Suggerimento di progettazione degli impianti di irrigazione: Calcolare il tasso di precipitazione

Il tasso di precipitazione degli irrigatori che sono stati selezionati per il progetto dovrebbe essere calcolato per determinare, innanzitutto se il tasso supera quello di assorbimento del terreno (non dovrebbe superarlo) e poi se il tasso comprende una quantità sufficiente di acqua durante i tempi di funzionamento per soddisfare le esigenze irrigue (dovrebbe soddisfarle).

Il tasso medio di precipitazione viene espresso in millimetri all’ora (pollice per ora).

Una semplice formula viene utilizzata per calcolare il tasso di precipitazione per gli irrigatori impiegando l’area all’interno della spaziatura tra irrigatori e i metri cubi all’ora (galloni al minuto) applicati a tale area.

La formula è questa:

La costante di 96,3 (1.000) viene ricavata come segue:
1 gallone di acqua = 231 pollici cubi in³  1 piede quadrato ft² = 144 pollici quadrati in²

(1000 mm = 1 m)

Domanda:  Se un gallone di acqua è stato applicato a 1 piede², a quanti pollici di profondità sarà l’acqua?

231 pollici in³/gal  =  1,604 pollici di profondità
144 pollici in²/ft²

Uno dei moltiplicatori nella parte superiore dell’equazione rappresenta i galloni al minuto applicati dagli irrigatori. Per convertire questo valore in galloni all’ora abbiamo bisogno di moltiplicare per 60 minuti. Per trasformare questo valore nella costante, moltiplichiamo 1,604 in x 60 min e otteniamo la costante 96,3 per la formula. (Nella versione della formula per il Sistema internazionale di unità di misura, dal momento che i moltiplicatori sono già in metri cubi all’ora, non è necessario convertire il valore di 1000 prima di utilizzarlo nella formula)

Esempio per quattro irrigatori a cerchio intero

Diamo un’occhiata al calcolo del tasso di precipitazione per quattro irrigatori ad impatto a cerchio intero. Ciascun irrigatore ha un raggio di gittata di 12 m (40 piedi) alla pressione di 3 bar (40 psi), una portata di 1 m3/h (4,4 gpm) e gli irrigatori sono disposti a quadrato ad una distanza di 12 m (40 piedi). 

Ciascun irrigatore a cerchio intero fornisce solo 1/4 della propria portata nell’area tra i quattro irrigatori. I restanti 3/4 del percorso di rotazione di ciascun irrigatore sono al di fuori dell’area. Con un totale di 1 m3/h (4,4 gpm) per irrigatore, solo 0,25 m3/h (1,1 gpm) di acqua viene distribuita per irrigatore nell’area tra gli stessi. Quando si sommano i quattro irrigatori insieme, ognuno dei quali fornisce 0,25 m3/h (1,1 gpm), si ottiene l’equivalente di un irrigatore a cerchio intero o 1 m3/h (4,4 gpm) di acqua. Con irrigatori a cerchio intero è possibile utilizzare l'equivalente della portata di un singolo irrigatore in metri cubi all’ora (galloni per minuto) per la formula del tasso di precipitazione.

La formula per questo esempio sarebbe

Il calcolo sopraindicato ci dice che gli irrigatori a quella data spaziatura, se data la pressione necessaria, forniranno acqua a poco più di 6,9 mm (1/4 di piede) all’ora. 

Esempio per quattro irrigatori a impatto a semicerchio

Impiegano la stessa spaziatura di 12 m x 12 m (40 ft x 40 ft) utilizzata in precedenza, andiamo a vedere gli stessi irrigatori ma in configurazione a semicerchio.

Con le stesse specifiche di prestazione di 1 m3/h (4,4 gpm) per irrigatore e gli irrigatori ora impostati a semicerchio, la formula è: 

Anche se nel diagramma compaiono otto irrigatori, noi siamo interessati solo all’area tra i quattro irrigatori adiacenti. I 2 m3/h (8,8 galloni) sono stati determinati aggiungendo la parte della portata da ciascun irrigatore che ha contribuito alla precipitazione nell’area. Con ciascun irrigatore in configurazione a semicerchio, una metà della propria portata è stata distribuita nell’area a quadrato, mentre l’altra metà è andata nell’area adiacente. La quantità di portata per irrigatore, quindi, è stata di 0,5 m3/h (2,2 gpm) moltiplicata per quattro irrigatori, per un totale di 2 m3/h (8,8 gpm). 

Esempio per quattro irrigatori (ad angolo)

Gli irrigatori statici hanno archi fissi di copertura ed alcuni hanno tassi di precipitazione uniformi. Andiamo a vedere un calcolo del PR per quattro irrigatori statici nell’angolo di un’area di prato con queste caratteristiche:
 

Il percorso di spaziatura potrebbe assomigliare a questo:

La quantità totale di acqua applicata all’area da questi irrigatori statici con tasso di precipitazione uniforme è:
 

Nel calcolo del tasso per questo esempio, la formula sarebbe: 

Ora sappiamo che possiamo aspettarci un tasso di precipitazione di 47 mm/h (1,75 in/h). 

Calcolo con spaziatura a triangolo degli irrigatori

Quando si parla di calcolare il tasso di precipitazione, una spaziatura a triangolo è facile quanto una a quadrato o a rettangolo. La differenza fondamentale sta nel calcolo dell’altezza del percorso prima di usarla come uno dei parametri da inserire nella formula.
In questo esempio, gli irrigatori dinamici di grandi dimensioni sono disposti a triangolo testa a testa ad una distanza di 21 m (70 ft). Il valore dei metri cubi al secondo (galloni per minuto) di acqua distribuita da ciascuno di questi irrigatori a cerchio intero è 6,33 (27,9 gpm).

Il percorso potrebbe assomigliare a questo:

Un buon esempio per l’utilizzo del metodo a percorso a scorrimento graduale è la spaziatura degli irrigatori spesso progettata per le zone esterne di un campo da baseball. Il progettista potrebbe iniziare con una spaziatura rettangolare dietro alla terza base, seguendo la curva esterna dell’area di terra rossa delle linee base, spostandosi gradualmente attraverso i percorsi del parallelogramma fino al triangolo dietro la seconda base e continuando all’indietro attraverso i percorsi verso il rettangolo fino alla zona dietro alla prima base. Questo metodo di scorrimento graduale della spaziatura degli irrigatori continuerebbe con degli irrigatori a settore variabile lungo la recinzione del campo esterno.

Un parametro della distanza di spaziatura è 21 m (70 ft), la spaziatura tra gli irrigatori, mentre l’altro è l’altezza del percorso, la spaziatura tra file di irrigatori. 

L’altezza è pari alla spaziatura moltiplicato per 0,866.

In questo caso, abbiamo un calcolo di altezza di:
21 m x 0,866 = 18,19 m (70 ft x 0,866 = 60,62 ft)

I parametri da utilizzare nella formula del PR per questa situazione sono 21 m x 18,19 m (70 ft x 60,62 ft). 

Il modo più semplice per calcolare il PR per i percorsi triangolari è di considerarli come parallelogrammi, utilizzando quattro irrigatori anziché tre. Quando si esamina lo spazio come un parallelogramma, è facile vedere che due degli irrigatori stanno contribuendo all’irrigazione dell’area con meno di un arco di portata (e quindi con una quantità minore della propria portata) rispetto agli altri due. Gli altri due, comunque, contribuiscono con una portata proporzionalmente maggiore in modo da agire insieme con una portata pari a quella di quattro irrigatori in uno spazio rettangolare.

        
Il calcolo del PR per questo esempio sarebbe:

Ora che si è compreso il calcolo dei tassi di precipitazione, l’utente può elaborare alcuni esempi relativi agli elementi trattati in questa sezione di suggerimenti per l’irrigazione. Gli esercizi sono a pagina 47 del Manuale di progettazione di impianti di irrigazione di Rain Bird, e confrontare le proprie risposte con quelle contenute nella sezione Soluzioni a pagina 90.

Questa sezione di suggerimenti è stata estrapolata dal Manuale di progettazione di impianti di irrigazione