[EN] A rational and correct usage of available water resources in irrigation entails access to infrastructures that utilise pressurised pipelines to carry the required volumes of water from the catchment to the plant. The pressurised irrigation systems, whether at collective or smallholding level, permit a high degree of control over the water applied, and guarantee a high rate of application efficiency. Over the last 30 years, the adoption of these irrigation systems have led to the construction and start-up of numerous collective pressurised irrigation networks. In the Mediterranean region, where the production model is based on the intensive farming of small and medium-sized plots of land (areas not exceeding 0.5 hectares), the water distribution systems from the network to the allotment is normally via so-called multi-user hydrants. These devices have unique features that make them difficult to characterise and model. Traditionally their design and configuration has been the responsibility of the engineering design team who use their own experience as a criterion of design, disregarding the fact in many cases, of how the design and configuration affects the hydraulic response of these devices as well as the influence this will have on the infrastructure works connected downstream from these devices. This thesis deals with the study of these multi-user hydrants. Firstly it analyses their current state of operation, compiling the problems encountered at present, highlighting the metrological blocking of meters, corrosion, leaks, excessive load losses, unsuitable materials and equipment, etc. Problems that impair the equipment and make it impossible for them to perform the functions for which they were installed. Secondly, an attempt to organise the devices based on their configuration is done, classifying them according to the position of the water meter, in horizontal and vertical. Analyses of the regulations that define the characteristics of the hydrants (UNE-EN14267) is carried out, demonstrating that it is insufficient for these types of elements. Therefore, through the experience gained in the LHIR of UPV (The Hydraulics and Irrigation Laboratory of the Politechnic University of Valencia), and from the hydraulic trials of 13 of these devices, we propose tests of hydraulic characterisation that allow us to assess the correct configuration and operation of the aforementioned devices, analysing and proposing solutions for the main problem that was encountered - the blocking of metrological meters. Thirdly, once the situation of the multi-user hydrants is analysed, and after the problems encountered in the field and laboratory are compiled, a design protocol is developed that culminates in a draft of the Technical Specifications of the types of devices. The application of this draft with the collaboration of SEIASA (Spanish Society of Agricultural Infrastructures) leads to the development of a hydrant configuration type called "Costella", where the main challenges that were encountered ultimately are solved. This part of the thesis ends with validation through hydraulic tests in the laboratory (LHIR), of three hydrants with this configuration. The fourth and last part of the thesis proposes a method of analysis, based on the EPANET 2.0 application, which makes it possible to verify and configure this type of hydrant validating its operation before its installation in the network. Utilising all the experimental framework a model has been constructed using Computational Fluid Dynamics (CFD) from the collectors of the trialed hydrants. In paralllel every type of hydrant has been characterised by means of EPANET adjusting the resitance coefficients of the different unique components that constitute each hydrant. These CFD models have made it possible to validate the models in EPANET that simulate with great precision the real response of the collectors and therefore apply to the simulation of the whole hydrant. / [ES] Un aprovechamiento racional y ajustado de los recursos hídricos disponibles en el regadío implica la necesidad de disponer de infraestructuras que mediante conducciones a presión permitan llevar desde captación hasta la planta los volúmenes requeridos. Los sistemas de riego a presión, tanto a nivel colectivo como en parcela, permiten un alto control sobre el agua aplicada y garantizan una alta eficiencia de aplicación. La adopción de estos sistemas de riego ha conllevado en los últimos 30 años la construcción y puesta en marcha de numerosas redes colectivas de riego a presión. En el arco mediterráneo donde el modelo productivo se basa en una agricultura intensiva de parcelas de tamaño pequeño y medio (superficies medias no superiores a 0,5 ha), el sistema de distribución del agua desde la red a la parcela se realiza normalmente a través de hidrantes denominados multiusuario. Estos dispositivos presentan unas características singulares que los hacen difíciles de caracterizar y modelizar. Tradicionalmente su diseño y configuración ha corrido a cargo de los ingenieros proyectistas utilizando la propia experiencia como criterio de diseño, desconociendo, en muchos casos, cómo afecta el diseño y configuración a la respuesta hidráulica de estos dispositivos, y la influencia que éstos tendrán en las obras de infraestructura conectadas aguas abajo de los mismos. Esta Tesis aborda el estudio de estos hidrantes multiusuario. En primer lugar analizando su estado actual de funcionamiento, recopilando los problemas que se encuentran en la actualidad, resaltando el bloqueo metrológico de contadores, oxidaciones, fugas, pérdidas de carga excesivas, materiales y equipos no adecuados, etc. Problemas que deterioran estos equipos e imposibilitan que realicen las funciones para los que fueron instalados. En segundo lugar se intenta organizar, los dispositivos en función de su configuración, clasificándolos según la posición del contador de agua, en horizontales y verticales. Se analiza la normativa que define las características de los hidrantes (UNE-EN 14267), demostrando que es insuficiente para este tipo de elementos. Por lo que a través de la experiencia recogida en el LHIR (Laboratorio de Hidráulica y Riegos) de la UPV, y del ensayo hidráulico de 13 de estos dispositivos, se proponen ensayos de caracterización hidráulica que permitan evaluar la correcta configuración y funcionamiento de los mismos, analizando y proponiendo soluciones al principal problema encontrado, el bloqueo metrológico de contadores. Una vez analizada la situación de estos hidrantes multiusuario, y tras la recopilación de los problemas encontrados en campo y en laboratorio, se desarrolla un protocolo de diseño que culmina con la redacción de un Pliego de Condiciones Técnicas para este tipo de dispositivos. La aplicación de este pliego junto con la colaboración de SEIASA (Sociedad Española de Infraestructuras Agrarias) desemboca en el desarrollo de una configuración de hidrante tipo denominado "Costella", donde se solucionan los principales problemas planteados. Esta parte finaliza con la validación a través de ensayos hidráulicos en el laboratorio (LHIR), de tres hidrantes con esta configuración.La cuarta y última parte propone un método de análisis, basado en la aplicación EPANET, que permita verificar y realizar configuraciones de este tipo de hidrantes validando su funcionamiento antes de su instalación en la red. Utilizando toda la base experimental se ha construido un modelo mediante Técnicas Computacionales de Fluidos (CFD) de los colectores de los hidrantes ensayados. Paralelamente se ha caracterizado cada tipo de hidrante mediante EPANET ajustando los coeficientes de resistencia de los diferentes elementos singulares que configuran cada hidrates. Estos modelos CFD han permitido validar los modelos en EPANET que simulen con gran precisión la respuesta real de los colectores y por tanto aplicarlos a la s / [CA] Un aprofitament racional i ajustat dels recursos hídrics disponibles en el regadiu implica la necessitat de disposar d'infraestructures que, mitjançant conduccions a pressió, permeten portar els volums requerits des de la captació fins a la planta. Els sistemes de reg a pressió, tant en l'àmbit col·lectiu com en parcel·les, permeten un alt control sobre l'aigua aplicada i garanteixen una alta eficiència d'aplicació. L'adopció d'aquests sistemes de reg ha comportat en els últims trenta anys la implantació de nombroses xarxes col·lectives de reg a pressió. En l'arc mediterrani, on el model productiu es basa en una agricultura intensiva de parcel·les de dimensions petites i mitjanes (superfícies mitjanes no superiors a 0,5 ha), el sistema de distribució de l'aigua des de la xarxa fins a la parcel·la es du a terme normalment a través de hidrant denominades multiusuari. Aquests dispositius presenten unes característiques singulars que els fan difícils de caracteritzar i modelitzar. Tradicionalment, el disseny i la configuració han anant a càrrec dels enginyers projectistes utilitzant la pròpia experiència com a dissenyadors, i desconeixent, en molts casos, com afecta el disseny i la configuració a la resposta hidràulica d'aquests dispositius, i la influència que aquests tindran en les obres d'infraestructura connectades aigües avall. Aquesta tesi aborda l'estudi d'aquestes hidrants multiusuari. En primer lloc, analitzant-ne l'estat actual de funcionament, recopilant els problemes que hi ha en l'actualitat, ressaltant el bloqueig metrològic de comptadors, oxidacions, fuites, pèrdues de càrrega excessives, materials i equips no adequats, etc. Problemes que deterioren aquests equips i impossibiliten que duguen a terme les funcions per a les quals van ser instal·lats. En segon lloc, s'intenta organitzar els dispositius en funció de la configuració, i així es classifiquen, segons la posició del comptador d'aigua, en horitzontals i verticals. S'analitza la normativa que defineix les característiques de les hidrants (UNE-EN 14267), i es demostra que és insuficient per a aquesta classe d'elements. Per això, a través de l'experiència arreplegada en el LHIR (Laboratori d'Hidràulica i Regs) de la UPV, i de l'assaig hidràulic de 13 d'aquests dispositius, es proposen assajos de caracterització hidràulica que permeten avaluar-ne la configuració i el funcionament correctes, s'analitza el bloqueig metrològic de comptadors i es proposen solucions a aquest problema, que és el principal problema detectat. Una vegada analitzada la situació d'aquestes hidrants multiusuari de reg, i després de la recopilació dels problemes trobats en camp i en laboratori, es desenvolupa un protocol de disseny que culmina amb la redacció d'un plec de condicions tècniques per a aquest tipus de dispositius. L'aplicació d'aquest plec juntament amb la col·laboració de SEIASA (Societat Espanyola d'Infraestructures Agràries) desemboca en el desenvolupament d'una configuració de hidrant tipus denominat "Costella", en què se solucionen els principals problemes plantejats. Aquesta part finalitza amb la validació, a través d'assajos hidràulics en el laboratori (LHIR), de tres hidrants amb aquesta configuració. La quarta i última part proposa un mètode d'anàlisi, basat en l'aplicació EPANET 2.0, que permeta verificar i fer configuracions d'aquest de tipus hidrants validant-ne el funcionament abans d'instal·lar-los en la xarxa. Utilitzant tota la base experimental, s'ha construït un model mitjançant tècniques computacionals de fluids (CFD) dels col·lectors de les hidrants assajades. Paral·lelament, s'ha caracteritzat cada tipus d'hidrant mitjançant EPANET ajustant els coeficients de resistència dels diversos elements singulars que configuren cada hidrant. Aquests models CFD han permès validar els models en EPANET que simulen amb gran precisió la resposta real dels col·lectors y per tant aplicar-los a la / Balbastre Peralta, I. (2016). Análisis, caracterización y diseño de Hidrantes multiusuario para riego [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62214

[ES] Un aprovechamiento racional y ajustado de los recursos hídricos disponibles en el regadío implica la necesidad de disponer de infraestructuras que mediante conducciones a presión permitan llevar desde captación hasta la planta los volúmenes requeridos. Los sistemas de riego a presión, tanto a nivel colectivo como en parcela, permiten un alto control sobre el agua aplicada y garantizan una alta eficiencia de aplicación. La adopción de estos sistemas de riego ha llevado en los últimos 30 años a la construcción y puesta en marcha de numerosas redes colectivas de riego a presión. En el marco mediterráneo donde el modelo productivo se basa en una agricultura intensiva de parcelas de tamaño pequeño y medio (superficies medias no superiores a 0,5 ha), el sistema de distribución del agua desde la red a la parcela se realiza normalmente a través de hidrantes denominados multiusuario. La localización y capacidad hidráulica de estos elementos es un tema poco estudiado hasta la fecha. Tradicionalmente su localización y definición de los elementos que lo componen ha corrido a cargo de la propia experiencia en estos campos de los ingenieros, desconociendo en muchos casos como afectan estos parámetros al funcionamiento final de la instalación y a los costes que supone dicha inversión. Esta Tesis aborda el estudio de estos aspectos con el objetivo de obtener una metodología de cálculo basada en la utilización de los SIG que optimice tanto la ubicación de los hidrantes como el trazado de conducciones entre los mismos desde el punto de alimentación. Como punto de partida, se definió la capacidad hidráulica de los mismos en cuanto a caudal y número de tomas que pueden abastecer, dando unas recomendaciones basadas en estudios hidráulicos de las características finales que deben tener los mismos en cada caso y de las tomas individuales a parcela. Seguidamente, se abordó la problemática de la localización, relacionada directamente con el anterior punto. En este caso, mediante la utilización de distintas herramientas de geoprocesos que ofrecen los softwares basados en SIG, se obtuvieron las localizaciones que minimizan tanto los costes energéticos como los de inversión. Finalmente, obtenida la ubicación, se estableció el trazado de las conducciones desde la toma hasta cada uno de los hidrantes. En este caso, los criterios a tener en cuenta fueron función del tipo de vía por el que se pretenden trazar (camino rural, carretera, cauce, etc) llevándose a cabo mediante la elaboración de un mapa ráster de resistencias donde la solución óptima fue aquella que menos resistencia acumulada ofrecía. Para su elaboración se requirió del apoyo de metodologías de análisis Multicriterio como AHP. Toda la metodología de trabajo fue aplicada sobre doce casos de estudio reales y se comparará con el diseño de ingenieros proyectistas especialistas en el campo de la modernización de regadíos. Los resultados obtenidos mediante el uso de la metodología planteada arrojaron unos ahorros en los costes totales de hasta el 15 % respecto al dimensionado externo. En todos ellos se obtuvo la misma tendencia, pese a obtener mayor número de hidrantes multiusuario, se redujeron los costes totales de instalación de la red. Como conclusión puede decirse que la metodología aportada redujo considerablemente los costes y planteó unos criterios objetivos a la hora del diseño y dimensionado de las redes. De este modo se redujo la subjetividad aportada por el proyectista. / [CA] Un aprofitament racional i ajustat dels recursos hídrics disponibles en el regadiu implica la necessitat de disposar d'infraestructures que mitjançant conduccions a pressió permeten portar des de captació fins a la planta els volums requerits. Els sistemes de reg a pressió, tant a nivell col·lectiu com en parcel·la, permeten un alt control sobre l'aigua aplicada i garanteixen una alta eficiència d'aplicació. L'adopció d'aquests sistemes de reg ha portat en els últims 30 anys la construcció i posada en marxa de nombroses xarxes col·lectives de reg a pressió. En el marc mediterrani on el model productiu es basa en una agricultura intensiva de parcel·les de grandària petita i mitjana (superfícies mitjanes no superiors a 0,5 ha), el sistema de distribució de l'aigua des de la xarxa a la parcel·la es realitza normalment a través d'hidrants denominats multiusuari. La localització i capacitat hidràulica d'aquests elements és un tema poc estudiat fins hui. Tradicionalment la seua localització i definició dels elements que ho componen ha sigut a càrrec de la pròpia experiència en aquests camps dels enginyers, desconeixent en molts casos com afecten aquests paràmetres al funcionament final de la instal·lació i als costos que suposa aquesta inversió. Aquesta Tesi aborda l'estudi d'aquests aspectes amb l'objectiu d'obtindre una metodologia de càlcul basada en la utilització dels SIG que optimitze tant la ubicació dels hidrants com el traçat de conduccions entre els mateixos des del punt d'alimentació. Com a punt de partida, es va definir la capacitat hidràulica dels mateixos quant a cabal i nombre de tomes que poden proveir, donant unes recomanacions basades en estudis hidràulics de les característiques finals que han de tindre els mateixos en cada cas i de les preses individuals a parcel·la. Seguidament, es va abordar la problemàtica de la localització, relacionada directament amb l'anterior punt. En aquest cas, mitjançant la utilització de diferents eines de geoprocesos que ofereixen els softwares basats en SIG, es van obtindre les localitzacions que minimitzen tant els costos energètics com els d'inversió. Finalment, obtinguda la ubicació, es va establir el traçat de les conduccions des de la presa fins cadascun dels hidrants. En aquest cas, els criteris a tindre en compte van ser funció del tipus de via pel qual es pretenen traçar (camí rural, carretera, llit, etc) duent-se a terme mitjançant l'elaboració d'un mapa ráster de resistències on la solució òptima va ser aquella que menys resistència acumulada oferia. Per a la seua elaboració es va requerir del suport de metodologies d'anàlisi Multicriteri com AHP. Tota la metodologia de treball va ser aplicada sobre dotze casos d'estudi reals i va comparar amb el disseny d'enginyers projectistes especialistes en el camp de la modernització de regadius. Els resultats obtinguts mitjançant l'ús de la metodologia plantejada van llançar uns estalvis en els costos totals de fins al 15% respecte al dimensionament extern. En tots ells es va obtindre la mateixa tendència, malgrat obtindre major nombre d'hidrants multiusuari, es van reduir els costos totals d'instal·lació de la xarxa. Com a conclusió pot dir-se que la metodologia aportada va reduir considerablement els costos i va plantejar uns criteris objectius a l'hora del disseny i dimensionament de les xarxes. D'aquesta manera es va reduir la subjectivitat aportada pel projectista. / [EN] Rational and adjusted use of the water resources available in irrigation implies the need to have infrastructures that, by means of pressure pipes, can carry out the required volumes from the catchment to the plant. Pressurized irrigation systems, both at the collective level and on the plot, allow high control over the water applied and guarantee high application efficiency. The adoption of these irrigation systems has led in the last 30 years to the construction and start-up of numerous collective pressurized irrigation networks. In the Mediterranean framework, where the production model is based on intensive agriculture of small and medium-sized plots (average surfaces not exceeding 0.5 ha), the water distribution system from the network to the plot is normally carried out through of -called multi-user hydrants. The location and hydraulic capacity of these elements is a subject little studied to date. Traditionally, its location and definition of the elements that compose it have been carried out by the engineers' own experience in these fields, in many cases unaware of how these parameters affect the final operation of the installation and the costs involved in said investment. This thesis deals with the study of these aspects to obtain a calculation methodology based on the use of GIS that optimizes both the location of the hydrants and the layout of the pipes between them from the point of supply. As a starting point, their hydraulic capacity was defined in terms of flow rate and number of intakes they can supply, giving recommendations based on hydraulic studies of the final characteristics that they should have in each case and of the individual intakes on a plot. Next, the problem of location, directly related to the previous point, was addressed. In this case, by using different geoprocessing tools offered by GIS-based software, locations that minimize both energy and investment costs were obtained. Finally, once the location was obtained, the layout of the pipes from the intake to each of the hydrants was established. In this case, the criteria to be taken into account were a function of the type of road along which it is intended to be traced (rural road, highway, riverbed, etc.) carried out by preparing a raster map of resistances where the optimal solution was that that offered less accumulated resistance. For its elaboration, the support of Multicriteria analysis methodologies such as AHP was required. The entire work methodology was applied to twelve real case studies and will be compared with the design of specialist project engineers in the field of irrigation modernization. The results obtained through the use of the proposed methodology showed savings in total costs of up to 15% compared to external dimensioning. The same trend was obtained in all of them, despite obtaining a greater number of multi-user hydrants, the total costs of installing the network were reduced. In conclusion, it can be said that the methodology provided considerably reduced costs and proposed objective criteria when designing and sizing the networks. In this way, the subjectivity provided by the designer was reduced. / González Pavón, C. (2023). Optimización de la localización de hidrantes multiusuario y trazado de redes de riego a presión mediante la utilización de SIG [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192926