Figaro Irrigation Platform
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IIIJornadasobreGestiónEficientedelAguadeRiego IMPLANTACIÓN DEL RIEGO DE PRECISIÓN DESDE LA PLATAFORMA FIGARO Valencia,30deJunio2016 FIGARO UnaplataformaFlexibledeRiegodePrecisiónparalamejoradelaproductividaddelaguaaniveldeparcela Laoptimización deluso delagua ylaenergía en redes deriego apresión FernandoMartínezAlzamora,IIAMA‐UPV 1 Contenidos • La Gestión Técnica del Riego • La optimización del uso del agua, la energía y los fertilizantes • Un caso de estudio • La integración del optimizador en FIGARO III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 2 LA GESTIÓN TÉCNICA DEL RIEGO III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 3 GestiónTécnicadelRiego – GestiónAgronómica • Determinaciónnecesidadeshídricasdeloscultivos • Cálculodelostiemposderiegonecesarios (teóricos) • Establecimientodelnúmeroyfrecuenciaderiegos • Fertirrigación Colectiva: – DeterminacióndelasUnidadesFertilizantesrequeridas – Elaboracióndelasmezclasdefertilizantesautilizar – Establecimientodeloscalendariosdefertirrigación 4 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 4 GestiónTécnicadelRiego – GestiónHidráulica • Suministrarelaguarequeridadelaformamás conveniente: – Caudalesadecuados – Presionessuficientes – Rotacióndeturnosyajustedelostiemposderiego – Menorconsumoenergéticoposible – Ahorrodecostesutilizandolastarifasmás ventajosasyelvolumendelasbalsas,siexisten. – Máximaeficaciaenlaaplicacióndelosfertilizantes 5 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 5 Gestiónagronómicadelcultivo Evaluación gestión agronómica (agua) Lecturas contadores Estimación de las Necesidades hídricas Datos climáticos Datos agronómicos Sensores campo Teledetección 6 Programación Nº riegos AHORRO DE AGUA Ajuste necesidades III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 6 Gestiónhidráulicadelaredderiego Evaluación gestión hidráulica (energía) Medida de presiones Facturas eléctricas Estimación Necesidades Energéticas Programación Jornada de Riegos Presiones requeridas Garantía presiones Ajuste necesidades Eficiencia equipos Tarifas aplicables Trazado de la red Características equipos Sectorización 7 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego AHORRO DE AGUA ADIC. AHORRO DE ENERGÍA GARANTÍA SERVICIO 7 Gestióndelafertirrigación 8 Evaluación gestión agronómica (abonos) Evaluación gestión hidráulica Fertilizantes aplicados Tiempos efect. fertirrigación Estimación Necesidades Fertilizantes Programación Fertirrigación Datos agronómicos Análisis foliar Ajuste necesidades III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego AHORRO DE FERTILIZANTES 8 Esquemadeoptimizacióngeneral Programación Nº Riegos Ajuste neces. globales Reservas agua otros usos AHORRO AGUA Ajuste neces. hidrante Programación Jornada Riego Mejor Eficiencia OPTIMIZ ECONÓMICA Tarifas valle Programación Turnos Fertirrigación AHORRO ENERGÍA Ajuste necesidades Reducción emisiones CO2 AHORRO COSTES Laminación demanda AHORRO FERTILIZANTES III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego Menor degradación del medio 9 LA OPTIMIZACIÓN DEL USO DEL AGUA, LA ENERGÍA Y LOS FERTILIZANTES III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 10 Consideraciones generales Cualquieralgoritmodestinadoaoptimizarelusodel agua,laenergíaolosfertilizantesenlasredesderiego debetenerpresentelassiguientesconsideraciones • • • • • • • • La tecnología del riego La organización del riego La configuración de la red de riego El modo de operación de las E. Bombeo Las tarifas eléctricas El sistema de fertirrigación La simulación hidráulica Las técnicas de optimización III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 11 LaTecnología yOrganización delRiego III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 12 Tecnologías deriego – Riego por aspersión Los riegos son espaciados en el tiempo (1 ó 2 semanas) La eficiencia del riego es menor por dispersión, viento, evaporación... Las presiones requeridas en hidrante llegan a 40 m Riego por goteo Pueden ser de alta frecuencia (diario) La eficiencia hídrica es mayor al aplicar el agua sobre la zona radicular Las presiones requeridas en goteo son menores (10 m) III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 13 Modos deorganización delriego – Riego a la demanda • Demanda libre Cada usuario decide por su cuenta la cantidad e de agua a tomar y el momento para aplicarla El ahorro de agua queda a criterio del agricultor El ahorro de energía se limita a optimizar la respuesta de la estación de bombeo Los costes energéticos dependen de la hora de riego elegida • Demanda restringida Cada usuario puede regar dentro de un periodo de tiempo preestablecido Es posible evitar concurrencias de demanda Se pueden reducir costes evitando horas punta III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 14 Modos deorganización delriego – Riego por turnos • Turnos programados Se establecen varios turnos de riego por jornada Cada usuario es asignado a un turno de riego determinado Los turnos son establecidos en principio por criterios de proximidad, cota del terreno, capacidad de bombeo, .. Se pueden aplicar algoritmos de optimización para asignar a cada toma el turno más conveniente Al uniformar los tiempos de riego, se producen excesos o defectos de agua aplicada El consumo energético es fijo para cada turno Se pueden evitar los periodos punta de mayor coste III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 15 Modos deorganización delriego – Riego por turnos • Turnos a demanda Cada usuario elige el turno preestablecido en que desea regar Se pierde el control del punto de operación de las bombas, y por tanto del consumo energético • Turnos optimizados Un algoritmo de optimización determina previamente el turno más conveniente en que debe regar cada toma Permite controlar los caudales en cada turno y el punto de operación más conveniente de las bombas Al aplicar el mismo tiempo de riego a todas las tomas se pierde eficiencia hídrica III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 16 Modos deorganización delriego – Riego programado por tomas según demanda • Peticiones de usuarios Los usuarios realizan peticiones de volúmenes de agua a aplicar o tiempos de riego Un gestor asigna el momento de apertura y cierre de cada válvula conforme a las peticiones recibidas El gestor reparte los tiempos de riego a su criterio para evitar solapamientos y controlar el consumo energético Es posible aplicar un algoritmo que optimice la coordinación de los riegos para minimizar los costes El ahorro de agua queda a criterio del agricultor III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 17 Modos deorganización delriego – Riego programado por tomas según demanda • Conforme necesidades hídricas de los cultivos Similar al anterior, pero los volúmenes aplicados se adecúan a las necesidades hídricas de los cultivos Es posible optimizar en este caso el consumo de agua, de energía y los costes energéticos Sería el modo de riego óptimo y recomendado En caso de fertirrigación centralizada, las necesidades de abonado pueden condicionar las decisiones óptimas anteriores III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 18 LaConfiguración delaredderiego III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 19 Sistemasdesuministrodelaguaderiego Existendiversastipologíasderedesderiegoafinde proporcionarlapresiónrequeridaenloshidrantes 20 • Suministroporgravedaddesdeunembalsesituadoacota suficienteyalimentadoporunacanaldetransporte • Reddecaptaciónyelevaciónaembalsesderegulación, independientedelared deriego. • Reddecaptaciónyelevaciónaembalsesderegulación, formandopartedelareddedistribuciónderiego. • Inyeccióndirectamediantegruposdeelevación desdedepósito areddedistribución. • Redderiegoconmúltiplespuntosdecaptaciónyvariasobras deregulacióninterconectadasenlaredderiego. III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 20 Diferentesmodosdealimentarunaredderiego Captación y embalse en cabecera Captación y embalse formando parte de la red Bombeo con inyección directa Sistema mixto con varios bombeos y depósitos 21 Nivelesdeautomatización • Automatizaciónindividualdelriegoenparcela, normalmente conunprogramadoryunconjuntode válvulashidráulicasoelectroválvulas. • Automatizacióngeneraldeunaredderiegoysugestión, habitualmenterealizadoconunordenadorcentralyuna redenanillodeunidadesdecampoquecontrolancada unodeloshidrantes,tomasounidadesdecontrolremoto. • Regulaciónycontroldelaestacióndebombeo para adaptarlademandadecaudalypresiónalasnecesidades delaredconelfindereducirelcosteenergético. • Automatizaciónintegraldelsistemaparaprogramarlos riegos,lafertirrigación,lalimpiezadecabezales,etc. 22 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 22 ElModo deOperación dela Estación deBombeo III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 23 Variablesdeoperación en una E.Bombeo – Variables de operación de una E. Bombeo • Estado de marcha y paro de las bombas • Caudal impulsado por cada bomba • Altura de bombeo • Velocidad de giro de las bombas de veloc. variable – Potencia y energía absorbida por una bomba E • / . . , € € Si H = 100 m , = 0,75 y p = 10 c€/kWh → c = 3,6 c€/m3 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 24 Variablesdeoperación en una E.Bombeo – Variables consignables con BVF • Número de bombas en operación – Variables consignables con BVV • Número y tipo bombas en operación • Velocidad de giro de las BVV • Altura de impulsión III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 25 Variablesconsignables en una E.Bombeo – Modo de operación real de las E.B. • En la práctica las E.B. van provistas de un sistema de control propio que arranca o para las bombas por consignas • Usualmente trabajan con consignas de presión y de velocidad mínima para las BVV – Variables consignables en la práctica • El caudal horario demandado o Depende de la organización de los turnos o de las horas de apertura y cierre de las válvulas • La altura de bombeo (no siempre) III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 26 LasTarifas Eléctricas III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 27 Optimizacióneconómicadelajornadaderiego Determinación de la secuencia de riego de los distintos sectores – Estructuratarifariaparapotenciasmediasmediasybajas(BT) Valle (descuento 43%) Llano Punta (recargo 100%) III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 28 Optimizacióneconómicadelajornadaderiego – Estructuratarifariaenelmarcodelanuevaleydelmercadoeléctricopara P>450kW–AT(tarifasdecrecientesdeP1aP6) 29 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 29 Optimizacióneconómicadelajornadaderiego – CostedelkWh enelmercadoeléctricoentiemporealparael30‐6‐2016 (RedEléctrica) 30 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 30 Optimizacióneconómicadelajornadaderiego – CostedelkWh enelmercadoeléctricoparalasemana24/30junio2016 (RedEléctrica) 31 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 31 ElSistemadeFertirrigación III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 32 Sistemasdefertirrigación ‒ Fertirrigación a nivel de parcela • El agricultor dispone de sus propios equipos de fertilización • Usualmente fuerza el riego durante el periodo de fertilización ‒ Fertirrigación por turnos • En determinados turnos de riego se inyecta un fertilizante en cabecera de red • El fertilizante tardará un tiempo para llegar a los puntos de aplicación, viajando a través de la red • Por contra, el agua con fertilizante puede permanecer un tiempo en la red tras finalizar el turno de fertirrigación ‒ Fertirrigación en continuo • Toda el agua suministrada a la red va dosificada con fertilizante en pequeñas dosis • La fertilización se suprime en determinadas épocas del año 33 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 33 CaracterísticasFertirrigación centralizada – Comunidadesderegantesdondepredominael monocultivo(frutales) – Explotacionesdetamañopequeño(0.5‐1ha) – OrganizacióndelriegoporSectores/Turnos – Equipodeinyeccióncentral • • Venturi Bombas – – Pistón Centrífugas – Automatización • • 34 Tiemposdeinicioyparada Caudaldeinyección III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 34 Gestióndelafertirrigación ‒ Necesidades UF de las parcelas • Diferentesnecesidadessegúnespecie,tamaño,época delaño,análisisfoliares – Determinación de los fertilizantes a utilizar • Composiciónóptimasegúnlaépocadelaño – Número y frecuencia de riegos con fertirrigación • Concentr.MaxFert :0,5gr/laguaderiego (ProducciónIntegrada) – Tiempo de Fertirrigación • TiempodellegadadesdeelcabezalalasTomas Tiempo de Riego < > Tiempo de Fertirrigación Real 35 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 35 Gestióndelafertirrigación.Ejemplo • Sectoresquenofertirriegan – Resultadifícilgarantizarquenorecibanfertilizante – Seproduceel“lavado”delFertiliizante delared TFert/TRieg% 100 80 60 40 20 0 H- 12 C- 3 H- 12 C- 6 H- 18 C- 3 H- 18 C- 4 H- 18 C- 5 H- 2 0 C- 1 H- 2 9 C- 1 H- 3 3 C4 H- 3 8 C- H- 3 8 C- H- 3 9 C- H- 3 9 C- H- 4 2 C- 5 6 5 7 5 H- 5 C- 1 H- 5 1 C- 4 H- 5 6 C- H- 5 7 C- 1 6 Ejemplo. Sector teóricamente sin Fertirrigación 36 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 36 LaSimulación Hidráulica III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 37 LaSimulaciónHidráulica – Elprocesodeoptimizaciónconllevarealizar múltiplessimulacionesdelarespuestadela redantelasestrategiasdeoperación – Aunquelasredesseanaparentemetne ramificadas,lapresenciadevariasfuentesde suministrolasconvierteenmalladas – Demandasfijasodependientesdelapresión – Nivelhidrante,toma,aspersorogotero – Leyesdecontrol – Condicionesinyecciónfertilizantes 38 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 38 Simulaciónhidráulicaescenariosderiego – Consumodelosgruposdebombeo – Comportamientodelared(presionesmáximasymínimas, caudalesyvelocidadesentuberías…) – Distribucióndelfertilizanteenred Calibración Modelo hidráulico EPANET III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 39 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante 6:00 40 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante 6:30 41 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante 7:30 42 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante 9:30 43 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante 13:30 44 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante 15:30 45 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante 16:30 46 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante 18:00 47 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante DUFavg= 86.67% DUFStd= 24.21%. TFert/TRieg% 100 80 Sector S1 % 60 40 20 0 H- 12 H- 12 H- 12 H- 16 H- 16 H- 17 H- 17 H- 17 H- 17 C- 1 C- 2 C- 5 C- 1 C- 4 C- 2 C- 3 C- 4 C- 7 H- H- 3 H- 3 H- 3 H- 3 H- 3 H- 3 H- H- H- H- H- H- 4 H- 4 H- 4 H- H- H- H- H- H- H- H- H- H- H- H- H- H- H- H- 28 C- 1 C- 2 C- 3 C- 4 C- 5 C- 7 30 36 36 36 36 C- 1 C- 2 C- 3 42 42 42 42 42 42 56 56 56 56 56 56 Noe Noe Noe Noe C- 2 C- 2 C- 4 C- 5 C- 6 C- 2 C- 3 C- 4 C- 6 C- 8 C- 9 C- 10 C- 3 C- 5 C- 7 C- 8 C- 9 C- 1 C- 2 C- 3 C- 4 C- 2 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 48 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante DUFavg= 86.67% DUFStd= 24.21%. %TFert/TRieg 100 80 Sector S6 % 60 40 20 0 H-12 C-3 H-12 C-6 H-18 C-3 H-18 C-4 H-18 C-5 H-20 C-1 H-29 C-1 H-33 C-4 H-38 C-5 H-38 C-6 H-39 C-5 H-39 C-7 H-42 C-5 H-5 C-1 H-51 C-4 H-56 C-6 H-57 C-1 Arviza, J.; Martínez, F.; Jiménez. M.A.; Balbastre, I.(2015). Integración de la gestión de la fertirrigación colectiva de una comunidad de regantes en un entorno SIG. Actas del IIII Congreso de Agro-ingeniería 2005, Resumen pp 73-74. ISBN 84-9773-208-1 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 49 Ejemplo.Simulaciónavancedeunfertilizante Posibilidadesdemejora – Rotarlossectoresderiego.Deestemodotodoslos sectoressonigualmenteperjudicadosó beneficiados – Instalarválvulassectorizadoras paraaislarlas parcelassinfertirrigación (cultivosecológicos) – Compensarlosdéficitsdesuministroadichas parcelasdurantelosturnossinfertirrigación 50 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 50 LasTécnicas deOptimización III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 51 Técnicasdeoptimización Formulación del problema por Progamación Lineal Formulación con restricciones No Lineales Formulación con variables enteras (binarias o no) Formulación del objetivo mediante funciones de penalización Formulación multiobjetivo Métodos matemáticos (PL, IP, …) Métodos heurísticos o o o 52 Algoritmos genéticos (AG) Otros algoritmos: recocido simulado, colonia de hormigas, etc Fronteras de Pareto (multi‐objetivo) III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 52 Optimizaciónenergéticariegoporturnos Sectorización mediante algoritmos genéticos (GA) Fundamentos o o o Primeramente se determina el número de sectores a considerar Se establecen una serie de combinaciones iniciales a la hora de asignar las tomas a los diferentes sectores Mediante un proceso de cruces de las combinaciones anteriores se determinan nuevas combinaciones, cada vez más eficientes conforme un criterio de evaluación Resultados o Garantiza el menor consumo energético para la jornada de riego. o Establece la presión de consigna a fijar en el autómata para cada sector de riego. o Garantiza la presión mínima de funcionamiento en los hidrantes. Aplicación o Válido para turnos de duración preestablecida o tpos de riego variables por toma III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 53 Zonasdeoperación de2BVVen paralelo Optimización de los turnos de riego utilizando AG Esta metodología se ha aplicado para turnos de duración prefijada Antes de optimizar los turnos 50 No se consigue ningún ahorro de agua Después de optimizar los turnos Jiménez, M.A., Martínez, F., Bou, V., Bartolín, H (2010) Methodology for grouping intakes of pressurised irrigation networks into sectors to minimise energy consumption. Biosystems engineering. Vol 105, Issue 4, pg 429-438. III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 54 Optimizacióndelriego operandolasválvulas Primera mejora : Ajustar los tiempos de riego a los tiempos requeridos ANTES Todas las tomas agrupadas en el mismo turno riegan el mismo tiempo DESPUES Cada toma puede operar en cualquier momento indicando el instante de aperture y de cierreo III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 55 Optimizacióndelriego operandolasválvulas Primera mejora : Ajustar los tiempos de riego a los tiempos requeridos • El tiempo de riego se divide en n fracciones. Ej. cada 5 min in 10 h n = 120 Número de tomas • Cromosoma: Instante de apertura (1 to n) 9,81 • Func. objetivo: ∆ Min s.t. III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego Para cada intervalo i 56 Optimizacióndelriego operandolasválvulas Segunda mejora : Maximizar el número de tomas que riegan por gravedad head loss Cota terreno pmin Bombeo Gravedad III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 57 Optimizacióndelriego operandolasválvulas Segunda mejora : Maximizar el número de tomas que riegan por gravedad • En un primer paso se desechan las tomas cuya cota es mayor que (WHI ‐ pmin ) • Para las tomas restantes, el tiempo de inicio del riego se fracciona en n intervalos, como antes Tomas restantes Tomas restantes • Cromosoma: Tiempo apertura (1 to n) • Función objetivo: s.t. Bit que indica si la toma se alimenta por gravedad o no (0/1) ú ú á / á , / , Jiménez Bello, M.A., Royuela, A., Manzano, J., García Prats, A.,Martínez- Alzamora, F. (2015) Methodology to improve water and energy use by proper irrigation schedulin in pressurized networks. Agricultural Water Management 149 (2015) 91-101. Feb 2015 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 58 CASO DE ESTUDIO III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 59 Caso deestudio Sector XI Picassent (Valencia, Spain) – CCRR Jucar‐Turia • Superficie irrigada: 180 ha • Tamaño medio parcela: 3276 m3 • Cultivo: Frutales (95% cítricos) • 62 hidrantes multi‐usuario • 342 tomas de riego • Fertirrgación centralizada • Automatización a nivel de toma • Programa de riego bajo demanda III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 60 Análisis deresultados 1. El error del modelo sobre el consumo previsto de energía fue del 2% (0.138 kWh m-3 vs 0.134 kWh m-3) 2. Se simularon 3 escenarios con diferentes presiones mínimas requeridas en cada hidrante 3. Se determinó el número máximo de tomas que podían regar sin aporte extra de energía 4. Las tomas restantes operaron mediante bombeo con un consumo mínimo de energía P min en hidrante Presión bombeo Esc Pmin_Hid WHI (MPa) (MPa) 1 (2012) 2 3 4 ‐ 0.20 0.22 0.25 0.319 0.245 0.275 0.295 Tomas con presión insuficiente INOC 36 ‐ ‐ ‐ Volumen bombeado Porcent Volumen por Volumen bombeado gravedad Vpump Vgrav (m3) (m3) 4224 2604 3428 3559 1676 3296 2472 2341 EDI(%) 71.6 44.1 58.1 60.3 Consumo medio bombeo CEVTp (kWh m‐3) 0.134 0.109 0.123 0.129 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 50 % ahorro Consumo medio todas las tomas CEVTT (kWh m‐3) 0.096 0.048 0.072 0.078 61 18.4 % ahorro Análisis deresultados Bombeado Gravedad Año 2012 PminHid= 0.25 MPa PminHid= 0.20 MPa Volgrav = 1676 m3 Volgrav = 2341 m3 Volgrav = 3296 m3 EDI (%) = 71.6 % EDI (%) = 60.3 % EDI (%) = 44.1 % CEVTp= 0.134 kWh m‐3 CEVTp= 0.129 kWh m‐3 CEVTp= 0.109 kWh m‐3 CEVTT= 0.096 kWh m‐3 CEVTT= 0.078 kWh m‐3 CEVTT= 0.048 kWh m‐3 III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 62 Análisis deresultados CEVTp CEVTp a) Escenario 2012 Rendimiento bombas Rendimiento bombas Q (l/s) Q (l/s) CEVTp CEVTp b) Escenario 4 con Pmin_Hid = 0.25 Mpa Caudal total demandado (Q, ls‐1), energía consumida por m3 bombeado (CEVTp, kWh m‐3) y eficiencia de las bombas, tanto la de velocidad variable (η1 VSP) como de las dos bombas de velocidad fija (η2 FSP and η3 FSP) Las valores han sido calculados cada 5 minutos III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 63 Conclusiones • Una metodología previamente desarrollada por los autores para minimizar el consumo de energía agrupando las tomas por turnos ha sido mejorada permitiendo que cada toma opere el tiempo requerido – • En sistemas donde la balsa tiene cota suficiente para alimentar algunas tomas sin bombeo, una extension del método anterior ha permitido maximizar el número de tomas alimentadas por gravedad – • Gracias a ello se obtienen ahorros de energía adicionales El método anterior ha sido aplicado a un caso de estudio habiendo obtenido un ahorro realista de energía del 18.4 % – • De esta forma, se pueden ajustar con precision las necesidades de riego, ahorrando agua y energía Ello se debió funamentalmente al incremento del número de tomas regadas por gravedad Sin embargo, si la presión minima requerida en el hidrante se redujera un 20 %, se podrian haber obtenido ahorros hasta del 49 % para el caso de estudio. III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 64 INTEGRACIÓN DEL OPTIMIZADOR EN FIGARO III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 65 Gestióndelriego • Gestiónagronómica (niveldeparcela) • • • • • • Textura del suelo Tipo de cultivo Estado fenológico Predicción meteorológica Humedad del suelo Estrés de la planta … • Necesidades de agua diarias • Estrategia de riego • Dosis de fertilizantes • Gestiónhidráulica(niveldelred) Cómodarexactamentelasnecesidadesdeaguaacadaparcelaconsiderando: La disponibilidad de agua en cantidad y calidad y sus costes Las estaciones de bomboe, depósitos y las restricciones de la red La eficiencia en la gestión del agua conforme al sistema de riego La minimizacion de los costes y la energía, manteniendo los estándares de calidad III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 66 Estructura delos datos – Descripcióndelassubunidadesderiego – Descripc.estación bombeo yrestricciones – Geometría (opc) – Esquema deriego – Datos parasimular lacalidad – Datos decalibración Datos dinámicos – Descripcióndelaredderiego Datos estáticos • Elconjunto dedatos requeridos sepueden agrupar en: Modelo hidráulico – Contratos ytarifas eléctricas – Estructura delSistemaderiego – Opciones deoptimización III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego Modelo de optimización 67 Modo deoperación • Losdatos estáticos delaredsedeclaran almismo tiempo quelasparcelas ylos cultivos.Incluyen: – – – – Ladeclaración detodos elementos hidráulicos delared Laestructura tarifaria Elesquema deriego Lasrectricciones detipo generalaplicables en cualquier caso • Antesdecada optimización sedeclaran los datos adicionales requeridos: – Lasnecesidades deriego previstas en cada toma/hidrante – Loscostes horarios delaenergía alolargodelperiodo de optimización – Lasrestricciones particulares aplicables paraelperiodo de Optimización III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 68 Modo deoperación • Losresultados delaOptimizaciónsemuestran através deinformes,seremiten alSistema deControlose aplican directamente sobre elautómata.Incluyen: – Lashorasdeaperture/cierre decada válvula – Laoperación óptima delasbombas,deacuerdo conlos grados delibertad – Losesquemas deinyección defertilizantes – Informes sobre elproceso deoptimización,costes energéticos, soluciones alternativas,índices deeficiencia,etc III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 68 Graciaspor su atención III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego 70