Optimización del coste energético en redes de riego a presión mediante su rehablitación

La gestión óptima de los recursos agua y energía en todos los sectores económicos, incluida la agricultura, tiene cada vez más importancia. El sector del riego, que ha experimentado una profunda transformación hacia sistemas de riego a presión, más eficientes en el uso del agua, pero con mayor demanda energética, también requiere medidas encaminadas al aumento de la eficiencia en la gestión de estos recursos. Este trabajo presenta una metodología fundamentada en la rehabilitación de redes de riego, mediante su rediseño, que determina el funcionamiento óptimo de la estación de bombeo que conlleva un coste de operación mínimo. La estrategia planteada se ha desarrollado en varios módulos. El primero de ellos consiste en la aplicación del algoritmo multiobjetivo NSGA-II, enlazado al simulador hidráulico EPANET, que minimiza el coste de rediseño de la red y de operación considerando un 100 % de simultaneidad de hidrantes. El segundo módulo contempla un análisis de la operación a la demanda de la red, generando múltiples patrones aleatorios de hidrantes abiertos/ cerrados. El tercer módulo analiza la operación a la demanda de la red en cada uno de los rediseños propuestos en el primer módulo y determina el funcionamiento de la estación de bombeo que minimiza el coste energético, teniendo en cuenta la tarifa eléctrica. La metodología propuesta se ha analizado en la CR El Villar (Sevilla) proporcionando un frente de Pareto que ofrece soluciones quasi óptimas con distinto grado de satisfacción de los objetivos propuestos. Mediante el posterior análisis financiero se ha determinado que la solución más viable a largo plazo, considerando una vida útil para la red de riego de 40 años y un interés del 5 %, conlleva un coste de inversión asociado al reemplazo de tuberías de 205.627 €, un coste de operación anual de 300.532 € y un coste total (inversión en el diseño, costes asociados a la renovación de las bombas y coste de operación) a lo largo de la vida útil de 6.019.447 €, lo que supondría un importante ahorro económico para la comunidad aplicando mayores volúmenes de agua para satisfacer las necesidades de los cultivos, en comparación con la situación actual en la que se aplica un riego deficitario debido a los elevados costes energéticos

Optimización de la predicción de demanda de agua mediante algoritmos neuro-genéticos para un conjunto de datos reducido

La predicción de la demanda de agua es uno de los factores principales en el diseño y gestión de sistemas de abastecimiento y distribución de agua. Recientemente, avanzadas técnicas en inteligencia computacional como las Redes Neuronales Artificiales (RNAs) han sido aplicadas para la predicción de series temporales con importantes resultados. En este trabajo se ha desarrollado una metodología híbrida que combina RNAs y Algoritmos Genéticos multiobjetivo para la predicción a corto plazo de la demanda de agua en una Comunidad de Regantes cuando la disponibilidad de datos es escasa. El modelo fue desarrollado utilizando datos de series temporales del Sector VII de la Zona Regable Bembézar M.D. Tras el proceso de optimización con un algoritmo genético multiobjetivo se obtuvo una RNA de tipo perceptrón multicapa entrenada mediante el algoritmo Regularización Bayesiana con 24 neuronas en la primera capa oculta y 21 en la segunda. El modelo desarrollado fue capaz de explicar el 95 % de la varianza total de los datos observados con un Error Estándar de Predicción del 9.38 % (periodo de test).Ministerio de Economía y Competitivida

Uso sostenible del agua en la producción de cultivos ecológicos

Comunicación presentada al XXXVII Congreso Nacional de Riegos, celebrado en Don Benito del 4 al 6 de Junio de 2019 y organizada por la Asociación Española de Riegos y Drenajes y la Universidad de ExtremaduraDebido al exponencial crecimiento de la población mundial, la agricultura tendrá que asumir el reto de incrementar un 50% la producción de alimentos para el año 2050. En Andalucía, donde se prevé un escenario climático especialmente desfavorable, será imprescindible una buena gestión de los recursos, más aún en el sector de la producción ecológica donde tanto productores como consumidores están especialmente concienciados con el uso sostenible de los recursos empleados en el proceso de producción, siendo el uso del agua uno de los que más preocupa. De ahí la necesidad de implantar sistemas de riego de precisión que permitan un uso sostenible del agua y su posterior valoración mediante la Huella del agua, indicador estandarizado que permite además evaluar su trazabilidad. Para ello se han implantado ensayos en 4 cultivos ecológicos distintos donde se han instalado diferentes sensores para la monitorización del uso del agua que, junto con los datos de las estaciones agroclimáticas más cercanas, características hidráulicas de la red de riego, tipo de suelo y características de la plantación, permiten determinar las necesidades hídricas del cultivo y realizar una recomendación de riego diaria. Para facilitar la implantación del riego de precisión y asegurar la transferencia de esta tecnología, se creará una plataforma web y una aplicación móvil donde el agricultor tendrá acceso a la información registrada en campo y a la huella del agua de su producto calculada según la norma ISO14046

Modelling impacts of precision irrigation on crop yield and in-field water management

This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/),Precision irrigation technologies are being widely promoted to resolve challenges regarding improving crop productivity under conditions of increasing water scarcity. In this paper, the development of an integrated modelling approach involving the coupling of a water application model with a biophysical crop simulation model (Aquacrop) to evaluate the in-field impacts of precision irrigation on crop yield and soil water management is described. The approach allows for a comparison between conventional irrigation management practices against a range of alternate so-called ‘precision irrigation’ strategies (including variable rate irrigation, VRI). It also provides a valuable framework to evaluate the agronomic (yield), water resource (irrigation use and water efficiency), energy (consumption, costs, footprint) and environmental (nitrate leaching, drainage) impacts under contrasting irrigation management scenarios. The approach offers scope for including feedback loops to help define appropriate irrigation management zones and refine application depths accordingly for scheduling irrigation. The methodology was applied to a case study in eastern England to demonstrate the utility of the framework and the impacts of precision irrigation in a humid climate on a high-value field crop (onions). For the case study, the simulations showed how VRI is a potentially useful approach for irrigation management even in a humid environment to save water and reduce deep percolation losses (drainage). It also helped to increase crop yield due to improved control of soil water in the root zone, especially during a dry season

DISEÑO DEL PULSO ÓPTIMO DE RIEGO EN EL CULTIVO DE FRESA CON EL MODELO NUMÉRICO HYDRUS 2D

[ES] El cultivo intensivo de fresa, que se desarrolla en macrotúneles de plástico sobre lomos acolchados, demanda volúmenes importantes de agua para satisfacer las necesidades hídricas del cultivo así como para labores de preparación del suelo o alomado y riego de apoyo en la fase de plantación. El riego de la fresa es especialmente complejo dado que es un cultivo que se produce bajo plástico en suelos muy arenosos (habitualmente con un contenido de arena superior al 90%), con escasa capacidad de retención de agua. A pesar de esta dificultad, no es habitual que exista una programación del riego basada en la medida de las principales variables que afectan al cálculo de las necesidades hídricas del cultivo. En este trabajo se proponen medidas de mejora en el manejo del riego, basadas en la determinación del pulso óptimo que evite las pérdidas por percolación en tres fases de desarrollo del cultivo. Para ello se ha utilizado el modelo de simulación del movimiento del agua en el suelo Hydrus 2D. Se han simulado diferentes estrategias de riego para aplicar la ETc del cultivo con emisores de 5 l.h-1.m en tres etapas diferentes del cultivo, inicio, mediados, y final de campaña y en las que por término medio se necesitan tiempos de riego que oscilan entre los 10-20 minutos al inicio de la campaña y 40-60 minutos al final de campañaGarcía Morillo, J.; Rodríguez-Díaz, J.; Martín Arroyo, M.; Camacho Poyato, E.; Montesinos Barrios, P. (2015). DISEÑO DEL PULSO ÓPTIMO DE RIEGO EN EL CULTIVO DE FRESA CON EL MODELO NUMÉRICO HYDRUS 2D. En XXXIII CONGRESO NACIONAL DE RIEGOS. Valencia 16-18 junio de 2015. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/CNRiegos.2015.1472OC

Influencia de la concentración de oxígeno en el agua de riego en la producción de tomate de industria

Póster presentado al XXXVII Congreso Nacional de Riegos, celebrado en Don Benito del 4 al 6 de Junio de 2019 y organizada por la Asociación Española de Riegos y Drenajes y la Universidad de ExtremaduraObjetivo: Análisis de la influencia de la concentración de oxígeno disuelto en agua (ODA) de riego en la producción y en la calidad del fruto en plantaciones de tomate de industria inyectado mediante dispositivos venturi en redes de riego por goteo

GESTIÓN ÓPTIMA DE REDES DE RIEGO MEDIANTE EL CONTROL DE LA OPERACIÓN DE LOS PUNTOS CRÍTICOS

[ES] La necesidad de disminuir los costes energéticos que los agricultores tienen que afrontar tras la modernización de los sistemas de distribución del agua, está llevando a un aumento de la demanda de estrategias encaminadas a reducir el consumo de este recurso. En este trabajo se propone una metodología fundamentada en la optimización de la altura manométrica en la estación de bombeo y el control de la operación de los puntos críticos con el fin de disminuir la demanda energética de la red, asegurando una presión mínima en los hidrantes operativos. La estrategia considera dos escenarios de gestión: escenario A, en el que se determina la altura manométrica óptima considerando un 100 % de simultaneidad de hidrantes; y escenario B, en el que se determina la altura manométrica óptima cuando los hidrantes críticos (identificados previamente) se desactivan. La metodología se ha aplicado en los 11 sectores que componen la comunidad de regantes del Bembézar Margen Derecha, determinando una reducción en la altura manométrica óptima entre los escenarios A y B de 12 m y 13 m en dos sectores seleccionados como representativos. Esta reducción en la altura manométrica se traduce en un ahorro energético potencial de 23.2 % y 25.8 % en los sectores analizados. La adopción del escenario A en las horas en las que el precio de la energía es mayor y la aplicación del escenario B sin restricciones horarias pueden suponer importantes ahorros en el coste energético.Fernández García, I.; González Perea, R.; Rodríguez Díaz, J.; Moreno, M.; Montesinos, P.; Camacho Poyato, E. (2015). GESTIÓN ÓPTIMA DE REDES DE RIEGO MEDIANTE EL CONTROL DE LA OPERACIÓN DE LOS PUNTOS CRÍTICOS. En XXXIII CONGRESO NACIONAL DE RIEGOS. Valencia 16-18 junio de 2015. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/CNRiegos.2015.1451OC

SOFTWARE PARA LA PROGRAMACIÓN DE UN RIEGO DE PRECISIÓN EN EL CULTIVO DE LA FRESA

[ES] Bajo un escenario de menor disponibilidad de agua, aumento de la frecuencia de las sequías y las incertidumbres asociadas al cambio climático, el sector del riego en Europa tiene que aumentar la productividad del agua mediante una mejora de la eficiencia en el uso de la misma. El sector fresero concentrado en un entorno de alta sensibilidad medioambiental (Parque Nacional de Doñana, Huelva, España) es un buen ejemplo de cultivo con alta dependencia de recursos hídricos. Más del 90% de la producción es destinada a mercados internacionales que demandan fresas de alta calidad, producidas en condiciones sostenibles. Por tanto, para asegurar la supervivencia del cultivo de fresa en la zona de Huelva resulta imprescindible desarrollar herramientas que permitan a los productores un uso óptimo de estos recursos hídricos. Por ello, el objetivo de este trabajo fue desarrollar un software (Irri-Fresa) que permita a los productores de fresa en la zona de Huelva realizar una programación de riego que maximice la eficiencia en el uso de los recursos hídricos, teniendo en cuenta la configuración hidráulica de cada sector de riego así como las condiciones climáticas en tiempo real de la zona y el estado fenológico del cultivo. Irri-Fresa proporciona al sector del cultivo de la fresa una herramienta fácil y rápida para obtener una programación de riego óptima y actualizada por semanas y personalizada por cada usuario. Este software, actualmente, está siendo usado satisfactoriamente por diversos productores de la zona, obteniendo ahorros significativos de agua, ayudando a concienciar al sector fresero de la importancia de conocer y optimizar sus consumos de agua.González Perea, ,R.; Fernández García, I.; Martin Arroyo, M.; Rodríguez Díaz, J.; Camacho Poyato, E.; Montesinos, P. (2015). SOFTWARE PARA LA PROGRAMACIÓN DE UN RIEGO DE PRECISIÓN EN EL CULTIVO DE LA FRESA. En XXXIII CONGRESO NACIONAL DE RIEGOS. Valencia 16-18 junio de 2015. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/CNRiegos.2015.1452OC

Aplicación para la gestión del riego y la fertilización del olivar regado con aguas regeneradas

Comunicación presentada al XXXVII Congreso Nacional de Riegos, celebrado en Don Benito del 4 al 6 de Junio de 2019 y organizada por la Asociación Española de Riegos y Drenajes y la Universidad de ExtremaduraEn Andalucía el cultivo predominante es el olivar, el cual juega un papel fundamental en su sociedad, ya que no solo ha marcado su paisaje y cultura, sino que también es la principal actividad económica de muchos de sus pueblos. Dada su extensión, y pese a seguir estrategias de riego deficitario, es el cultivo con mayor demanda hídrica de la Cuenca del Guadalquivir. A esto hay que añadir que, por lo general, la fertilización del olivar no se realiza de forma precisa, ya que se siguen criterios basados en la tradición, sin utilizar métodos de diagnóstico ni conocer las características del suelo o del agua que se aplica. Esto provoca aportaciones en exceso de algunos nutrientes, especialmente nitrógeno, lo que ocasiona problemas medioambientales tales como contaminación atmosférica, de suelos o de acuíferos. Este problema puede agravarse en el caso de riego con aguas regeneradas ya que incorporan una cantidad considerable de nutrientes, siendo esta aportación, además, variable a lo largo del año, por lo que resulta esencial que se realice una gestión óptima de las mismas. Sin embargo, el empleo de aguas regeneradas para riego en olivar está generando gran interés como alternativa al uso de fuentes de agua convencionales con el objetivo de resolver los desequilibrios entre la disponibilidad y la demanda de agua. Para ello, este trabajo, propone una aplicación que gestiona en tiempo real el riego y la fertilización del olivar regado con este tipo de aguas. El modelo en el que se basa tiene en cuenta datos climáticos, características del suelo, del sistema de riego, dotación anual concedida, análisis del estado nutritivo del árbol y de la calidad del agua.Este trabajo forma parte del Grupo Operativo REUTIVAR, proyecto de innovación cofinanciado por la Junta de Andalucía y la Unión Europea a través del FEADER 2014-2020, en el marco de las ayudas de la Línea Olivar para el funcionamiento de grupos operativos de la Asociación Europea de Innovación (AEI) en materia de productividad y sostenibilidad agrícola

EL RIEGO DE PRECISIÓN EN EL CULTIVO DE FRESA EN LA PROVINCIA DE HUELVA

[ES] El cultivo de fresa es el cultivo con mayor repercusión económica y social de la provincia de Huelva, ya que España es el principal productor de fresa fresca de Europa y el segundo del mundo, situándose el 95% de esa producción en la provincia de Huelva. Sin embargo, la zona donde se desarrolla el cultivo, el entorno del Parque Nacional de Doñana, es una de las zonas de mayor sensibilidad ambiental de Europa y cualquier actividad que se desarrolle debe evitar impactos negativos en el mismo. De lo anterior se deduce la necesidad de buscar un equilibrio para que agricultura y medio ambiente puedan convivir en el entorno de Doñana. Este trabajo se centra precisamente en eso, en optimizar el uso del agua en la zona mediante la implantación del riego de precisión en el cultivo de fresa, que consiste en dar a la planta el agua que necesita en el momento adecuado. La implantación de un sistema de riego de precisión se ha llevado a cabo en la campaña 2013/2014 en una finca comercial de la zona Almonte-El Rocío, provincia de Huelva. Para ello se ha implantado un ensayo en 5 sectores distintos, cada uno con un tipo de emisor diferente, en el que se realizó una programación óptima del riego basada en el cálculo de las necesidades teóricas del cultivo, el análisis hidráulico del sector y el movimiento del agua en el suelo, y cuyo comportamiento se comparó con un sector testigo manejado por el agricultor. Estas técnicas permitieron ahorrar un 43% de agua, en las condiciones particulares de suelo, variedad y configuración de la red riego de la finca de ensayo, obteniéndose un ligero aumento de producción respecto al manejo tradicional del agricultor, lo que se tradujo en un incremento de la rentabilidad del cultivo y de una mejora de la sostenibilidad en la producción intensiva de fresas.Martín Arroyo, M.; Fernandez García, I.; Gonzalez Perea, R.; García Morillo, J.; Rodríguez Díaz, J.; Camacho Poyato, E.; Montesinos Barrios, P. (2015). EL RIEGO DE PRECISIÓN EN EL CULTIVO DE FRESA EN LA PROVINCIA DE HUELVA. En XXXIII CONGRESO NACIONAL DE RIEGOS. Valencia 16-18 junio de 2015. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/CNRiegos.2015.1462OC