. Lo que pretende el método es calcular el caudal de diseño que puede circular por cada línea para una determinada garantía de suministro, buscando reducir el diámetro necesario respecto al requerido con todas las tomas abiertas. El caudal que puede circular por una línea es una variable aleatoria, obtenida como suma de las variables aleatorias binomiales asociadas a cada una de las tomas aguas abajo de la línea en cuestión. Según lo señalado, la expresión matemática que engloba a esta metodología es la ecuación N° 10
……………….10
Q
= caudal en línea bajo la probabilidad de apertura.
Utilizando
la
herramienta
computacional
“SIGOPRAM”, se ha determinado
el caudal en
cabecera de esta red colectiva de riego bajo la metodología descrita, para ello se ha establecido una garantía de suministro en función del número de tomas que se tiene en la red (98), utilizando la tabla N° 2, en donde se recomienda usar garantías de suministro en función del número de tomas, se ha establecido una GS del 95 % de probabilidad Tabla N° 02. Garantías de suministro en función de N° tomas
Número de
Garantía de
Calidad
Hidrantes (
Suministro
operacional o de
N)
(GS)
funcionamiento (U)
<5
100
No
aplicar
Clément 5
99
2.33
50
95
1.65
>100
90
1.28
En el software Sigopram se ha configurado esta garantía de suministro (95%), estableciendo así las condiciones para determinar el caudal en cabecera.
En donde: P
= probabilidad de apertura de la toma
8
Detalle de proceso de optimización Caso N° 3.
Caso 4: Datos:
Figura N° 06, Panel de con figuración de cálculo de caudales en línea
Por lo que el caudal en cabecera en esta red colectiva es de 54 l/s, mucho menor que en el caso N° 2 ============ Caudal de Diseño ========== Método Cálculo: CLÉMENT Garantías de Suministro % NºTomas 100 <= 5 99 > 5 95 > 50
Superficie regada
= 30.89 hectáreas
Módulo de riego
= 0.507 l/s/ha
Dotación nominal
= 6.084 l/s/ha
Tr
= 4 horas
Ir
= 6 días
JER
= 12 Horas
Turnos de riego
= 6 turnos
Duración del Turno
= 1 día
Caudal Diseño: 54 (l/s) 1,740 (l/s/ha)
Por lo tanto, cuando se solicita información a la tubería principal se tendrá este caudal, tal como se muestra en la Imagen N° 06; de la misma manera que los dos casos anteriores, para este tercer escenario de riego se hizo el dimensionamiento optimo, resultando un costo de diseño de S/.84.833,07.
En este cuarto caso de dimensionado, la red colectiva de riego tendrá un escenario de riego establecida a turnos, con una duración de riego de la parcela de un día; por lo que el caudal de cabecera estará sujeto a la sumatoria del caudal tantas tomas haya en un determinado turno, por lo tanto, el caudal de diseño de la tubería de cabecera será el caudal del turno más crítico; en la figura N° 08, se muestra la base teórica para el cálculo del caudal por turno en una red de riego.
Figura N° 07, ventana de dialogo de una tubería
Este costo de dimensionado es 62.23 % menos que en el caso N° 2, por lo tanto, en este diseño, el usuario tiene el caudal requerido por la parcela, para disponer en el momento que lo requiera. ============ Optimización ========== Nodo Cabecera: '1' Cota solera [Z] (m): Altura de agua [PMin] (m): Altura de agua máxima [HMax] (m):
RES 3.062,40 5,00 0,00
Tub. Consol. Total Coste total de la red: Coste tuberías red 2ria: Coste tuberías red 3ria:
S/.0, 00 S/.84.833,07 S/.0, 00 S/.78.223,53 S/.0, 00 S/.6.609,54
Tub. Liberada S/.84.833,07 S/.78.223,53 S/.6.609,54
Figura N° 08. Calculo de caudales por Turno.
Por lo tanto, en este cuarto caso, se ha establecido 6 turnos de riego, pero con un detalle exclusivo, utilizando la herramienta computacional SIGOPRAM el cual utiliza un algoritmo propio, se ha podido establecer los turnos de riego homogéneos, lo que significa, que el software ha buscado parcelas de igual área con la finalidad de
9
agruparlas y decidir que tomas pertenecerán a cada turno, (ver figura N° 09)
Como se puede ver en la Grafico N° 01, los caudales y las superficies por cada turno de riego son homogéneos. Grafico N° 01, distribución de turnos de riego
Figura N° 09, Creación de Turnos
Habiendo ya determinado los turnos de riego (6), se ha obtenido los caudales por cada turno, como así también el caudal de diseño de la tubería de cabecera de la red colectiva; el software Sigopram ha determinado el caudal de cada turno, el área y el caudal por superficie, obteniéndose un caudal de diseño de 31.6 l/s, el cual es el caudal superior entre los 6 turnos de riego, e inferior a los dos últimos casos.
Y en la tabla N° 03, se muestra el número de tomas que el software ha agrupado, con la finalidad de tener caudales homogéneos en cada turno.
A continuación se muestra el resultado del cálculo de los caudales de diseño a turnos. ============ Caudal de Diseño ========== Caudales de diseño calculados a TURNOS Turno Q (l/s) Sup (ha) QSup (l/s/ha) 1 31,6 5,2 6,077 2 31,3 5,1 6,137 3 31,3 5,1 6,137 4 31,3 5,1 6,137 5 31,3 5,1 6,137 6 31,3 5,1 6,137
Caudal Diseño: 31.6 (l/s)
Bajo esta metodología, si se podría comprobar el caudal de diseño, utilizando la ecuación convencional:
Como se puede ver, el caudal de diseño bajo esta ecuación tradicional es de 31.32 l/s, el cual se aproxima a los caudales determinados por el software, tenga en cuenta lo siguiente, que esto solo resultaría si las parcelas de toda la red tuvieran la misma superficie, o utilizando el algoritmo de creación de turnos homogéneos del software “SIGOPRAM”.
Tabla N° 03, N° de tomas /Turno Turno
N° tomas
Caudal (l/s)
1 2 3 4 5 6
15 16 16 17 17 17
31,562 31,26 31,267 31,271 31,269 31,28
Superficie (ha) 5,188 5,138 5,139 5,14 5,14 5,141
Luego de haber obtenido el caudal de diseño, se ha dimensionado esta red de riego bajo el escenario de un funcionamiento a turnos, por lo que, luego de someter esta red al módulo de dimensionamiento del software SIGOPRAM, se ha obtenido un costo de dimensionado de S/.67.127,72 N.S. Este costo de dimensionado es menor que el anterior caso, debido a que los caudales en línea son estrictamente sujetos al número de tomas establecida en cada turno, el cual le hace un diseño muy rígido, con respecto a los otros dimensionados descritos en este artículo, por lo que, el usuario
10
deberá abrir su toma estrictamente en su turno respectivo. ============ Optimización ========== Nodo Cabecera: '1' Cota solera [Z] (m): Altura de agua [PMin] (m): Altura de agua máxima [HMax] (m): Coste total de la red: Coste tuberías red 2ria: Coste tuberías red 3ria:
Tub. Consol. S/.0,00 S/.0,00 S/.0,00
RES 3.062,40 5,00 0,00 Tub. Liberada Total S/.67.127,72 S/.67.127,72 S/.60.552,37 S/.60.552,37 S/.6.575,35 S/.6.575,35
Detalle de proceso de optimización Caso N° 4.
Caso 5: Datos:
Figura N° 10, ventana de dialogo de una toma
Superficie regada
= 30.89 hectáreas
Módulo de riego
= 0.507 l/s/ha
Dotación nominal
= 6.084 l/s/ha
Tr
= 4 horas
Ir
= 6 días
JER
= 12 Horas
Turnos de riego
= 6 turnos
Duración del Turno
= 2 día
En este último caso, se realizará el dimensionamiento a turnos; pero se hará variar la dotación nominal (l/s/ha), ya que la duración de riego de las parcelas para este caso será de dos días, por lo que el Ns se deberá volver a calcular en función esta nueva variable (Dr). El cual implica que el usuario de riego recibirá un volumen y su duración de riego será de dos días, y volverá a regar cada 6 días tal como se ha establecido al inicio de este artículo. Por lo tanto, si antes se tenía 6 turnos de riego, ahora se tendrá 3 turnos de riego con una duración por cada turno de riego de dos días; y con una dotación nominal de 3.042 l/s/ha por cada toma; por lo tanto, en el módulo de patrones de riego se deberá establecer esta nueva dotación; si analizamos la toma 272, este tendrá ahora un caudal de parcela de 1.63 l/s, la mitad que en el caso anterior.
Utilizando nuevamente el algoritmo de creación de turnos de riego homogéneos, se ha creado 3 turnos de riego (véase Figura N° 11), con los cuales se determinara los caudales por cada turno y el caudal de diseño de la tubería de cabecera.
Figura N° 11, Creación de Turnos
Luego de que el programa haya creado los tres turnos de riego (figura N°12), se ha determinado los caudales de diseño, obteniéndose un caudal en cabecera de 31.3 l/s. ============ Caudal de Diseño ========== Caudales de diseño calculados a TURNOS Turno Q (l/s) Sup (ha) QSup (l/s/ha) 1 31,3 10,3 3,039 2 31,3 10,3 3,039 3 31,3 10,3 3,039
Caudal Diseño: 31.3 (l/s)
Si recuerda, este caudal es similar a los caudales de turno del anterior caso, por lo tanto, los caudales de diseño no se han visto afectados, ni los parámetros de riego, como el tiempo de riego, e
11
intervalo de riego; pero si la dotación nominal de 6.084 l/s/ha a 3.042 l/s/ha
Según todo lo descrito en este último caso, se ha sometido al dimensionamiento óptimo en el software SIGOPRAM, resultando un costo de S/.60.413,36 N.S, el cual resulta más económico que el anterior dimensionado ============ Optimización ========== Nodo Cabecera: '1' Cota solera [Z] (m): Altura de agua [PMin] (m): Altura de agua máxima [HMax] (m):
RES 3.062,40 5,00 0,00
Tub. Consol. Tub. Liberada Coste total de la red: S/.1.092,00 S/.59.321,36 Coste tuberías red 2ria: S/.784,00 S/.53.873,08 Coste tuberías red 3ria: S/.308,00 S/.5.448,28
Total S/.60.413,36 S/.54.657,08 S/.5.756,28
DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
Figura N° 12, Mapa de Turnos de Riego
Por lo tanto, en cada turno de riego se tiene el mismo caudal, y la misma superficie regada, tal como se nuestra en la gráfica N° 02. Grafico N° 02, distribución de turnos de riego
Además de ello como en el anterior caso, SIGOPRAM ha calculado el número de tomas por cada turno de riego tal como se muestra en la siguiente Figura N° 13
Figura N° 13, Numero de tomas por turno de riego
Luego de haber ensayado varias alternativas de dimensionado, con esta metodología se tiene un abanico de posibilidades de tomar la decisión más acertada cuando se diseñe un proyecto de riego a presión; de estos cinco dimensionado se analizar y concluir en lo siguiente: a) En el primer caso, se tiene un dimensionado a la demanda con caudales acumulado, con un costo de dimensionado de S/.42.798,91. Nuevo soles, en la cual, el usuario dispone de un caudal en la toma, igual al porducto de un caudal a flujo continuo multiplicado por la superfice de la parcela (0.27 l/s Toma272), lo que significa que el usuario tendra que regar todos los dias bajo una jornada de 24 horas, el cual no es una alternativa viable para el usuario, y que en la actualidad es asi como se han diseño y construido los proyetcos de riego. b) En el segundo caso, la misma red cuesta S/.136.194,88, con la diferencia que el caudal de las parcelas esta sujeta un caudal determinsitico, por lo que para la misma toma 272, este tiene un caudal de 3.27 l/s, y un caudal acumulado de 188 l/s, bajo este criterio, esta red tien un costo alto, y el funcionamiento es la demanda, situacion que probablemente no se dea. c) En el tercer caso, el escenario de distribucion es el mismo que el anterior, con
12
la diferencia que el caudal en cabecera ya no es acumulado, si no, está sujeto a una garantia de suministro del 95 %, resultando un caudal de diseño en cabecera de 54 l/s. este tipo de escanrio es el que mejor se comporta para una explotacionde riego a presion. d) En el cuarto y quinto caso, se tiene un dimensionado en donde el caudal de diseño es de 31.6 y 31.3 l/s, y un costo de dimensionado de S/.67.127,72 N.S. y S/.60.413,36 respectivamente. De este diseño se puede concluir que , el diseño de riego a turnos es el mas economico, pero a la vez muy rigido, no permitiendo algu cambio en el tiempo, o entras palabras, hay la psoibiolidad que la red hidrauica sufra algunas disfunciones, por algun evcento no previsto en el diseño, como aperura d elaguna toma fuera de su turno establecido.
qfc
caudal ficticio continúo para las necesidades de la alternativa en periodo punta, (1 s-1 ha-1)
Ns
Sub unidades de la parcela
REFERENCIAS Clement, R. (1966) Calcul des débits dans les réseaux d'irrigation fonctionant a la demande. La Houille Blanche, 5. Clement, R. y Galand, A. (1986). El riego por aspersión y las redes colectivas de distribución a presión. Editores Técnicos Asociados. Granados, A. (1990). Redes colectivas de riego a presión. E.T.S.I.C.C. y P., U. Politécnica de Madrid.
Finalmente, tener este tipo de metodologías, le va permitir a Ud. tomar la decisión más acertada cuando este a cargo de formular un proyecto de riego a presión, y sobre todo, tomar la decisión considerando a la organización de riego como parte de esta propuesta, y pensando que el diseño que vaya a decidir tenga que ser una propuesta socialmente responsable.
LISTA DE SÍMBOLOS di
dotación de parcela, (l/s)
Mr
Módulo de riego (l/s/ha)
S
superficie (has)
Ir días libres de riego durante el intervalo entre riegos Ir, (días) Db
necesidades brutas de riego, (mm)
Pms
pluviosidad media del sistema, (mm/h)
Tr
tiempo de riego para cada sector, (h)
JER
Jornada Efectiva de Riego, (horas/día)
13
