Pivotes Central

Resumen

La investigación aborda el análisis estructural de un tramo de 65 metros en La Máquina de Riego de Pivote Bayatusa el cual obtiene aplicando el principio de la ingeniería concurrente al diseñoestructural de la maquina de Riego, realizando un estudio de las condiciones de carga a la que se encuentra sometida la máquina en Cuba como son:

• Cargas de Permanentes.(peso propio)

• Cargas de Uso.(hidráulicas)

• Cargas Ecológicas (Cargas de viento).

Se modela la estructura aplicando herramientas CAD/CAE, específicamente el método de los elementos finitos que es hoy en día uno de losprocedimientos más usados para el análisis de estructuras de carácter uní, bi o tridimensional sometidas a las acciones más diversas, en esta etapa se tienen en cuenta los elementos siguientes:

• Definición geométrica del modelo

• Definición de las características de los materiales empleados así como las características no definidas en el modelo grafico.

Además se aplican la condiciones de carga al borde del sistema y en esta fase se realiza la visualización de los resultados de análisis (representación gráfica de los resultados tales como desplazamientos y tensiones)

Obteniendo finalmente el diseño de un tramo de 65 metros logrando disminuir los costos de riego por hectárea.

Introducción

Según la Food and Agriculture Organization (F.A.O.), el mundo requerirá un importante aumento en la producción agrícola en las próximas décadas para cubrir las necesidades de alimentación de la población. Para este organismo, de la utilización del agua dependerá la mayor parte del incremento de la producción, y hace un llamado de atención sobre la cada vez menor disponibilidad del recurso agua para su uso futuro en riego. En este sentido, FAO se manifiesta sobre la necesidad de usar inteligentemente el riego, ya que éste se convertirá en un elemento crucial para el abastecimiento de alimentosal mundo.

La agricultura en nuestro país es una de las ramas de la economía que está priorizada a nivel nacional, por lo que la introducción de técnicas modernas en la misma es requisito indispensable para elevar los rendimientos y hacer un uso más eficiente del agua, el desarrollo económico y la satisfacción de las necesidades alimentarías cada vez más crecientes de la población. Una de esas técnicas de avanzada es la Máquina de Riego de Pivote central Eléctricas ,garantizando homogeneidad en el riego, humedad optima para el cultivo, ahorro de agua y fertiriego, es utilizada en plantas de pequeño y mediano porte, fundamentalmente cultivos varios y caña de azúcar .

En Cuba las máquinas de riego han evolucionado desde el punto de vista mecánico utilizando sistemas cada ves más eficientes y fiables, se logran estructuras con longitudes de tramos cada ves mayor desde 32 metros y alcanzado hasta 60 metros. Los nuevos diseños se enfocan principalmente a:

• Mejorar los costos de riego por hectáreas, lo que se puede obtener con estructuras que permitan longitudes de tramos de más de sesenta metros

• Obtener homogeneidad en el riego, lo cual se logra a través de emisores que trabajen a baja presión, que tengan un gran alcance y que sean poco afectados por el viento.

En el 2004 continua el desarrollo estructural de la máquina fabricándose en cooperación con la firma Española TUSA, y con financiamiento de laOPEP, 110 Máquinas Bayatusa que tenían combinaciones de tramos de 45, 54 y 60 metros, la incorporación del tramo de 60 metros contribuyo a disminuir los costos de riego por hectárea pero que aun no satisface las necesidades de disminución de los costos de riego por hectárea y de una mejor adaptación de la maquina a las condicione de la agricultura.

Por tales motivos se planteo el siguiente objetivo de investigación:

Hacer el análisis estructural de un tramo de 65 metros en La Máquina de Riego de Pivote Bayatusa, realizando un estudio de las condiciones de carga a la que se encuentra sometida en Cuba.

Materiales y Métodos

Se realizo un estudio de la evolución de las longitudes de los tramos de la maquina de riego Bayatusa identificando los parámetros de diseño que cambiaro de un tramo a otro obteniendo de esta forma los parámetros de diseño de un tramo de 65 metros el cual se grafico utilizando el Software de diseño Solid Works

Partiendo del modelo estructural original se realizo un modelo simplificado de la estructura, con la utilización del graficador de RAM Advanse en su versión 5.1, en la Figura 2.1 se puede observar una representación en isométrico del modelo

Figura 2.1. Vista en isométrico del modelo simplificado de la estructura de tramo de 65 metros de la Maquina de Riego de pivote central eléctrica.

Tabla 2.1. Especificaciones del modelo estructural tramo de 65 m de la Máquina de Riego de Pivote Central Eléctrica .

Posición Nombre Descripción Cantidad

1 Tubo Intermedio largo Tubo - 168x3 4

2 Tubo Intermedio corto Tubo - 168x3 3

3 Puente Tubo - 168x3 1

4 Peldaño Angular 50x50x5 6

5 Tensor Barra - 20 20

6 Tubo Compresor Tubo - 76x2.66 2

7 Tubo Estabilizador Tubo - 42.5x2.6 2

8 Columna de Torre Angular 75x75x6 4

9 Diagonal Angular 50x50x5 20

10 Travesaño Angular 50x50x5 10

Se determinaron las cargas que actúan sobre un tramo intermedio de 65 metros, considerando que sobre el operan las cargas generada por el peso propio, Al analizar las cargas de uso a las que estaban sometidos los elementos de que componen la estructura se considero que los Tubos intermedios largos y cortos estaban sometidos a cargas provenientes del peso del agua al llenar la tubería durante el riego y se considero la carga que provoca el tramo que lo sucede sobre la torre, considerándola como una carga concentrada, además como carga ecológica se considero la carga de viento actuado horizontalmente sobre el lateral de la estructura.

Se procedió al cálculo de las cargas de viento que actúan sobre los elementos componentes de la estructura, para lo cual se considerando lo establecido en la norma cubana para el cálculo de la carga de viento NC 285: 2003 , La determinación de la carga de viento (carga unitaria característica total) que actúa sobre cada elemento se efectuó considerando lo establecido en la norma cubana para el cálculo de la carga de viento NC 285: 2003 que plantea que la carga viento se calculará por la expresión siguiente:

(2.1)

Se considero que las máquinas de riego de pivote central tienen una distribución nacional tomamos la mayor de las presiones básicas.

q =1,3 kN/m2 (130 kgf/m2)

Los distintos coeficientes se determinaron según

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