Figaro Irrigation Platform

Transcripción

Figaro Irrigation Platform
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
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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
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LA OPTIMIZACIÓN DEL USO DEL AGUA,
LA ENERGÍA Y LOS FERTILIZANTES
III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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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
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LaTecnología yOrganización delRiego
III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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LaConfiguración delaredderiego
III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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Sistemasdesuministrodelaguaderiego
Existendiversastipologíasderedesderiegoafinde
proporcionarlapresiónrequeridaenloshidrantes
20
•
Suministroporgravedaddesdeunembalsesituadoacota
suficienteyalimentadoporunacanaldetransporte
•
Reddecaptaciónyelevaciónaembalsesderegulación,
independientedelared deriego.
•
Reddecaptaciónyelevaciónaembalsesderegulación,
formandopartedelareddedistribuciónderiego.
•
Inyeccióndirectamediantegruposdeelevación desdedepósito
areddedistribución.
•
Redderiegoconmúltiplespuntosdecaptaciónyvariasobras
deregulacióninterconectadasenlaredderiego.
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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
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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
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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
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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)
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LasTarifas Eléctricas
III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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Optimizacióneconómicadelajornadaderiego

Determinación de la secuencia de riego de los distintos sectores
– Estructuratarifariaparapotenciasmediasmediasybajas(BT)
Valle (descuento 43%)
Llano
Punta (recargo 100%)
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Optimizacióneconómicadelajornadaderiego
– Estructuratarifariaenelmarcodelanuevaleydelmercadoeléctricopara
P>450kW–AT(tarifasdecrecientesdeP1aP6)
29
III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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Optimizacióneconómicadelajornadaderiego
– CostedelkWh enelmercadoeléctricoentiemporealparael30‐6‐2016
(RedEléctrica)
30
III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
30
Optimizacióneconómicadelajornadaderiego
– CostedelkWh enelmercadoeléctricoparalasemana24/30junio2016
(RedEléctrica)
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III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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ElSistemadeFertirrigación
III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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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
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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
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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
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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
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LaSimulaciónHidráulica
– Elprocesodeoptimizaciónconllevarealizar
múltiplessimulacionesdelarespuestadela
redantelasestrategiasdeoperación
– Aunquelasredesseanaparentemetne
ramificadas,lapresenciadevariasfuentesde
suministrolasconvierteenmalladas
– Demandasfijasodependientesdelapresión
– Nivelhidrante,toma,aspersorogotero
– Leyesdecontrol
– Condicionesinyecciónfertilizantes
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III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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Simulaciónhidráulicaescenariosderiego
– Consumodelosgruposdebombeo
– Comportamientodelared(presionesmáximasymínimas,
caudalesyvelocidadesentuberías…)
– Distribucióndelfertilizanteenred
Calibración
Modelo hidráulico
EPANET
III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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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
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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
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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
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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
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CASO DE ESTUDIO
III Jornada sobre Gestión Eficiente del Agua de Riego
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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
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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
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Graciaspor su atención
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