Capítulo 3

El cálculo de los flujos de bajo demanda sistemas de riego

Uno de los problemas más importantes para un diseñador de sistema de riego por demanda es la cálculo de las descargas que fluyen en la red. Dichos vertidos varían fuertemente con el tiempo dependiendo del patrón de cultivo, las condiciones meteorológicas, la eficiencia del riego en la finca y comportamiento de los agricultores.

En este trabajo, cada grupo de hidrantes que operan en un instante dado se llama "bocas" configuración ". Configuración de cada hidrante produce una configuración de descarga (o flujo régimen) en la red. El término "nodo" incluye tanto los hidrantes y uniones de dos tubos, mientras que la "sección" término se utiliza para describir la tubería que conecta dos nodos.

La capacidad de diseño generalmente se determina teniendo en cuenta la demanda pico a corto plazo y teniendo en cuenta un patrón promedio de cultivo para todo el sistema. Pero, el cultivo individuo patrón puede diferir de la que se diseñó, y el sistema de riego puede ser insuficiente o de gran tamaño.

En vista de la dificultad de este problema, se han utilizado métodos empíricos. Por ejemplo, el US Bureau of Reclamation (1967) recomienda la solución de cada caso en forma individual y da sólo indicaciones generales como: la demanda máxima puede generalmente se estima en 125 a 150% de la demanda media. Sistemas operativos para una temporada de 12 meses pueden requerir una gran capacidad suficiente para llevar a del 10 al 15% de la demanda total anual en el mes de pico. Aquellos que opera para una temporada 7-meses puede requerir una capacidad lo suficientemente grande como para llevar a del 20 al 25% del total demanda anual durante el mes pico. Sin embargo, la demanda máxima real debe ser determinado por el análisis detallado de los proyectos individuales.

La llegada de la carta, los sistemas de riego a gran escala en la década de 1960 en Francia fomentaron el desarrollo de modelos estadísticos para calcular los flujos de diseño. Ejemplos de tales modelos son la primera y la segunda Clément fórmula (1.966). Pero sólo la primera fórmula de la demanda ha sido ampliamente utilizado debido a su simplicidad.

Aunque estos modelos son teóricamente sonido, los supuestos que rigen la determinación de sus parámetros no tienen en cuenta el funcionamiento real de un sistema de riego. en vista de estas limitaciones un número de investigadores abordado el problema mediante la simulación de riego estrategias. A modo de ejemplo, Maidment y Hutchinson (1983) modelan el patrón de la demanda a través de una área de riego grande teniendo en cuenta el tamaño de la superficie de regadío, el tipo de suelo, el cultivo patrón, la estrategia de riego y la variación del clima. Sin embargo, tuvieron que promediar el exigir hidrograma con el tiempo para evitar realista demanda muy alta de agua un día y muy baja el próximo.

Recientemente otros enfoques se han desarrollado la combinación de simulación de estrategias de riego, basado en el equilibrio de agua del suelo, y estadísticos modelos (abdellaoui, 1986; Walker et al., 1995; Teixeira et al., 1995). El resultado de estos métodos es una única distribución de un flujo de diseño para

cada sección de la tubería de la red. Ellos se denominarán en lo que sigue como un flujo de Régimen Modelos (OFRM).

OFRM en realidad no tiene en cuenta el funcionamiento hidráulico de un colectivo bajo demanda red de riego. De hecho, en tales sistemas no hay aparición de varios regímenes de flujo de acuerdo con la distribución espacial de las bocas que se encuentran simultáneamente en funcionamiento. Por lo tanto, mejorar el diseño y el rendimiento de un sistema de riego ondemand operativo requiere la consideración de estos regímenes de flujo en el proceso de diseño. El nuevo enfoque, Varios modelos llamados regímenes de flujo (SFRM), se basa en este concepto. En este capítulo OFRM serán revisados antes de presentar el proceso de generación de los regímenes de flujo para el SFRM.

UN MODELOS régimen de flujo (OFRM)

Modelos estadísticos: los modelos Clément

Un estudio que se ocupa explícitamente de cálculo de la capacidad de los sistemas de riego presurizado para ondemand operación es obra de Clément (1966). Se propusieron dos modelos diferentes. Uno (llamado el primer modelo Clément) se basa en un enfoque probabilístico en el que, dentro de una población de hidrantes R, el número de hidrantes son abiertas simultáneamente se considera que seguir un Distribución binomial. El otro (llamado el segundo modelo de Clément) se basa en la simulación de la proceso de irrigación como un proceso de nacimiento y muerte en el que, en un estado dado j (j hidrantes abierto), el tasa media de natalidad es proporcional a (RJ) y la tasa promedio de mortalidad es proporcional a j. Los modelos Clement, aunque basado en una teoría, se utilizaron ampliamente para el diseño de rociador sistemas de riego en Francia, Italia, Marruecos y Túnez.

El primer modelo Clément

ecuaciones de fondo

En los sistemas de riego a la carta, se selecciona la descarga nominal de las bocas de riego (d) mucho superior al derecho, D (el deber es el flujo basado en el requisito máximo periodo de agua en un 24 horas del día: D = qs Ap, donde qs es la descarga específica continua y Ap es el área de la parcela regada por la boca de riego). Se permite a los agricultores riegan con una duración inferior a 24 horas. Esta condición implica que el evento de encontrar todas las bocas de riego funcionando simultáneamente tiene muy baja probabilidad. Por lo tanto, no es razonable para el cálculo de la red de riego mediante la adición de las descargas entregado en todos los hidrantes simultáneamente. En consecuencia, probabilística acerca de calcular los vertidos en las secciones de una red colectiva bajo demanda han sido ampliamente utilizado en el pasado y todavía se utilizan en realidad.

El más utilizado es el enfoque probabilístico propuesto por Clément (1966) y es resume a continuación. Vamos qs ser la descarga continua específica, 24 horas por día (l s-1 ha-1), A es el regadío área (ha), R el número total de bocas de riego, d la descarga nominal de cada hidrante (l s-1), la T duración del período de pico (h), T 'el tiempo de funcionamiento de la red (h) durante el período t, r la coeficiente de utilización de la red (define como la relación T '/ T). El tiempo de operación promedio t ' de cada hidrante durante el período pico (h) es entonces:

t=( qs AT

R )/d

La probabilidad elemental, p, de la operación de cada boca se define como

p= tT

= trT

=qs AT

RdrT

Por tanto:

p=qs A

Rdr

Por lo tanto, para una población de R hidrantes homogéneos, la probabilidad de encontrar una boca abierta es p, mientras que (1 - p) es la probabilidad de encontrarlo cerrado. El número de bocas de riego que operan se considera una variable aleatoria que tiene un binomio distribución con media

μ=Rp

y la varianza

σ 2=Rp(1−p)

Por lo tanto, la probabilidad acumulada, Pq, que entre las bocas de R habrá un máximo de N hidrantes simultáneamente operativo es:

Pq=∑K=0

N

CRK pK (1−p)(R−K )

Donde:

CRK= R!

K ! (R−K ) !

es el número de combinaciones de las bocas de R K tomadas a la vez. Cuando R es suficientemente grande (R> 10) y p> 0,2 a 0,3, la distribución binomial se aproxima a la distribución normal de Gauss-Laplace cuya probabilidad acumulada (Pq) por tener un máximo de x hidrantes operando simultáneamente (con - ∞ <x <N) es:

Pq=1

√2 p∫−∞

U (Pq)

e−u2

2 du

donde U (Pq) es la variable normal estándar correspondiente al Pq probabilidad, yu es el desviación normal estándar dado por:

u= x−Rp

√Rp(1−p)

La integral (8) se resuelve en desarrollo en serie de las soluciones que la función exponencial

e−u2

2 de esta integral se han tabulado (véase la Tabla 1) y así, de acuerdo con un valor prefijado

Pq, es posible determinar el valor correspondiente U (PQ).

Conociendo U (PQ), es posible calcular el número de bocas de riego funcionando simultáneamente, N, a través de la relación (9). De hecho, para u = U (Pq) tenemos:

N=Rp+U (Pq )√Rp (1−p )

que es la primera fórmula de Clément.

Considerando hidrantes con la misma descarga, total descarga aguas abajo una sección genérica k viene dada por:

Qk=Rpd+U (Pq )√Rp (1−p )d2

y, para los diferentes vertidos de hidrantes (di,), donde I es la número de clase hidrante

Qk=∑ Rpd+U (Pq )√∑ Rp(1−p´ )d2

El primer modelo Clément se basa en tres hipótesis principales que limitan su aplicabilidad (CTGREF, 1974; CTGREF, 1977; Lamaddalena y Ciollaro, 1993).

La primera hipótesis se refiere al parámetro r. Se define por Clemente como coeficiente de utilización del sistema en el sentido de que, durante la fase de diseño, la duración del día para el riego, en el plazo máximo, es considerado más corto de 24 horas. Este parámetro, que se define a nivel de red en un riego sistema operativo bajo demanda, debe tener un valor igual a uno, ya que estos sistemas pueden tener que trabajar 24 horas por día. En la práctica, el parámetro r debe corresponder a el tiempo de funcionamiento de cada hidrante y, por lo tanto, no es correcto utilizarlo para el diseño global de la el sistema. Sin embargo, desde un punto de vista conceptual, puede considerarse como un parámetro que ayuda a ajustar la formulación teórica a una población homogénea de vertidos, retirados en el campo, elegir adecuadamente a través de un enfoque estadístico. Debería se señaló que el modelo Clément, como todos los otros modelos, sólo ofrece un esquema de la representación de una red real. Por lo tanto, debe ser ajustado o calibrado por la introducción de datos de campo en relación con las redes existentes. En particular, los valores del parámetro r debe ser, siempre que sea posible, seleccionados por regiones homogéneas y para cultivos particulares. Un ejemplo de la calibración del modelo Clément campo, por una red de riego italiano, se informa en Anexo 1.

La segunda hipótesis se refiere a la probabilidad elemental de la apertura de cada hidrante. Se refiere a una estimación del tiempo de operación promedio de cada hidrante. Pero, la probabilidad de encontrar una boca de riego de trabajo en un momento dado t depende de su estado en el momento anterior t-1. A fin de que justificar la ley binomial, esta probabilidad debe caracterizar una serie de eventos tal que cuando el granjero abre su boca de riego en un tiempo t, él cerrarla después de vueltas de tiempo dt, y él decide volver a abrir o dejarlo cerrado en un momento sucesivo t + dt, y así sucesivamente. Esto no es real porque un granjero abre su boca de riego y la deja en el mismo estado para un gran número de vueltas de tiempo dt. Por otra parte, la probabilidad elemental varía durante el día de acuerdo con la el comportamiento del agricultor.

La tercera hipótesis considera la independencia de las bocas de riego y su funcionamiento al azar durante el período pico. Esta hipótesis podría parecer justificada porque los agricultores deberían comportarse de manera autónoma y no de acuerdo con la operación de los agricultores vecinos. Sin embargo, el ritmo de las noches y los días y verá la apariencia de los cultivos dentro de un riego distrito de condicionar el comportamiento de los agricultores, por lo que esta hipótesis no es totalmente fiable. La importancia del coeficiente r se hace hincapié también en la figura 10. En esta figura dos parámetros se definen: la elasticidad de la red, ER (Clément y Galand, 1979):

eR=QCI

qs A

y la elasticidad media de las bocas de riego (llamado también a los agricultores "grado de libertad"), eh,

eR=Rdqs A

La relación e R es una medida de la capacidad sobre de la red y es una característica de ondemand operación. La relación eh define la libertad concedida a los agricultores para organizar su riego.

Los valores de eR refieren a una red diseñada para suministrar flujos iguales en todas las bocas. Cuando el flujos de diseño de la toma de agua no son iguales, los valores de la relación son ligeramente mayores. A pesar de eso, si los hidrantes son homogéneos o no, teniendo en cuenta la probabilidad de la demanda siendo los resultados de propagación en un flujo de diseño de pico de la red que es mucho más pequeña que la que que se obtendría por summating los flujos en todas las bocas.

El grado de libertad que se otorga a los agricultores debe ser elegido según criterios como el tamaño y la dispersión de las parcelas, la disponibilidad de mano de obra, tipo de equipo a nivel de finca, frecuencia de riego. Hidrantes con capacidades de una y media a dos veces el valor de la obligación corresponden con el grado más bajo posible de la libertad. Con valores más pequeños, la probabilidad de una hidrante estar abierto se vuelve demasiado grande para el modelo de demanda de aplicar. Por el contrario, boca de riego capacidades no deben exceder de seis a ocho veces el valor de la obligación. Esto corresponde a una muy alto grado de libertad.

La Figura 10 ilustra la variación de la elasticidad de la red, ER, en comparación con el número total de hidrantes, R, para diferentes valores de la elasticidad de la hidrantes, e h. Las curvas han sido dibujado por U (Pq) = 1.645. Teniendo en cuenta un valor de elasticidad a la boca de riego eh = 4,5, para una red que tiene R = 100 bocas de riego, la elasticidad de la eR red varía desde aproximadamente 1,43 (que corresponde a r = 0,9) hasta aproximadamente 2,03 (que corresponde a r = 0,6). Esto significa que la descarga de aguas arriba en una ondemand red (de la ecuación 13.):

QCl = eR qs A

puede aumentar aproximadamente un 45% si un coeficiente r = 0,6 se elige en lugar de un coeficiente r = 0,9.

Además, a partir de la Figura 10 puede verse que, para los sistemas a la carta, la relación del pico fluir en la red para el flujo continuo asumido (elasticidad de la red) aumenta a medida que la número de bocas de riego disminuye. Con boca de Capacidades del dos a cuatro veces mayor que el deber, mediante la selección de r = 0,9 el flujo máximo en una red que tiene bocas de 100 es sólo el 27 al 40 por ciento mayor que el flujo continuo; mientras que seleccionando r = 0,6 el flujo máximo en una red que tiene 100 hidrantes es 79 a 98 por ciento mayor que el flujo continuo. Esto significa que el coeficiente r tiene mucho más influencia en la capacidad de diseño de la red respecto a la elasticidad de la hidrantes. Por lo tanto, con el fin

de dar más libertad a los agricultores, es más apropiado para seleccionar mayor elasticidad hidrante.

Los valores seleccionados para el parámetro r normalmente se encuentran entre 16/24 (r = 0,67) y 22/24 (r = 0,93). El análisis del rendimiento de las redes existentes es el método más fiable para seleccionando el coeficiente r mejor se adapte a un contexto riego dado.

El parámetro T (Pq) define la "calidad de servicio" de la red; tiene normalmente una valores que oscilan 0,99 a 0,95. Apenas es posible ir por debajo de un valor de 0,95. Un significante reducción de este parámetro más allá de estos valores puede llevar a la aparición de inaceptable fallos para satisfacer la demanda en ciertas partes de la red (Galand et al., 1975).

En vista de las hipótesis hecha al formular el modelo on-demand se recomienda que un enfoque determinista se adoptará en los extremos de la red mediante la acumulación de la flujos en las bocas cuando su número es inferior a un determinado valor, que, en la práctica, las mentiras entre cuatro y diez.

En ciertos casos, puede suceder que la descarga calculado de una sección que sirve de cinco o seis bocas de riego es menor que la de la sección de aguas abajo que sirve cuatro bocas de cuyos flujos de tener ha resumido. En este caso, la aprobación de la gestión en la sección aguas arriba será igual la descarga en la sección aguas abajo.

Determinación de la descarga continua específica

Con el fin de aplicar la metodología anterior, es necesario conocer el valor de la específica descarga continua, qs (l s-1 ha-1) en la red de aguas abajo de la sección en cuestión. Su valor se puede determinar fácilmente cuando:

El patrón de cultivo es idéntico en toda la zona. Si esto es así el continuo específica descarga, cs (L s-1 ha-1), que se estima dando la debida importancia a cada uno de los cultivos, es válido para cada granja y todas las ramas de la red considerada.

La intensidad de cultivo es idéntico en toda la zona. Cuando esto es así, la relación entre la área irrigada neto y el área bruta también es válido para cada explotación y todas las partes del red en estudio.

Una serie de paquetes informáticos están disponibles para una computación tales (CROPWAT, ISAREG, etc.), así como una extensa literatura. Por lo tanto, se remite al lector a ellos para su cálculo.

Aprobación de la gestión en las bocas de riego

Aunque un agricultor suministrada por un sistema on-demand es libre de usar su boca de riego en cualquier momento, una restricción física es, sin embargo impuso en cuanto al caudal

máximo que puede dibujar. Este es logrado mediante el ajuste de la boca de riego con un regulador de flujo (limitador de caudal). La descarga atribuido a cada hidrante se define de acuerdo a los requisitos de tamaño y de agua de los cultivos de la trama.

Es siempre mayor que el deber a fin de dar al agricultor un cierto grado de libertad en el gestión del riego. La relación entre la descarga atribuido a cada hidrante y el deber es una medida de la "grado de libertad", que un agricultor tiene que gestionar el riego. La gran variedad de agronómica situaciones se refleja en la amplia gama del valor de el grado de libertad encontrado en la práctica (FAO-44, 1990):

Alto grado de libertad: las explotaciones familiares con la mano de obra limitada, requerimientos de agua bajo cultivo, pequeñas o dispersas parcelas, bajo nivel de inversión en equipos a nivel de finca

Bajo grado de libertad: parcelas de gran tamaño, la agricultura a gran escala, abundante mano de obra, de alta nivel de inversión en equipos a nivel de finca.

Dado que el flujo máximo en los hidrantes se fija por los reguladores de flujo se suele optar por una gama estándar de flujos. Estos rangos varían de país a país.

En el sureste de Francia, por ejemplo, una serie de seis bocas de riego se ha estandarizado, correspondientes a las siguientes descargas:

En Italia, la gama de bocas de riego corresponde a las siguientes descargas:

En el recuadro 1, un ejemplo de la fórmula Clément es elaborado y los resultados se muestran en la Tabla 2 (generado por COPAM).

TABLA 2

Las descargas que desembocan en cada sección de la red en estudio (salida del paquete COPAM: cómputo con el primer modelo de Clément)

Con el fin de facilitar el cálculo de redes de gran tamaño, un programa de computadora llamado COPAM (Combinada Optimización y Análisis de rendimiento Modelo) ha sido desarrollado por Lamaddalena (1997). Este software (incluido) tiene varias opciones que se explican en este papel.

Todos los programas informáticos para el cálculo de sistemas de riego requieren información detallada en la red de tuberías de transporte de agua desde la fuente hasta los puntos de demanda (hidrantes). en el sección siguiente información general sobre el uso de COPAM, así como la instalación de el programa y la preparación de los archivos de datos de entrada, se presentan.

Instalación de COPAM

Se requiere conocimiento básico de Windows para instalar el paquete COPAM.

Crear un directorio apropiado en el disco duro (se le puede llamar "Copam"),

Inserte el disco de instalación en la unidad correspondiente,

Copie todos los archivos desde el disco de instalación al directorio creado previamente (por ejemplo Copam). Comprueba eso los archivos "* .dll" se han copiado.

Desde el Explorador de Windows, abra la Copam directorio y crear un acceso directo en el escritorio para el archivo (icono) "copam.exe",

Haga clic en la etiqueta de icono de una vez para cambiar el nombre. Se sugiere llamarlo COPAM (Figura 11).

A partir COPAM

Haga doble clic en el icono COPAM. Figura 12 se producirá para pocos segundos:

Entonces aparecerá la figura 13.

Tres conjuntos diferentes de programas están disponibles en el paquete COPAM:

· Las descargas de cálculo

· Tubería tamaño computación

· Análisis

Dos programas están disponibles en el conjunto de "descargas de cálculo": Clément y Random. Uno de los programas está disponible en el "tamaño cómputo Pipe" conjunto: optimización. Dos programas son disponibles en el marco del conjunto de "Análisis": Configuraciones y bocas de riego. Para todo el software anterior, el archivo de entrada básico es el mismo y se explica a continuación.

Preparación del archivo de entrada

La línea de palabras que comienzan en "Archivo" es una barra de menú. Al hacer clic en cualquiera de las palabras con su ratón, un sub-menú desplegable. Por ejemplo, si hace clic en el menú Archivo, podrás ver el submenú en la Figura 14.

Diferentes opciones están disponibles en el menú Archivo: Nuevo, Abrir, Guardar, Guardar como, Imprimir archivo de entrada, Setup printer, Ver archivo, Salir. Todas estas opciones son familiares para los usuarios de Windows.

Cuando se desea crear un nuevo archivo, la opción "Nuevo" se hace clic. A continuación, la barra de menú "Editar" se selecciona y el submenú en la figura 15 se desplegará.

Al hacer clic en cada opción, los datos de entrada se pueden insertar mediante el menú Edición. Es fuertemente recomendado para preparar los datos de entrada antes de entrar en el programa.

Primero seleccione el submenú "Editar / Hidrantes Discharge" haciendo clic en él. Figura 16 aparecerá y la lista de las descargas nominales de los hidrantes se inserta en el cuadro de edición correspondiente. los lista de descarga de hidrantes se introduce en un orden creciente y el usuario debe introducir cualquier valores estándar de descarga de seleccionados para el proyecto, tal como se utiliza en el país respectivo.

El comando "Aceptar" se cerrará la opción y almacenar la información.

Al hacer clic en la opción "diseño de la red", los datos de entrada se insertan en el submenú "Layout / red Editar".

Se supone que la red es del tipo de ramificación. Cada nodo (bocas de riego y / o vinculación de secciones) se coloca por un número. La numeración nodo es extremadamente importante para la correcta ejecución del programa. Tiene que ser asignados de la siguiente manera:

· El nodo ascendente (origen) debe tener el número 0

· Los otros nodos están numerados consecutivamente, de aguas arriba a aguas abajo. Cualquier nodo puede ser saltado.

· El número de la sección es igual al número de su nodo de aguas abajo.

· Todos los nodos terminales de las ramas deben tener una boca de riego.

· No más de dos secciones pueden ser derivados por un nodo ascendente. Si es así, una sección imaginaria con una longitud mínima (es decir: Lmin = 1 m) debe ser creado y un nodo adicional debe ser considerado. Este nodo debe tener un número secuencial.

· No hay hidrantes pueden estar situados en un nodo con tres secciones unidas. Si es así, un nodo adicional con un número secuencial hay que añadir.

· Si existen hidrantes con dos o más puntos de venta en la red, un número para cada salida tiene que ser asignados por la creación de una sección imaginaria con longitud mínima.

Cuando la numeración se ha completado, la siguiente información se debe introducir en el

"Layout Editar / Red":

área irrigada por cada boca de riego (en hectáreas); si no hidrante se produce en el nodo, Area = 0 tiene que ser escrito,

· Descarga hidrante (en l s-1). Se puede seleccionar haciendo clic en el cuadro combinado,

· Longitud de la sección (en m), · Elevación de la tierra del nodo descendente (en m snm),

diámetro nominal de la tubería de sección (en mm). Esta información es necesaria cuando el programa es utilizado para el análisis de la red. En la etapa de diseño, diámetro = 0 debe ser considerado.

En la figura 18, se informa de un ejemplo de la sub-menú "Editar diseño / red". adicional opciones están disponibles en la parte inferior de la pantalla. Pueden activarse haciendo clic en el Botón: Añadir Nodo, Canc Node, Nodo Ins y Encuentra Sección, respectivamente, para añadir un nuevo nodo, eliminar un nodo, insertar un nodo y para encontrar una sección. El botón de salida se cierra el menú secundario.

Cuando se completa el diseño de la red, se selecciona "Editar / lista de tuberías" submenú y Aparecerá la figura 19.

Se inserta el listado de diámetros comerciales (en mm) en el "Editar / lista de tuberías" submenú. los lista tiene que ser completado por el espesor (en mm) de los tubos, la rugosidad (g, Bazin coeficiente) y el coste unitario de la tubería. Un procedimiento interno del paquete COPAM voluntad enlace, automáticamente, la moneda a las propiedades de configuración regional de su equipo. Las tuberias los costos unitarios se escriben en orden creciente. Los diámetros nominales se escriben en la red. Cuando el diámetro nominal corresponde al diámetro interno, el espesor de la tubería se considera igual a cero. Los tipos de tubos se identifican por el coeficiente de rugosidad Bazin.

En el sub-menú "Editar / Descripción" (Figura 20), la descripción del archivo puede ser escrito. Esta información es importante cuando un gran número de archivos de datos son gestionados para ayudar con el reconocimiento.

Una opción adicional está disponible en el paquete COPAM: el botón de la barra "Comprobar entrada presentar "(ver Figura 21). Comprueba si los errores más comunes en el archivo de entrada.

Cálculo de las descargas

Cuando se selecciona el conjunto "cómputo de descarga", dos programas diferentes: Clément y Random. El programa "Clément" permite el cálculo de las descargas que fluye en la red a través de la primera y la segunda modelos Clement. Cuando se selecciona la primera, parámetros adicionales tienen que ser escrito en el "parámetros Clément / sub-menú" (Figura 22). Ellos son los:

descarga continua específica (en l s-1 ha-1)

· Número mínimo de bocas abiertas terminales

· Porcentaje de tierras no cultivadas (en%)

· Uso Clément coeficiente (r)

· Calidad de funcionamiento Clément, U (Pq).

Un ejemplo del archivo de salida del programa "Clément" es la reportada en la Tabla 2. El nombre del archivo de salida se escribe en el cuadro de edición correspondiente y la extensión ".cle" es asignado automáticamente al archivo.

El modelo de la Segunda Clément

teoría básica

Teniendo en cuenta las limitaciones en la primera formulación, Clément desarrolló un segundo modelo para el cálculo de las descargas en sistemas de riego que opera bajo demanda (Clément, 1966). Este segundo Clément modelo se basa en la teoría de los procesos estocásticos de Markov de nacimiento y defunción. es resume a continuación. La formulación completa se informa en Clément (1966) y Lamaddalena (1997). La derivación de la segunda Clément modelo se basa en algunos conceptos fundamentales sobre la teoría de los procesos markovianos estacionarias.

Considere un conjunto de clientes que llegan a una estación de servicio (hidrantes en el caso de un riego sistema). El patrón de llegadas se describe mediante una función de distribución de tiempos de llegada. los clientes requieren diferentes tiempos para ser servido y, por tanto, los tiempos de servicio son descritos por otra función de distribución estadística. Para un sistema de riego que podemos considerar:

clientes en servicio, que es el número medio de llegadas durante el período de tiempo promedio del funcionamiento de una boca de riego;

· Clientes atendidos, que es el número medio de hidrantes que operan a un instante t dado;

· Clientes en la cola, que es el número medio de llegadas cuando el sistema está saturado (durante el tiempo medio de espera).

Considere un sistema genérico caracterizado por una función aleatoria, X (t), suponiendo valores 1, 2, .........., N, que representa cualquier posible estado del sistema.

En el caso de un sistema de riego, el estado del sistema se define por el número de hidrantes en la operación, mientras que el nacimiento y la muerte corresponden a la apertura o el cierre de una boca contraincendios, respectivamente.

Considere la posibilidad de una red de riego con hidrantes R. Supongamos que el tiempo de funcionamiento de todos los hidrantes sigue la misma función de distribución con una duración media de las bocas de riego operación igual a la duración media de riego, de TI. Por otra parte, supongamos que la red ha sido diseñado con la hipótesis de que tienen hidrantes N simultáneamente abierto (N <R).

Definir PSAT como la probabilidad de saturación de una red equipada con hidrantes y u (R-1) " la variable normal estándar. Puede demostrarse (Clément, 1966; Lamaddalena, 1997) que:

u= N−Rp

√Rp(1−p)

Y PSAT=

1

√Rp(1−p)∗φ(u)

∏ (u)

Donde φ (u) y ∏ (u) son, respectivamente, la función de distribución de probabilidad gaussiana y la Función de distribución acumulativa gausiana. Decisiones:

F (u)=φ(u)

∏ (u)

la Ecuación 17 se convierte en}

PSAT=1

√Rp(1−p)∗F (u)

En esta etapa, es fácil fijar la variable normal estándar, u ', de acuerdo con el objetivo probabilidad, p, y para determinar los valores correspondientes de Y (u ') y P (u') y también el valor de F (u ') 1. De hecho, p está dada por la Ecuación 2, PSAT se puede seleccionar (por lo general, PSAT = 0,01 es sugirió) y F (u ') se puede calcular usando:

PSAT∗√Rp(1−p)=F(u)

a partir de un diagrama que representa F (u ') como una función de u', o directamente de la ecuación que representa tal función (Figura 23). A continuación, es posible determinar el valor correspondiente de u 'y, utilizando la ecuación 16, por fin podemos calcular el número de bocas de riego funcionando simultáneamente en la red:

N=Rp+u √Rp (1−p )

donde la ecuación 21 representa la segunda fórmula de Clément.

La estructura de esta segunda fórmula de Clément es similar a la primera fórmula Clément pero, en este caso, u 'no es una constante que depende de la probabilidad acumulada seleccionado (correspondiente a la calidad de funcionamiento de la red), pero es una función de PSAT, P y R.

El segundo modelo Clément se basa en la teoría de los procesos de nacimiento y muerte. Esta hipótesis limita su aplicabilidad. De hecho, esta teoría está bien aplicado para el diseño de líneas telefónicas, donde si la línea ocupada se dedica (saturación) el cliente tiene que llamar más tarde. Pero para el riego sistemas que no es tan fácil de establecer condiciones de saturación. Por otra parte, también cuando el sistema está agricultores saturados pueden decidir para regar con una presión y / o flujo inferior en la boca de riego.

Por último, la complejidad en el enfoque matemático y las diferencias insignificantes en resultados empujaron todos los diseñadores para aplicar en cualquier momento el primer modelo en lugar de la segunda. En la Tabla 3, la se notifican los vertidos que desembocan en cada sección de la red en el ejemplo.

Aplicabilidad del modelo de segunda Clément El COPAM paquete de equipo puede ser utilizado para el cálculo de las descargas en cada sección de una red de riego mediante el modelo de segunda Clément. El "parámetros Clément / sub-menú" de el programa Clément (véase la Figura 24) se llena con los parámetros descritos anteriormente.

La aplicación de la primera y los modelos Clément 2do para el cálculo de los vertidos efectuados en una gran red de riego italiana (el que se ilustra en el Anexo 1) se muestra a continuación. los siguientes datos de diseño se utilizaron para estos cálculos. La red está equipada con 660 bocas de 10 l s-1 y los valores de cálculo de la superficie de regadío Ai, continua la específica descarga, qs, y el coeficiente de utilización de la red, r, son respectivamente: Ai = 2,030 ha, qs = 0,327 l s-1 ha-1 y R = 0,66. El modelo de primera Clément se aplicó mediante el acumulado probabilidad Pq = 95% (correspondiente a U (PQ) = 1,645), mientras que se aplicó el modelo de la segunda Clément usando la probabilidad de saturación PSAT = 1%.

TABLA 3 Las descargas que desembocan en cada sección de la red en estudio (salida del paquete COPAM: cómputo con el segundo modelo de Clément)

Los resultados de la aplicación se resumen en la Figura 25 que muestra que, para el caso en estudio, con el segundo modelo se obtienen descargas ligeramente superiores. Otros análisis

han demostrado que cuando la probabilidad de PSAT saturación se calcula utilizando las descargas dado por la primera modelo Clément (usando los parámetros de diseño anteriores) se hace evidente (Figura 26) que PSAT estaría cerca de un 5% para los vertidos bajos pero se acercaría PSAT = 1% para los mayores descargas. Cuando U (Pq) se calcula a partir de los vertidos correspondientes a la segunda Clément modelo, se obtienen resultados similares con un valor límite de U (Pq) cerca de U (Pq) = 1,645 (Figura 27).

Este ejemplo de cálculo mostró que los resultados de ambas ecuaciones Clément son compatibles y las diferencias son insignificantes en la práctica. Debido a la limitación de la teoría de nacimiento y procesos de muerte aplican a las redes de riego y la complejidad matemática casi todos diseñadores utilizan el primer modelo en lugar de la segunda.

VARIOS REGÍMENES DE FLUJO MODELO (SFRMODEL)

La configuración de las descargas (regímenes de flujo) en una red de riego afecta en gran medida el diseño y las condiciones de operación. En las siguientes secciones de un modelo de simulación de la demanda de agua en un se describe el sistema de riego presurizado operando bajo demanda.

Modelo para la generación de las descargas al azar

Se propone el siguiente enfoque en esta sección para simular las posibles condiciones de operación de un sistema de riego por demanda. Funciona mediante la generación aleatoria de hidrantes K abrió simultáneamente entre el número total de R (con K <R). Esta generación se realiza para considerar la variabilidad temporal de las descargas que desembocan en la red de riego. Cada generación, de acuerdo con la definición descrita en la literatura técnica (CTGREF, 1979; Bethery et al., 1.981) produce una configuración de bocas de riego. Cada configuración hidrantes corresponde a una configuración de descarga. Por lo tanto, la descarga en las secciones de la red se calcula como la suma de las descargas retirados de las bocas abiertas aguas abajo.

Antes de ilustrar el procedimiento utilizado para la generación de configuraciones de descarga, es importante subrayar que se considera el uso de una computadora para generar números aleatorios conceptualmente imposible. De hecho, cualquier programa producirá una salida que es predecible, por lo tanto no verdaderamente aleatoria porque los números no están

relacionados. Sin embargo, ordenador práctico generadores de números aleatorios son de uso común (Knuth, 1981). Para distinguir puramente aleatoria proceso físico a partir de secuencias generadas por ordenador, se utiliza el término pseudo-aleatorio.

Existe un conjunto de generadores de números aleatorios que hacen mutuamente satisfacer la definición sobre una clase muy amplia de programas de aplicación. Pero lo que es lo suficientemente aleatoria para una aplicación puede no ser suficiente al azar para otro. La prueba de chi-cuadrado se puede utilizar para verificar la bondad de la generación aleatoria para una aplicación particular (Press et al., 1989; Knuth, 1981).

Para la generación de configuraciones de descarga al azar, se aplican desvía uniformes. El uniforme desviados son sólo números aleatorios que se encuentran dentro de un rango especificado, con cualquier azar número en el rango de las mismas probabilidades que cualquier otro (Press et al., 1989).

El procedimiento utilizado es el siguiente (véase la figura 28):

1- Cada nodo del sistema recibe un número de identificación, j. 2- Desde algunos nodos no corresponden a los hidrantes, un código de identificación de

las bocas de riego es asignado (ch = 0 cuando no hay boca de riego en el nodo, ch = 1 cuando hay una boca de riego con descarga nominal de 5 l s-1, CH = 2 cuando hay una boca de riego con descarga nominal de 10 l s-1, ch = 3 cuando hay una boca de riego con descarga nominal de 20 l s-1).

3- Definición de una lista de las descargas a ensayar. 4- Definición de la configuración del número de bocas de riego que se genere,

correspondiente a las descargas definidas en la lista anterior. 5- agregación de las bocas de descarga en cada configuración, con el fin de calcular el

vertidos que fluye en los tramos de la red (configuración de descarga).

Un

programa de computadora escrito en Turbo Pascal, versión 6.0 genera secuencias aleatorias utilizando el procedimiento interno llamado Random (Schildt, 1986). El generador de números aleatorios es inicializado por el procedimiento Randomize. La fiabilidad del número aleatorio Turbo Pascal generador ha sido verificado por Schildt (1986). Pruebas adicionales han sido también realizado por El Yacoubi (1994) y Lamaddalena (1997). El programa para la generación aleatoria de descarga configuraciones (RGM: Generación Modelo al azar) se integra en el

paquete COPAM. es seleccionado haciendo clic en el botón correspondiente (Figura 29). A continuación, la Figura 30 aparecerá en la pantalla. Los datos de entrada para la red de riego se ilustran en la sección anterior.

El Modelo RG puede ser usada para dos propósitos diferentes:

· Análisis de los sistemas de riego existentes;

· Diseño de nuevos sistemas de riego.

En el primer caso, este modelo se basa en el conocimiento de la demanda en el hidrograma extremo aguas arriba de la red. De hecho, se permite la selección de la descarga de aguas arriba correspondiente a varias configuraciones de hidrantes. Se inserta el valor de la descarga de aguas arriba en el cuadro de edición correspondiente (ver Figura 30). Correspondiente a la descarga seleccionada, una serie de hidrantes operando simultáneamente (configuración de la boca de riego) se retira automáticamente. Esta procedimiento se repite para varias configuraciones y se utiliza para analizar el sistema, como se ilustrada en el capítulo 5. El número de configuraciones (o regímenes de flujo) para generar se escribe en el cuadro de edición correspondiente (ver Figura 30). Debe ser múltiplo de 10.

Todos los regímenes de caudales generados se almacenan en un archivo de salida con su nombre escrito en el cuadro de edición correspondiente. El ".ran" extensión se asigna automáticamente a este archivo de salida. Cuando un nuevo sistema de riego está diseñado, la

descarga de aguas arriba no se conoce a priori. Por lo tanto, para permitir la generación de diferentes configuraciones de hidrantes, tales descarga puede ser calculado, por ejemplo, con el modelos1 Clément. Esto se logra a través de la COPAM

paquete como se explica en la sección anterior. El valor de descarga se asigna en el cuadro de edición "Descarga Upstream" de los "parámetros de generación aleatoria". Después de incluir el número de configuraciones que se generen en el cuadro de edición correspondiente (debe ser múltiplo de 10), la operación de la red se simula mediante la generación de las configuraciones de hidrantes. estas bocas de riego configuraciones, almacenados en un archivo de salida pre-seleccionada, se tienen en cuenta para el cálculo de la tamaño de la tubería óptimo de la red utilizando el enfoque ilustrados en el capítulo 4. Aplicaciones de las metodologías anteriores para el diseño y análisis de redes de riego italianos se presentan en Lamaddalena (1997).

Capítulo 4

Cálculo de tuberías de tamaño

El problema de calcular los diámetros de tamaño de tubería óptimos de una red de riego ha atraído la atención de muchos investigadores y diseñadores. Muchos modelos de optimización basado en lineal programación (LP), la programación no lineal (NLP) y de programación dinámica (DP) técnicas están disponibles en la literatura. Estos modelos ofrecen importantes mejoras a los problemas prácticos a través de soluciones menos costosas y menos tiempo de cálculo respecto a los enfoques clásicos.

Una de las limitaciones de los modelos de optimización es que ellos consideran Único Flujo Régimen (OFR) durante el proceso de la computación tamaño de la tubería. Con este tipo de enfoque, no hay es garantía de que el sistema seleccionado es el menos costoso y compatible con el requerido actuación. De hecho, en los sistemas de riego a la carta, la distribución de los flujos en cada sección puede variar fuertemente en el tiempo y el espacio. Por lo tanto, varios regímenes de flujo (SFR) se deben tener en cuenta durante el proceso de cálculo,

En este capítulo un modelo de optimización utilizando el algoritmo iterativo discontinua del Labye es presentado y se aplica para el caso de un flujo de Régimen y ampliado al caso de Varios Regímenes de Flujo.

OPTIMIZACIÓN DE diámetros de tubería CON OFRM

Revisión de procedimientos de optimización

La investigación sobre los procedimientos de optimización para el diseño de redes de distribución de agua se han reportado desde los años 1960. Karmeli et al. (1968), Schaake y Lai (1969), y Lieng (1971) desarrollaron modelos de optimización para la solución de redes ramificadas en que se utilizó un patrón de demanda dada a definir el flujo únicamente en las tuberías. Posteriormente, los esfuerzos se han hecho importantes por Alperovits y Shamir (1977), Quindri et al. (1981), Morgan y Goulter (1985) para resolver sistemas de bucle, en número infinito de distribuciones de flujo puede satisfacer una demanda específica patrón. Alperovits y Shamir (1977) utilizaron la formulación de programación lineal fundamental, pero su enfoque está severamente limitada a los sistemas de pequeño tamaño. El enfoque por Quindri et al. (1.981) puede resolver sistemas más grandes, pero sólo tuberías se incluyen en el diseño y no adicional componentes son considerados (por ejemplo, las estaciones de bombeo, depósitos, válvulas). En el enfoque por Morgan y Goulter (1985). el coste de los componentes no está incluido en la función objetivo y se requieren múltiples carreras para determinar la mejor solución.

Lansey y Mays (1989) propusieron una metodología para determinar el diseño óptimo de sistemas de distribución de agua teniendo en cuenta el tamaño de la tubería, la estación de bombeo y embalses. en Además, la configuración óptima para el control y válvulas reductoras

de presión se puede determinar. Esta metodología considera el problema de diseño como una no-lineal, donde toda la típica componentes de una red están diseñadas mientras que el análisis de múltiples descargas alternativos. Esta procedimiento todavía es computacionalmente intensivo y requiere un gran número de iteraciones para obtener la solución, especialmente cuando se aplica a grandes redes.

En vista de las preocupaciones veces expresado sobre el uso de la programación lineal cuando grandes redes se diseñan, otros enfoques se han desarrollado (Labye, 1966 y 1981) usando la formulación de programación dinámica. Más tarde, otro enfoque fue desarrollado (Ait Kadi, 1986) para optimizar el diseño de la red y los tamaños de tubería de forma simultánea para una red compuesta por una línea principal y las ramas paralelas secundarias. Este enfoque (Ait Kadi, 1986) consiste en dos etapas. En la primera, una solución inicial se construye mediante la obtención de la distribución óptima de la la línea principal, con cada tubería de la red que tiene el diámetro más pequeño admisible. En el segundo etapa, la solución inicial se mejora mediante la reducción, de forma iterativa, la cabeza aguas arriba y, En consecuencia, variando el trazado de la línea principal y el tubo de los tamaños de forma simultánea. Este iterativo proceso se continúa hasta que se alcanza la cabeza óptima dando el costo mínimo de la red.

En los últimos años, varios comentarios generales sobre el estado de la técnica en este campo fueron emprendido (Walsky, 1985b; Goulter, 1987; Walters, 1988). Además, una serie de modelos de optimización se evaluaron (Walsky et al., 1987). Un resultado interesante del análisis por Walsky et al. (1987) fue que los modelos producen diseño similar, tanto en términos de costes y componentes de hardware seleccionados. El costo asociado con las soluciones determinadas por diferentes modelos variaban en un 12%. Además, los sistemas más caros fueron aquellos con una mayor nivel de fiabilidad, impartida por almacenamiento adicional en el sistema. La programación lineal y programación dinámica para el cálculo de los diámetros de tubería óptimos en redes de riego tienen También ha comparado (Di Santo y Petrillo, 1980a, b; Ait Kadi, 1986).

Di Santo y Petrillo (1980a) demostraron que una red resuelto mediante el uso tanto LP y la DP con la formulación de Bellman tiene la misma solución óptima. Los resultados obtenidos por Ait Kadi (1986) para las redes que resuelve utilizando tanto LP e iterativo Método discontinuo de la Labye (LIDM) fueron similares.

Los análisis anteriores (Di Santo y Petrillo, 1980a, b; Ait Kadi, 1986;. Walsky et al, 1987) indican que los modelos de optimización utilizados fueron relativamente robusto y que la optimización es no es sensible a la técnica en sí. Sin embargo, es útil para mejorar la capacidad de diseñar y analizar los sistemas de distribución de agua. De hecho, el diseño del sistema debe tener en cuenta diversos demanda crítica hidrogramas para garantizar la fiabilidad del sistema (Templeman, 1982;. Hashimoto et al, 1982). Este es válida para ambas redes ramificadas y en bucle en el que el mismo demanda diaria patrón puede corresponden a las diversas configuraciones de los flujos en las tuberías. Además, es útil para examinar la medida en que las técnicas y enfoques modelo se incorporan a la práctica de la ingeniería.

Mejores diseños se han obtenido a través de modelos de optimización, pero no ha habido garantía de optimalidad global, es decir, en lo que debería ser el objetivo de un diseño óptimo. Suponiendo que un diseño óptimo es el que cumple con las exigencias aplicadas al menor costo (Goulter, 1992), se debe incorporar múltiples condiciones de la demanda, las fallas en el sistema componentes y fiabilidad.

Para considerar la fiabilidad de la red, una definición de "fracaso" es necesario. en en general, un fallo en la red es un evento en el que una red no es capaz de proporcionar un flujo suficiente o presión suficiente para satisfacer la demanda. Bajo esta definición, el fracaso puede ocurrir ya sea si un componente (por ejemplo, un tubo) es insuficiente, o si la demanda real supera la demanda de diseño. Estos dos casos son independientes para fines prácticos. Un esfuerzo considerable se ha dirigido a la pregunta fiabilidad en los últimos años.

Relativamente poco éxito se ha logrado en la obtención de medidas globales de la red fiabilidad que son computacionalmente factible y físicamente realista (Goulter, 1987; Lansey y Basnet, 1990).

Las medidas que dan buena representación de la fiabilidad son computacionalmente inviable, como el modelo por Su et al. (1987), donde 200 min. de equipo se necesita tiempo para resolver tres ejemplo de bucle. Por otra parte, esos enfoques que son computacionalmente adecuado proporcionan muy pobre descripción del rendimiento de la red. Además, las soluciones empíricos pueden ser considerados para mejorar el rendimiento fiabilidad, como la que por Bouchard y Goulter (1991), que propuesto añadir válvulas para los enlaces con el fin de aislar las ramas durante el fallo para su reparación.

A pesar de los esfuerzos en el desarrollo de modelos de optimización, no se utilizan ampliamente en la práctica. Las principales razones para esto son: a menudo son demasiado complejos para ser utilizado y los diseñadores no son cómodo con los enfoques de optimización.

De hecho, Walsky et al. (1987) han demostrado que, mediante el uso de modelos de optimización, importante respuestas a problemas prácticos son posibles que pueden ser verificados mediante técnicas de simulación. Por otra parte, los modelos de optimización requieren menos tiempo de cálculo de los enfoques clásicos. Por lo general, los modelos de optimización son difíciles de usar. La razón principal es que se desarrollan en ambientes académicos, donde el algoritmo es mucho más importante que la entrada-salida interfaz. Además, muchos ingenieros mayores no han tenido oportunidad de estudiar formales técnicas de optimización.

Teniendo en cuenta el esfuerzo en el desarrollo de modelos de optimización, parece razonable afirmar que la investigación debe estar orientada a integrar los modelos de simulación y optimización en lugar de desarrollar nuevos algoritmos de optimización. Las técnicas para el diseño de diámetros de tubería óptimas para redes de riego bajo varias configuraciones de descarga deben ser mejorados y probado. Además, la fiabilidad de los sistemas necesitan ser bien definido con el fin de ser incluidos en el proceso de optimización. Por último, la necesidad de mejorar la interfaz de usuario en modelos de optimización software es importante (Walsky et al., 1987).

Un programa comercial interesante para el cálculo de los diámetros óptimos de tubería para redes de riego ha sido desarrollado por CEMAGREF (1990). Este programa (XERXESRENFORS, vers. 5.0) tiene una interfaz fácil de usar. Calcula las descargas con la primera Fórmula Clément, o añadiendo descargas hidrantes ', mientras que el método discontinuo de Labye es utilizado para calcular los diámetros óptimos. Además, la estación de bombeo óptimo y óptima refuerzo de las redes se puede calcular. Este programa tiene interfaces en francés y pérdidas de carga se calculan utilizando la fórmula Calmon y Lechapt.

En la presente publicación, se ha hecho un esfuerzo para desarrollar y distribuir la computadora programa (COPAM). Cuenta con una interfaz fácil de usar Inglés y todos los cálculos son fáciles. Ello integra modelos para el tubo de tamaño óptimo con los modelos de cálculo para el análisis de sistemas de riego y permiten presentar los resultados bajo forma de archivos y gráficos. los programa facilita la comprensión completa por el usuario con la capacidad de verificar los resultados.

Cuando se requiere el diseño de las estaciones de bombeo de los aspectos económicos son un importante También se requiere componente pero el análisis rendimiento de la red. Este último aspecto es cubierto en el Capítulo 5.

En lo que se refiere a la regulación de las estaciones de bombeo, se remite al lector a Riego y Drenaje No. 44 (página 128), donde el tema es tratado en detalle. Sin embargo, la regulación por medio de bombas de velocidad variable es un ahorro energético prometedor enfoque relativo y se ha detallado en el capítulo 5 (página 74).

Iterativo discontinua Método de Labye (LIDM) para OFR

El enfoque propuesto por Labye (1981), llamado Método iterativo discontinua de Labye (LIDM), para la optimización de tamaños de tubería en una red de riego se describe en esta sección. Esta método se desarrolla en dos etapas.

En la primera etapa, una solución inicial se construye dar, para cada sección k de la red, el diámetro comercial mínimo (Dmin) de acuerdo con la velocidad máxima de flujo permitida (vmax) en una tubería, cuando la tubería transmite la descarga calculada (Qk). El diámetro para el apartado k se calcula por la relación:

(D¿¿min)=√ 4Q k

pv ,max

¿

Después de conocer los diámetros iniciales, es posible calcular la elevación piezométrica (Z0) en en el extremo de aguas arriba de la red, que satisface la cabeza mínimo (Hj, min) requerido en el más hidrante desfavorable (j):

(Z¿¿0)∈¿H j. min+ZT j+ ∑0→Mj

Y k ¿

Donde ∑0→Mj

Y k son las pérdidas de carga a lo largo de la vía (Mj) que conecta el extremo aguas

arriba de la red para el hidrante más desfavorable. Por tanto, la elevación piezométrica inicial (Z0)in relación a la solución diámetros iniciales es calculada a través de la relación (23).

En la segunda etapa, la solución óptima se obtiene por la disminución de la corriente arriba iterativamente elevación piezométrica (Z0) en hasta alcanzar el piezométrico aguas arriba efectivamente disponibles elevación, Z0, seleccionando, para cada iteración, las secciones para las que un aumento del diámetro produce el aumento mínimo del coste de la red. El proceso de selección en cada iteración es llevado a cabo como se describe a continuación.

En cualquier iteración i, los diámetros de tubo comercial (en la mayoría de los dos diámetros por sección (Labye, 1966)) Ds + 1 y DS (con Ds + 1> Ds) son conocidos. El coeficiente:

βs=PS+1−PS

JS−J S+1

se define (Fig. 31), si Ps [ITL] y Js [m-1 m] son, respectivamente, el costo y la fricción pérdida por unidad de longitud del diámetro de la tubería Ds [m], y $ + 1 [ITL] y Js + 1 [m-1 m] son, respectivamente, la coste y la pérdida por fricción por unidad de longitud del diámetro de la tubería Ds + 1 [m].

La variación del costo mínimo, dP, del esquema elemental (SN) * (Figura 32) de cualquier sub-red, (SN), y una sección de k en serie con (SN), para cualquier variación dada, dH ', de la cabeza H' [m], en el extremo aguas arriba de (SN) *, se obtiene resolviendo la siguiente programación lineal "local" (. Ait Kadi et al, 1990):

min. dP = - b s, SN dH - b s, k Dyk

sujeto a:

DH + Dyk = dH '

donde dH [m] y Dyk [m] son, respectivamente, la variación de la cabeza en el extremo aguas arriba de (SN) y la variación de la fricción la pérdida en el apartado k.

La solución óptima de las ecuaciones (25) y (26) es:

dH = dH 'y dy k = 0 si b s, SN <b s, k

dH = 0 y dy k = dH 'si b s, SN> b s, k

Por lo tanto, la variación de costo mínimo, DP, de (SN) * se puede escribir como:

dP = - b * dH ' con

b * = min (b s, SN, b s, k)

Por lo tanto, proceder de cualquier sección del terminal de la red de tuberías, la ecuación (30) puede ser utilizado para determinar la sección que variará en cada iteración. Tenga en cuenta que en este proceso, b s, SN del montaje de dos secciones en derivación es igual a (Fig 32).:

b s, SN = b s, 1 + b s, 2

mientras que, por dos secciones en serie sería igual a:

b s, SN = min (b s, 1 , b s, 2)

En el caso de una sección terminal con una cabeza superior en su extremo aguas abajo (Hj> Hj, min), la valor de bs, SN para ser utilizado en el proceso es igual a cero siempre que el exceso de cabeza prevalece.

La magnitud de DHI, para cada iteración i, se determina como:

DHI = min (EHi, ΔY, ΔZi)

dónde:

EHi es el valor mínimo del exceso de cabeza que prevalece en todos los nodos en los que la cabeza se cambiar;

Δyi es el valor mínimo de (Yk, i - Y *) para aquellas secciones que cambiarán en diámetros, con Yk, i siendo el valor de la pérdida de carga en la sección k en la iteración i, e Y * es, para esta sección, el valor de la pérdida de carga correspondiente al diámetro más grande en toda su longitud si el sección tiene dos diámetros, o el siguiente diámetro mayor si la sección tiene un solo diámetro. Tenga en cuenta que para esas secciones terminales con la cabeza en exceso (Hj> Hj, min), dyi es igual a la valor de este exceso (Hj - Hj, min).

ΔZi es la diferencia entre la elevación piezométrica aguas arriba, (Z0) i, en la iteración i, y la elevación piezométrica, Z0, efectivamente disponibles en el extremo aguas arriba de la red.

El proceso iterativo se continúa hasta que se alcanza Z0, la obtención de la solución óptima. Un ejemplo se describe en el recuadro 3.

CAJA 3

Utilizando el LIDM, calcular los tamaños óptimos de tubería para la red de la figura. La siguiente gama de flujo la velocidad se considera: vmax = 2,5 ms-1, vmin = 0,2 ms-1. La elevación piezométrica aguas arriba disponibles es: Z0 = 165 m snm

Tabla 3.1

Característica de la red

Tabla 3.2

Lista de tubos comerciales

La ecuación de Darcy se utiliza para el cálculo de la pendiente de fricción J [m-1 m] en las tuberías: J = u Q2

Dónde

u=0.000857¿

Ƴ es el parámetro de rugosidad de Bazin, expresado en m 0,5. Q (m3 s-1) es la descarga fluyendo hacia el sección y D (m) es el diámetro de la sección.

CAJA 3 Cont

Los valores del coeficiente b son:

βs=PS+1−PS

JS−J S+1

solución inicial

Para cada sección k de la red, la solución inicial se construye dando el comercial mínimo de diámetro (Dmin) de acuerdo con la velocidad de flujo máxima permitida (vmax) en el tubo. Después de conocer los diámetros iniciales, es posible calcular la elevación piezométrica (Z0) en en el extremo de aguas arriba de la red, que satisface la cabeza mínimo (Hj, min) requerido en el más desfavorable hidrante (j):

Z0−2=150+J 110,2∗L2+J 160,1∗L1=150+37,88+28,74=216,63m .s .n .m

Z0−3=152+J 160,3∗L3+J 160,1∗L1=152+9,39+28,74=190,13m .s .n .m

La boca de riego más desfavorable en este ejemplo es el número 2 y, por lo tanto, la solución inicial es representado por la elevación piezométrica aguas arriba Z0, en = 216,62 msnm y el mínimo inicial diámetros

Al comenzar desde el nodo 0 a lo largo del camino 0→3, es posible calcular la carga de presión sobre la nodo 2 y 3. En el nodo 2 no hay exceso de cabeza, mientras que en el nodo 3 hay un exceso igual a:

∆ H 3=216,62−28,74−9,39−152=26,49

Esto implica que b3 = 0. De acuerdo con la teoría de la LIDM, tenemos que comparar b1 = b2 = 1297 y 469 en serie. El valor mínimo corresponden a b2, así que tenemos que cambiar el diámetro de la sección 2 de Ǿ = 110 mm hasta Ǿ = 160 mm.

En esta etapa, tenemos que disminuir Z0 in, por lo que seleccionamos el valor mínimo entre: - El exceso de la cabeza en el nodo en el que el cambio de la cabeza: el exceso en el nodo 3 = 26,49 m

CAJA 3 Cont

-Z0,in - Z0 = 216,62 - 165 = 51,62 m

ΔY → cambiando el diámetro de la sección 2 de Ǿ = 110 mm a Ǿ = 160 mm

ΔY = 37,88 - 5,28 = 32,60 m. El valor mínimo es de 26,49 m

La solución en la primera iteración es: Z0,1 = 216,62 - 26,49 = 190,13 msnm Esto da a los diámetros que se muestran a continuación:

Al cambiar todo el diámetro de la sección 2 nos recuperar 32,60 metros y, de hecho, disminuimos la elevación piezométrica aguas arriba solamente 26,49 m. Esto implica que tenemos un mixage en la sección 2 entre los diámetros Ǿ = 110 mm y Ǿ = 160 mm. Las longitudes de tales mixage son:

X=(1000*26.29)/32.60 = 813 m

Esto significa que 813 m de la sección 2 necesita un diámetro de Ǿ = 160 mm y (1.000-813) = 187 m necesita una diámetro Ǿ = 110 mm. En esta etapa, no hay exceso de la cabeza en los nodos 2 y 3. Por lo tanto, los puntos 2 y 3 están en paralelas, y los valores de los coeficientes b para la identificación de las secciones para cambiar son:

- para las secciones 2 y 3: b = b2 + b3 = 469 + 3974 = 4453

- Para las secciones 1: b1 = 1,297

El valor mínimo es b1, por lo tanto, tenemos que aumentar el diámetro de la sección 1 de Ǿ = 160 mm a Ǿ = 200 mm.

CAJA 3 Cont

Seleccionamos un valor mínimo para Z0,1 entre:

- El exceso de la cabeza en los nodos donde el cambio de cabeza: no hay variaciones en la cabeza en los nodos 2 y 3 ocurrir;

- Z0,1 - Z0 = 190,13 -165 = 25,13 m

ΔY → cambiando el diámetro de la sección 1 de Ǿ = 160 mm a Ǿ = 200 mm f:

ΔY = 28,74 - 8,93 = 19,81 m

El valor mínimo es 19,81 m, por lo tanto, tenemos que cambiar de diámetro en toda la sección 1 de Ǿ = 160 mm hasta Ǿ = 200 mm.

Por lo tanto, la solución en la segunda iteración es:

Z0,2 = 190,13 - 19,81 = 170,32 msnm

Esto da a los diámetros que se muestran a continuación:

En esta etapa, no hay exceso de la cabeza en los nodos 2 y 3. Por lo tanto, las secciones 2 y 3 considerados en paralelo, y los valores de los coeficientes b para identificar las secciones sean cambiados son

- Para las secciones 2 y 3: b = b2 + b3 = 469 + 3974 = 4453

- Para las secciones 1: b1 = 2439

El valor mínimo es b1, por lo que aumenta el diámetro de la sección 1 de Ǿ = 200 mm a Ǿ = 225 mm.

Seleccionamos un Z0.1 mínimo valor entre:

- El exceso de la cabeza en los nodos donde el cambio de cabeza: no hay variaciones en la cabeza en los nodos 2 y 3 ocurrir;

- Z0,1 - Z0 = 170,32 -165 = 5.32 m

ΔY → cambiando el diámetro de la sección 1 de Ǿ 200 mm a Ǿ 225 mm :

ΔY = 8,93-4,83 = 4,10 m

El valor mínimo es de 4,10 m, por lo que cambiar el diámetro en toda la sección 1 de Ǿ = 200 mm a Ǿ = 225 mm.

Por lo tanto, la solución en la segunda iteración es:

Z0,2 = 170,32-4,10 = 166,22 msnm

Esto da a los diámetros que se muestran a continuación:

En esta etapa, todavía no hay ningún exceso de la cabeza en los nodos 2 y 3, por lo que las secciones 2 y 3 son considerados en paralelo, y los valores de los coeficientes b para identificar las secciones sean cambiados son

- Para las secciones 2 y 3: b = b2 + b3 = 469 + 3974 = 4453

- Para las secciones 1: b1 = 7304

El valor mínimo es b = b2 + b3, por lo que aumenta el diámetro de las secciones 2 y 3. Seleccionamos el valor mínimo Z0,2 entre:

El exceso de la cabeza en los nodos donde el cambio de cabeza: no hay variación de cabeza en los nodos 2 y 3 se produzcan;

- Z0,2 - Z0 = 66.22 – 165 = 1.22 m

ΔY → cambiando el diámetro de la sección 3 de Ǿ = 160 mm a Ǿ = 200 mm :

ΔY3 = 9,38-2,92 = 6,46 m

ΔY → cambiando todo el diámetro de la sección 2 de Ǿ = 110 mm a Ǿ = 160 mm :

ΔY2 = 32,60-26,49 = 6.11 m

El valor mínimo es de 1,22 m, por lo que cambiar parte del diámetro de Ǿ = 110 mm en la sección 2 para Ǿ = 160 mm y cambiamos parte del diámetro de Ǿ = 160 mm en la sección 3 en Ǿ = 200 mm. Lo haremos tener mixage en las secciones 2 y 3.

La solución en la tercera iteración es:

Z0,3 = 166,22-1,22 = 165 msnm

Esto da a los diámetros que se muestran a continuación:

Esto significa que 189 m de la sección 3 necesita un diámetro Ǿ = 200 mm y (1000-189) = 811 m necesita un diámetro de Ǿ = 160 mm.

OPTIMIZACIÓN DE diámetros de tubería CON SFRM

El método de optimización descrito anteriormente considera descargas fijos que desembocan en las tuberías de la red. Esto no es cierto para los sistemas de riego, sobre todo cuando en la demanda de entrega horarios son adoptados. En estos sistemas, las descargas son fuertemente variables en el tiempo debido extremo variabilidad de las configuraciones de los hidrantes que operan simultáneamente, lo que dependerá de los patrones de cultivo, zonas de regadío, las condiciones meteorológicas, y el comportamiento de los agricultores. Por esta razón la LIDM se ha extendido (Ait Kadi et al., 1990; Lamaddalena, 1997) para tomar

en cuenta los acontecimientos hidráulicas en la red que consiste en varios Regímenes de Flujo (SFRM). El uso de un programa de ordenador, los regímenes de flujo fueron generadas usando el enfoque de RGM presentado en el capítulo 3.

Iterativo discontinua Método de Labye prorrogado por SFR (ELIDM)

El algoritmo del método discontinuo iterativo del Labye prorrogado por SFR (Labye, 1981; Ait Kadi et al., 1990) se divide en dos etapas. En la primera etapa, se construye una solución inicial dar, para cada sección k de la, el diámetro comercial mínimo (Dmin) k red de acuerdo a la velocidad de flujo máxima permisible (vmax) cuando la tubería transporta el caudal máximo (Qmax, k) para todas las configuraciones. El diámetro de la sección de k se calcula mediante la relación:

(D¿¿min)=√ 4Q k

π v ,max¿

Después de conocer los diámetros iniciales, es posible calcular, para cada r configuración, el elevación piezométrica (Z0)in, r [m] en el extremo aguas arriba de la red, que satisface la cabeza mínimo, Hj, mín [m], requiere en el hidrante más desfavorable, j:

(Z¿¿O)∈, x=H j , min+ZT j+ ∑0→Mj

Y k , x¿

Donde ∑0→Mj

Y k , x son las pérdidas de carga a lo largo de la vía (Mj) que conecta el extremo

aguas arriba de la red para el hidrante más desfavorable cuando se produce el régimen de flujo. Dentro de todas las configuraciones de las descargas, sólo aquellos que requieren un piezométrico aguas arriba elevación, (Z0)in, r, mayor que la que efectivamente disponibles, Z0, se consideran.

Con la primera de posibles configuraciones C (R1), la elevación piezométrica inicial (Z0) en, r1, relativa a la solución diámetros iniciales, (Dmin) k, se calcula a través de la relación (35). los solución óptima para r1 se obtiene por iterativamente la disminución de la elevación piezométrica aguas arriba. Para cada iteración, seleccione secciones para las que un cambio en el diámetro produce al mínimo aumento en el costo de la red. El proceso de selección para cada iteración se describe a continuación.

En cualquier iteración (I), son conocidos los diámetros de tubería comerciales. Hay no más de dos diámetros por sección (Labye, 1966) con SD + 1> Ds. El coeficiente:

βs=PS+1−PS

JS−J S+1

se define, si Ps [ITL] y Js [m-1 m] son, respectivamente, el coste y la pérdida por fricción por unidad de longitud de tubería de diámetro Ds [m], y $ + 1 [ITL] y Js + 1 [m m-1] son, respectivamente, el costo y la pérdida de fricción por unidad de longitud de tubería de diámetro Ds + 1 [m]. La variación del costo mínimo, dP, del esquema elemental (SN) * (Figura 33) de cualquier sub-red, (SN), y una sección de k en serie con (SN), para cualquier variación dada, dH ', de la cabeza H' [m], en el extremo aguas arriba de (SN) *, se obtiene mediante la resolución de la siguiendo la programación lineal "local" (Ait Kadi et al., 1990):

min. dP = - b s,SN dH - b s,k dYk

sujeto a:

DH + Dyk = dH '

donde dH [m] y Dyk [m] son, respectivamente, la variación de la cabeza en el extremo aguas arriba de

(SN) y la variación de la pérdida por fricción en la sección k. La solución óptima de las ecuaciones

(36) y (37) es:

dH = dH 'y dy k = 0 si b s, SN <b s, k

dH = 0 y dy k = dH 'si b s, SN> b s, k

Por lo tanto, la variación de costo mínimo, DP, de (SN) * se puede escribir como:

dP = - b * dH '

b * = min (b s, SN, b s, k)

Por lo tanto, proceder de cualquier sección del terminal de la red de tuberías, la ecuación (40) puede serutilizado para determinar la sección que variará en cada iteración. Tenga en cuenta que en este proceso (figura33), bs, SN de la asamblea de dos secciones en derivación es igual a:

b s, = SN b s, 1 + b s, 2

mientras que, por dos secciones en serie es igual a:

b s, SN = min (b s, 1, b s, 2)

Cabe mencionar que en el caso de una sección terminal con una cabeza en exceso en su extremo de aguas abajo (Hj> Hj, min), el valor de bs, SN que se utiliza en el proceso es igual a cero como siempre y cuando el exceso de cabeza prevalece.

La magnitud de DHI, r, i para cada iteración y la configuración R, se determina como:

DHI, r = min (EHi, bricolaje, DZi)

Dónde :

EHi es el valor mínimo del exceso de cabeza que prevalece en todos los nodos en los que la cabeza se cambiar;

Δyi: es el valor mínimo de (Yk, i - Y *) para aquellas secciones que cambian de diámetro, con Yk, i siendo el valor de la pérdida de carga en la sección k en la iteración i, e Y * es, para esta sección, el valor de la pérdida de carga correspondiente al diámetro más grande en toda su longitud si el sección tiene dos diámetros, o el siguiente diámetro mayor si la sección tiene un solo diámetro.

Tenga en cuenta que para esas secciones terminales con la cabeza en exceso (Hj> Hj, min), dyi es igual a la valor de este exceso (Hj - Hj, min).

ΔZi es la diferencia entre la elevación piezométrica aguas arriba, (Z0) i, r1, en la iteración i cuando el régimen r1 se produce, y la elevación piezométrica, Z0, efectivamente disponibles fluir en la corriente arriba extremo de la red.

Se ha alcanzado el proceso iterativo continúa hasta que Z0, la obtención de la solución óptima para el examinado configuración, R1. Esta solución se considera como la solución inicial para la siguiente configuración (r2) y el proceso iterativo se repite. El proceso se continúa hasta que todo el configuraciones de descarga, C, han sido considerados. Los diámetros de las secciones sólo pueden aumentar o permanecer constante para las configuraciones analizadas anteriores sean satisfechas. La óptima definitiva solución debe satisfacer todas las configuraciones de descarga examinados.

Un programa de ordenador para el cálculo del tamaño de la tubería óptimo de una red de riego bajo tanto varias configuraciones de descarga y en el caso de régimen de flujo único se ha desarrollado (Lamaddalena, 1997) e integrado en el paquete COPAM. El ELIDM ha sido validada mediante la formulación de programación lineal extendido por varios regímenes de flujo (Ben Abdellah, 1995; Lamaddalena, 1997). El paquete informático comercial (LINDO) fue adaptado para el cálculo de la solución óptima para la red de riego con la programación lineal. La ecuación de Darcy se utilizó en ELIDM para calcular la pendiente de fricción J [m-1 m] en las tuberías:

J=0.000857¿

donde Y es el parámetro de rugosidad de Bazin, expresada en M0.5. Las otras variables han sido ya definido en el texto. En la Tabla 4 los valores de la rugosidad Bazin parámetros para diferentes se informan tipos de tuberías. Ellos se comparan con los valores de la homogénea equivalente rugosidad e (mm). La información sobre los diferentes tipos de tuberías se informa en el anexo 2.

CUADRO 4

Bazin parámetro de rugosidad (g) para diferentes tipos de tuberías

La aplicabilidad de la ELIDM en el caso de una red con SFR se presenta en la siguiente sección.

Aplicación:

En esta sección, la aplicabilidad de el Labye iterativo discontinua método se ha verificado a través de la formulación de programación lineal. Tanto los métodos han sido aplicada a una red con arreglo a varios regímenes de flujo.

RGM presentó en el capítulo 3 se utilizó anteriormente para generar diferentes conjuntos de configuraciones de descarga al azar. Estos conjuntos de configuraciones tienen ha utilizado para el cálculo de los diámetros óptimos utilizando el Programas ELP y ELIDM.

La diferencia en el costo de la red bajo estudio se muestra en Figura 34. Es siempre menor que 2% debido a que en la ELP Formulación toda la descarga configuraciones se consideran como un bloque único y, por lo tanto, se obtiene la solución exacta. en el Programa ELIDM las configuraciones se consideran uno por uno, con la solución final para la ri configuración es la solución inicial para la configuración ri + 1. Por lo tanto, diámetros de la secciones sólo puede aumentar o permanecer constante cuando las configuraciones cambian. Por esta razón, el orden de las configuraciones de descarga durante el cálculo tiene poco efecto sobre la óptima solución.

Las diferencias entre la ELP y la ELIDM son pequeñas. Cuando varios de descarga configuraciones se consideran, se prefiere el último método ya que es más flexible y el tiempo de cálculo es muy corto (unos pocos segundos para cada configuración de descarga). Además, el software integrado en el paquete COPAM es fácil de usar y permite a la cálculo de redes de hasta 1000 linfáticos de más de 1000 los regímenes de flujo.

LA INFLUENCIA DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO EN EL CÁLCULO DE TUBERÍAS TAMAÑO

La relación básica entre la estación de bombeo en el extremo aguas arriba de un sistema de riego y la red de tuberías es que cuanto mayor es la presión aguas arriba Cuanto menor sea el diámetro de la red, y viceversa. La otra relación importante es que cuanto mayor es la presión que los más altos son los costos de la estación de bombeo y la energía.

A través de los programas de optimización podemos calcular la variación de los costes de la red para diferentes alturas piezométricas upstream "z". Por otro lado, la elevación piezométrica puede traducirse en costos de energía y de la estación de bombeo. El costo total para el sistema de riego (red, estación de bombeo y la energía) viene dada por la suma de ambos costes. El costo total es representado por una curva que tiene un valor mínimo correspondiente a una solución óptima (Figura 35). Se entiende que todos los gastos deben ser remitidos a la misma vida útil y por lo tanto deben ser actualizada.

A pesar de la exactitud de esta aproximación matemática, una limitación práctica debe destacar relativa a la incertidumbre en la evolución de los costes de energía. De hecho, hay ejemplos de estaciones de bombeo que fueron diseñados cuando los costos de energía son relativamente bajos (antes la crisis del petróleo) y en ese momento se encontró una elevación piezométrica aguas arriba óptima que hoy en día no es económico y hace que las tarifas de agua muy altos (Figura 35).

De acuerdo con estas consideraciones, el diseñador debe utilizar los procedimientos de optimización con una visión crítica. Por esta razón, la optimización automática de la elevación piezométrica aguas arriba no se ha incluido en COPAM. Sin embargo COPAM da la posibilidad de calcular la coste óptimo de la red por varias elevaciones piezométricos, pero cada uno tiene que ser calculado uno a uno. El diseñador puede utilizar estos resultados para evaluar diferentes alternativas estación de bombeo teniendo en cuenta que los costos relacionados solamente se pueden estimar, de manera fiable, en la actualidad condiciones.

EL USO DE COPAM PARA TUBO TAMAÑO COMPUTACIÓN

El uso del programa de optimización integrada en el paquete COPAM es fácil. Después completar el archivo de entrada, tal como se describe en el capítulo 3, haciendo clic en el botón de "optimización" (Figura 36) el control de la página en la figura 37 aparecerá en la pantalla.

Tres alternativas están disponibles en el "Opciones" control de ficha, en relación con el flujo regímenes (Figura 37): los regímenes de flujo individuales, varios regímenes de flujo directamente generados por la programa, y varios regímenes de flujo previamente generada y almacenada en un archivo para ser leído. El último opción permite la optimización de la red como en el caso del programa de entrega de rotación. De hecho, la regímenes de flujo se calculan de acuerdo con el programa de riego planificado y se almacenan en un archivo que serán leídos por el programa. En cuanto a la opción de "regímenes de flujo único", el programa permite el cálculo de las descargas mediante el modelo de primera o segunda Clément.

El nombre del archivo de salida se escribe en el cuadro de edición correspondiente. La extensión ".opt" es asignado automáticamente a este archivo de salida. Toda la información relativa a la computación se almacena en ese archivo (véase el ejemplo del archivo de salida en el Anexo 3). Por último, dos de diseño adicional opciones están disponibles en el programa: nuevo diseño y rehabilitación. En el primer caso, la programa calcula los diámetros óptimos de tamaño de tubería a partir de una solución inicial obtenido por utilizando los diámetros más pequeños, respetando las limitaciones máximas velocidades de flujo (como se explica en el capítulo 4). En el caso de la rehabilitación, la solución inicial está dada por los diámetros reales de cada sección de la red.

El programa, dentro de la "Mixage" control de ficha (Figura 38), ofrece la posibilidad de seleccionar uno de diámetro para cada sección o para considerar el mixage con dos diámetros para cada sección donde requerido. Desde un punto de vista práctico, uno de diámetro debe ser seleccionado con el fin de evitar posibles errores durante la fase de construcción.

En los "Datos" control de ficha (Figura 39), todos los parámetros relacionados con la primera o segunda Clément fórmula se introducen. Estos parámetros fueron ilustrados en el capítulo 3. La corriente arriba elevación piezométrica y la cabeza de presión mínima requerida en los hidrantes se escriben en el cuadro de edición correspondiente.

El software permite también el cálculo de los diámetros óptimos de tamaño de tubería cuando el carga de presión mínima en las bocas de riego no es una constante. En este caso, el botón de opción "variable" está seleccionada y, en la última columna del archivo de entrada, los cabezales de presión mínimas adecuadas (Hmín) se escriben en correspondencia de cada hidrante (Figura 40).

Cuando se selecciona "régimen de flujo Varios" dentro de la "Opciones" control de ficha (Figura 41), el solución final o la solución analítica para cada régimen de flujo se pueden imprimir en el archivo de salida haciendo clic en el botón apropiado. El nombre del archivo de salida se escribe en el cuadro de edición. En este caso se recomienda la solución final, especialmente cuando muchos regímenes de flujo son genera y el archivo de salida podría ser demasiado larga.

Cuando se selecciona la opción "Varios regímenes de flujo", sólo la elevación piezométrica aguas arriba y la cabeza de presión mínima se escribe en los cuadros de edición correspondientes en la ficha "Datos" control (Figura 42).

En el caso de regímenes de caudales generados directamente por el programa (Opción: Varios aleatoria generación en la figura 41), el nombre del archivo donde se almacenan los regímenes de flujo tiene que ser especificada en la casilla correspondiente (Figura 41). Además, el mayor caudal aguas arriba y el número de regímenes de flujo que se genere (recuerde que este número debe ser múltiplo de 10) son especificada en los cuadros correspondientes (Figura 41).

Estas dos últimas entradas no son necesarios cuando los regímenes de flujo se leen de un archivo (opción: Varios de leer desde el archivo, en la Figura 43). Sólo el nombre del archivo para la lectura de los regímenes de flujo es especificado en el cuadro de edición correspondiente.

El análisis de sensibilidad del ELIDM

El número real de los regímenes de flujo en una red de riego es grande y la solución óptima varía de acuerdo con el número de regímenes de flujo considerado (véase la Figura 34). En

consecuencia, una se requiere un análisis de sensibilidad para examinar la variación de la solución óptima para varios conjuntos de fluir regímenes.

El ELIDM se utilizó para la red de riego en la figura 44. Cincuenta conjuntos diferentes de flujo regímenes, que corresponden a 50 l s-1, fueron generados aleatoriamente por RGM (descrito en el capítulo 3), y se utiliza para investigar la sensibilidad de la solución óptima frente al número de fluir regímenes. El archivo de entrada de la red se informó en el anexo 3, así como un ejemplo del archivo de salida para un régimen de flujo aleatorio. Inicialmente, diez configuraciones aleatorias de descarga se generaron para el cálculo de la P1,10 costo.

Posteriormente, otros diez configuraciones aleatorias de descarga se generaron para el cálculo de la P1,10 costo, y así sucesivamente para cada P1,10 hasta un total de 50 juegos de los regímenes de flujo. Este procedimiento era repetirse para un mayor número de configuraciones en cada conjunto, desde 20 hasta 100. Por lo tanto, si C es el número de

configuraciones en cada juego, que van desde 10, 20, ...., 100, el costo promedio para cada C es:

Pc=∑i=1

50

P í , C

50

En la figura 45, el coste medio de la red y el intervalo de confianza con respecto al 95% de probabilidad se informó para cada conjunto de configuraciones de descarga.

La Figura 45 muestra que cuando un mayor número de regímenes de flujo se considera una más estable se obtiene una solución. Cuando el número de regímenes de flujo aumenta, la red diseñada es capaz para satisfacer una población más grande de posibles configuraciones. La Figura 45 también muestra que cuando un mayor se considera número de regímenes de flujo, la solución óptima obtenida para diferentes repeticiones de el mismo número de regímenes de flujo cae dentro de un rango más estrecho de intervalo de confianza. los Los resultados indican que se necesita un mínimo de 50 configuraciones de descarga (C = 50) para el cálculo de la red en el ejemplo.

El análisis de sensibilidad (Figura 45) muestra cómo el coste de la red depende de la número de regímenes de flujo. Por lo tanto, la necesidad de establecer criterios para la selección de la "más adecuado" surge solución. Podemos definirlo como una "solución satisfactoria" en lugar de una "solución óptima. Esta solución satisfactoria se relaciona con los criterios de

rendimiento. En el siguiente capítulo, modelos para el análisis de los sistemas de riego a la carta y los indicadores de desempeño se presentan y se aplica.