Modelo de gestión de una red colectiva de riego a la demanda mediante control de la programación de riego en parcela
- Autores: Francisco Aldiel Lima
- Directores de la Tesis: Juan Ignacio Córcoles Tendero (dir. tes.), Angel Martínez Romero (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Castilla-La Mancha ( España ) en 2017
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Enrique Cabrera Marcet (presid.), José María Tarjuelo Martín-Benito (secret.), Ricardo Abadía Sánchez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias Agrarias y Ambientales por la Universidad de Castilla-La Mancha
- Materias:
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- Resumen
En los últimos años la modernización de los sistemas de riego, pasando de los sistemas de gravedad a los sistemas presurizados, ha generado una reducción del consumo de agua y un aumento del consumo energético. En zonas colectivas de riego, la tarifa a pagar por los agricultores está muy condicionada con el gasto energético de los equipos de bombeo, relacionada a su vez con la cantidad de agua aplicada a los cultivos. Asimismo, la falta de conocimiento acerca de la relación existente entre el agua y el uso de la energía, puede conllevar a un incremento del gasto energético. En el caso de redes de riego a la demanda, si los agricultores no realizan una adecuada programación del riego se puede producir un uso ineficiente del agua, así como un aumento significativo en el consumo energético.
El objetivo de la presente Tesis Doctoral es desarrollar una herramienta de simulación para la gestión de una zona colectiva de riego, basada en un control de la programación de riego en parcela y en el establecimiento de la hora de inicio del riego en parcela que minimice el coste energético en la estación de bombeo de la red.
La metodología propuesta ha sido aplicada en la red de riego a la demanda del sector I de la zona regable de Tarazona de La Mancha (Albacete, España). En este sector la estación de bombeo consta de 9 bombas iguales (140 CV para cada bomba) acopladas en paralelo, dotadas dos de ellas con variador de velocidad. El sector I abastece una superficie regable de 550,2 ha, con sistemas de riego en parcela por aspersión y goteo, con cultivos herbáceos extensivos, hortícolas y leñosos.
Como punto de partida, se ha realizado un estudio de la situación actual del funcionamiento de la red durante las campañas 2015 y 2016, así como una recopilación de información sobre las características de la zona y adquisición de datos en campo. Se han instalado equipos para controlar parámetros hidráulicos y eléctricos de la red y caracterizar su funcionamiento. A partir de la distribución de los cultivos en parcela y con los datos climáticos registrados en una estación agroclimática completa (SiAR), se ha determinado los calendarios de riegos de los cultivos implantados en la zona, planteando dos programaciones de manejo de riego en parcela que demandan distinto volumen de agua, una sin déficit y otra con déficit hídrico controlado en los cultivos. Los calendarios de riegos se han establecido utilizando el módulo de programación de riegos del programa MOPECO (Modelo de Optimización Económica del riego).
Para realizar las simulaciones del comportamiento de la red, se ha desarrollado una herramienta de ayuda a la toma de decisiones para la gestión de redes colectivas de riego (GREDRIP), programada en MATLAB® y que utiliza el motor de cálculo de EPANET®. La herramienta permite realizar un reparto de tomas abiertas según el calendario de riegos semanal establecido para cada parcela, seleccionando para cada día un escenario de apertura y cierre de cada toma de la red. Para ello, cada día se generan múltiples escenarios aleatorios de la hora de apertura de cada toma seleccionado aquel escenario que conduzca al menor coste energético en la estación de bombeo para satisfacer las necesidades de presión y caudal de la red. La herramienta se utiliza considerando dos condiciones de manejo de presión en cabecera, con altura variable o altura fija, aplicándola para cada una de las dos programaciones de manejo de riego en parcela fijadas en este estudio.
Las medidas de eficiencia realizadas en las bombas de impulsión de la estación de bombeo han permitido detectar problemas de funcionamiento durante la campaña 2015 en algunas de ellas, con rendimientos anormalmente bajos, lo que ha requerido la reparación de las bombas.
Los datos obtenidos en cuanto al manejo del riego en las parcelas de seguimiento, ponen de manifiesto que los agricultores utilizan distintos niveles de estrés en algún momento del ciclo de desarrollo de los cultivos, aunque sin criterios técnicos claros, lo que repercute en la productividad conseguida con el agua de riego.
A pesar de que el volumen de agua aportado por unidad de superficie actual de la sociedad es en general inferior al obtenido con las simulaciones, con la herramienta de simulación ha sido posible obtener un ahorro medio del 21% en 2015 y del 25% en 2016, en los consumos energéticos en comparación con la situación actual de funcionamiento de la red.
En las simulaciones establecidas en este trabajo se observa que, excepto en el año 2016 con la estrategia de riego deficitario, el volumen simulado de agua aportado con el riego ha sido superior a los volúmenes realmente utilizados. Es importante reseñar que en el manejo real en la zona se observa una tendencia de uso de riego deficitario dado que el coste del agua es elevado (0,12 € m-3, para cubrir los gastos de energía, de mantenimiento y gestión de la red de riego), por lo que el agricultor pretende reducir sus costes y, por tanto, ahorrar agua.
