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NOVIEMBRE 16, 17 y 18 www.CONGRESOCIP2017.com

ALTERNATIVAS PARA REDUCIR EL CONSUMO DEL AGUA Y ENERGÍA EN PROYECTOS DE RIEGO Edmar José Scaloppi www.congresocip2017.com

INTRODUCCIÓN Las previsiones preocupantes de la progresiva escasez del agua y aumento en el costo de energía deben determinar cambios significativos en el riego practicado en muchas regiones. El riego utiliza cerca de 70% del agua dulce del mundo. En algunos países, como India y China, el consumo puede llegar a 90%. Muchos regiones ya sufren escasez del agua. Algunos analistas ambientales admiten que la escasez afecta 40% de las personas en diferentes regiones del mundo. www.congresocip2017.com

En muchos países, ya se practica la transposición de bacías hidrográficas ya asegurar el fornecimiento del agua en regiones que sufren escasez frecuente. Según la FAO, hasta 2025 1,8 billón de personas estarán viviendo en regiones con escasez absoluta del agua. Con muchas previsiones catastróficas la sociedad no puede aceptar niveles insatisfactorios de desempeño de los proyectos del riego. Por lo tanto, mejorar el desempeño y asegurar la sustentabilidad en riego se traduce por producir alimentos, fibras vegetales y energía renovable con eficiencia, empleando cantidades moderadas del agua y energía sin comprometer la calidad del medio ambiente. www.congresocip2017.com

Ese es el desafío actual para asegurar la continuidad de la aplicación de un recurso indispensable a la producción agrícola. No se debe olvidar que el agua es un bien público y, en escenarios de escasez con emergencia, el riego no debe ser priorizado y si el consumo humano y de animales. Así, no esta prevista ninguna indemnización a los agricultores muchas veces forzados a interrumpir sus cultivos. Las imágenes siguientes pueden ilustrar de una forma dramática el problema de escasez del agua en locales previsibles o mismo considerados improbables. www.congresocip2017.com

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El riego utiliza grandes cantidades del agua (entre 40 y 70 m3/ha por día en proyectos bien diseñados y manejados). Así, una reducción de solamente 10% en 1 hectárea regado podría abastecer cerca de 30 a 50 personas. Aún, según la FAO, una reducción de 10% en el consumo en la agricultura podría abastecer el doble de la población mundial. El problema es que la cantidad del agua que debe ser incorporada en el suelo es variable en función del crecimiento de las raíces de los cultivos. Así, la determinación precisa de «cuanto regar» es un desafío constante para los agricultores. www.congresocip2017.com

Todavía, se puede recomendar algunos procedimientos que conducen a una reducción en el consumo del agua y energía, sin promover una reducción significativa en la producción. Estas recomendaciones pueden ser empleadas a los principales sistemas de riego, conforme serán demostrados en secuencia: www.congresocip2017.com

Riego por surcos www.congresocip2017.com

Riego por aspersión pivote central www.congresocip2017.com

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Riego por aspersión convencional www.congresocip2017.com

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Riego localizado por goteo www.congresocip2017.com

ALTERNATIVAS PARA REDUCCIÓN DEL AGUA EN PROYECTOS DEL RIEGO La primera orientación se resume en establecer criterios técnicos adecuados para el diseño y el manejo. Además, el proyectista puede conducir el diseño de manera a impedir que el agricultor logre aplicar un exceso del agua, o sea, el diseño no permite oportunidad para desperdicios. Esa medida debe desaprobar diseños que conducen a una aplicación excesiva del agua y un consumo desnecesario de energía. Una forma simple de ejecutar esa recomendación será presentada en seguida: www.congresocip2017.com

Ejemplo de dotación del agua y turno de riego durante el desarrollo de un cultivo genérico. Crecim. 20 40 60 80 100 Final Gasto 1,6 2,0 2,4 2,8 3,6 4,0 3,2 Raíces 6 9 15 21 27 30 Lamina Turno 4 5 8 Nota: Crecimiento (%), gasto del agua (mm/día), profundidad raíces (cm), lamina (mm), turno (días).

Esta información todavía establece un limite superior del consumo que ahora debe ser racionalizado a nivel local por otros procedimientos que vamos aclarar en seguida: Reducir el caudal de bombeo a un valor abajo de la demanda máxima teniendo en cuenta utilizar el suelo como un reservatorio del agua disponible para los cultivos. Esta alternativa debe reducir tanto el consumo del agua cuanto de energía. www.congresocip2017.com

Consumo hídrico en el período crítico = 4 mm/d Capacidad de bombeo = 3,2 mm/d (80% de 4 mm/d) Déficit en capacidad de bombeo = 4 – 3,2 = 0,8 mm/d Capacidad del agua disponible en el suelo = 30 mm Período en que el agua en el suelo puede completar la demanda hídrica del cultivo = 30/0,8 = 38 días. Así, suponiendo que el período crítico empieza con 30 mm del agua disponible en el suelo (proveniente de lluvia y/o riego) no ocurrirá déficit hídrico durante 38 días del período crítico. www.congresocip2017.com

Efic. Aplicación = agua disponible / agua aplicada Flexibilizar criterios técnicos en la evaluación del desempeño del sistema de riego, tolerándose áreas con una intencional deficiencia hídrica. Esas áreas pueden ser muy efectivas para almacenar el agua de lluvias. Aumentar la eficiencia de aplicación y de almacenamiento del agua, definidos por: Efic. Aplicación = agua disponible / agua aplicada Efic. Almacenamiento = agua disponible / agua requerida www.congresocip2017.com

Porcentaje de la área regada 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Profundidad efectiva de raíces

UNIFORMIDAD DE DISTRIBUCIÓN ADECUADA COM APLICACIÓN LIMITADA DE AGUA déficit Eficiencia de aplicación máxima Eficiencia de almacenamiento moderada

UNIFORMIDAD DE DISTRIBUCIÓN ADECUADA COM APLICACIÓN EXCESIVA DE AGUA exceso Eficiencia de aplicación moderada Eficiencia de almacenamiento máxima

UNIFORMIDAD DE DISTRIBUCIÓN ADECUADA COM APLICACIÓN ADECUADA DE AGUA déficit exceso Eficiencia de aplicación elevada Eficiencia de almacenamiento elevada

Adoptar índices complementares en la evaluación del sistema de riego, como la eficiencia del uso del agua (producción por unidad del agua aplicada). Existe una tendencia en muchos cultivos (como granos, semillas, frutales, tubérculos, raíces, colmos) de aumentar la producción por unidad del agua aplicada en condiciones de riego deficitario, conforme revelan los accesos: Deficit Irrigation Practices. 2000. Water Reports 22, FAO. Acceso: http://www.fao.org/docrep/004/y3655e/y3655e00.htm http://www.cropwat.agrif.bg.ac.rs/content/files/Deficit_irrigation_methods-Management_Practices_for_Horticulture_and_Viticulture.pdf www.congresocip2017.com

Estadio Germin. Crescim. Floresc. Fructif. Maturac. λ 0,12 0,6 0,18 Considerar la sensibilidad de la producción a deficiencia del agua en diferentes periodos fenológicos de la planta, o sea, alocar racionalmente una cantidad escasa del agua. Por ejemplo, la sensibilidad del sorgo en grano es representada en la tabla siguiente (Howell & Hiller, 1975): Estadio Germin. Crescim. Floresc. Fructif. Maturac. λ 0,12 0,6 0,18 Eses valores serán aplicados en la función de producción: Y/Yo = π (E/Eo)λ Y – producción obtenida con la dotación limitada E, Yo – producción obtenida con la dotación adecuada Eo, π – multiplicador, λ – sensibilidad de la producción de granos. www.congresocip2017.com

Suponiendo E = 252 mm y Eo = 360 mm (E/Eo = 0,7) Fases Germin Cresc. Flor. Fructif. Matur. Ciclo Aplicación con reducción proporcional en cada fase Eo-mm 40 80 120 360 λ 0,12 0,6 0,18 E-mm 28 56 84 252 (E/Eo)λ 1 0,96 0,8 0,94 0,72 Aplicación racional de acuerdo con la sensibilidad 20 50 62 0,95 0,91 Conclusión: una reducción de 30% del agua resultó en una reducción de 9% en la producción de granos del sorgo. www.congresocip2017.com

Alternativas aplicables en riego por aspersión: Ajustar las boquillas de los aspersores y la presión para obtener una distribución satisfactoria del agua. Por ejemplo: Carga manométrica (m) = 6,5 x diámetro de las boquillas (mm) Evitar la operación en condiciones de vientos fuertes. Elegir cultivos que ocupan totalmente la superficie del suelo. Reducir la razón de aplicación del agua para evitar el escurrimiento superficial y erosión. www.congresocip2017.com

Alternativas aplicables en riego por surcos: Elegir suelos más arcillosos y topografías planas. Eliminar las pérdidas del agua en la extremidad final del surcos empleando diques. Reducir las pérdidas del agua por percolación no permitiendo surcos mui largos. Aproximar las líneas de siembra a los surcos llegando hasta coincidirla después de reducir la razón de avance. Adoptar el riego en surcos alternados. www.congresocip2017.com

Riego por surcos www.congresocip2017.com

Alternativas aplicables en riego localizado: Elegir microtuberias que operan con menores presiones que los goteros con labirinto. Localizar la aplicación del agua en locales con mayor densidad radicular. Promover inspecciones frecuentes del riego en campo. Prevenir la obstrucción de los emisores (goteros) a través de un eficiente sistema de filtración del agua. Ejecutar una evaluación sistemática del sistema. www.congresocip2017.com

ALTERNATIVAS PARA REDUCCIÓN DEL CONSUMO DE ENERGIA EN PROYECTOS DE RIEGO El consumo de energía es determinado por la ecuación: E = V P/ρ E - consumo de energía, kJ, V - volumen bombeado, m3, P - presión en la salida de la bomba, kPa, ρ – rendimiento del bombeo, decimal y sin dimensión. En accionamientos eléctricos : kWh = kJ/3600 En accionamientos diesel: Litros = kJ/36.000 www.congresocip2017.com

Reducir el volumen bombeado. Reducir la presión. La ecuación muestra que existen 3 alternativas para reducir el consumo de energía en riego: Reducir el volumen bombeado. Reducir la presión. Aumentar el rendimiento operacional (motor, bomba, transmisión y adoptar inversores de frecuencia en áreas con variación topográfica). www.congresocip2017.com

En general, adoptar las siguientes alternativas: Emplear procedimientos de diseño y manejo presuponiendo alguna deficiencia intencional del agua. Elegir sistemas de riego sin ninguna presurización. Asociar motor y bomba muy bien ajustados con transmisión directa del eje del motor a la bomba. Elegir siempre el accionamiento por energía eléctrica (más confiable y menor costo fijo y variable). Incluir la operación nocturna para ampliar el período de bombeo y reducir la potencia del motor. www.congresocip2017.com

Reducir la presión de operación en los aplicadores del agua (aspersores o emisores) y la perdida de carga en tuberías y accesorios. En aspersión, emplear aspersores pequeños, una boquilla, bajo caudal, baja intensidad de precipitación, pequeño consumo de energía. En este caso, existe un beneficio ambiental, una vez que la precipitación no ultrapasa 4 mm/h, eliminando cualquier posibilidad de escurrimiento superficial en casi todos los tipos de suelos y condiciones topográficas. En riego localizado, adoptar microtuberias con menor potencial de obstrucción y baja presión operacional. www.congresocip2017.com

¡GRACIAS POR SU ATENCIÓN! Ing. Edmar José Scaloppi Ph.D. en Ingeniería del Riego edmar@fca.unesp.br www.congresocip2017.com

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