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IV Jornadas de Ingeniería del Agua La precipitación y los procesos erosivos Córdoba, 21 y 22 de Octubre 2015 B.20. Extracción de agua subterránea con el mínimo coste. Aplicación a sistemas de riego por aspersión para maíz en España F Carrión, J Sanchez-Vizcaino; JI Córcoles, JM Tarjuelo MA Moreno. Centro Regional de Estudios del Agua (CREA) Universidad de Castilla-La Mancha, Campus universitario s/n 02071 Albacete . Resumen Se ha desarrollado en Matlab® una herramienta de ayuda a la toma de decisiones llamada DC-WAT (diseño para mínimo Coste del agua), que integra la herramienta PRESUD (diseño óptimo de subunidades de riego a presión) previamente desarrollada (Carrion et al 2013 y 2014). DC-WAT utiliza un enfoque holístico para optimizar el proceso de extracción de agua de un acuífero y su aplicación con sistemas de riego a presión teniendo en cuenta todos los factores que condicionan el proceso de forma integrada, desde la fuente de agua hasta el emisor. El objetivo es obtener el mínimo coste total de la aplicación de agua (C T ) (operación (Cop) + inversión (Ca)) por unidad de superficie de regada o de volumen bombeado de acuerdo al tipo de acuífero necesidades de agua de los cultivos y tarifas eléctricas durante la campaña de riegos. Se trata de una herramienta de ayuda en la toma de decisiones para la optimización de diseño de la ingeniería del riego presurizado adaptándola a las condiciones específicas de los costes de inversión y energía en cada país o región y proporciona información muy útil para mejorar la gestión del agua y la energía en el regadío, permitiendo a los usuarios identificar los componentes del coste de transportar agua desde la fuente hasta la entrada de la subunidad de riego y los de aplicación del agua en parcela con el sistema de riego. En este estudio se describe su aplicación a los sistemas fijos de riego por aspersión utilizando aguas subterráneas procedentes de dos tipos de acuífero (confinado y libre) para un cultivo de maíz en España. Los resultados muestran que el coste de bombear el agua desde la fuente hasta la entrada de la subunidad (C ws ) aumenta linealmente con el SWT y disminuye exponencialmente con S. Para los acuíferos estudiados C ws está condicionado principalmente por los valores de transitividad y el coste de inversión en el sondeo, que es del 20 al 150% más caro en el acuífero confinado que en libre en los casos estudiados. 1. Introduction El coste del sistema de riego depende del equipo y de su diseño, los materiales y el nivel de automatización. Este coste también está influenciado por otros factores como la forma, la disposición y el tamaño de la parcela, distancia de la fuente de agua a la parcela y necesidades de bombeo.

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IV Jornadas de Ingeniería del Agua La precipitación y los procesos erosivos Córdoba, 21 y 22 de Octubre 2015

B.20.

Extracción de agua subterránea con el mínimo coste. Aplicación a sistemas de riego por

aspersión para maíz en España

F Carrión, J Sanchez-Vizcaino; JI Córcoles, JM Tarjuelo MA Moreno. Centro Regional de Estudios del Agua (CREA)

Universidad de Castilla-La Mancha, Campus universitario s/n 02071 Albacete

.

Resumen

Se ha desarrollado en Matlab® una herramienta de ayuda a la toma de decisiones llamada DC-WAT (diseño para mínimo Coste del agua), que integra la herramienta PRESUD (diseño óptimo de subunidades de riego a presión) previamente desarrollada (Carrion et al 2013 y 2014). DC-WAT utiliza un enfoque holístico para optimizar el proceso de extracción de agua de un acuífero y su aplicación con sistemas de riego a presión teniendo en cuenta todos los factores que condicionan el proceso de forma integrada, desde la fuente de agua hasta el emisor. El objetivo es obtener el mínimo coste total de la aplicación de agua (CT) (operación (Cop) + inversión (Ca)) por unidad de superficie de regada o de volumen bombeado de acuerdo al tipo de acuífero necesidades de agua de los cultivos y tarifas eléctricas durante la campaña de riegos. Se trata de una herramienta de ayuda en la toma de decisiones para la optimización de diseño de la ingeniería del riego presurizado adaptándola a las condiciones específicas de los costes de inversión y energía en cada país o región y proporciona información muy útil para mejorar la gestión del agua y la energía en el regadío, permitiendo a los usuarios identificar los componentes del coste de transportar agua desde la fuente hasta la entrada de la subunidad de riego y los de aplicación del agua en parcela con el sistema de riego. En este estudio se describe su aplicación a los sistemas fijos de riego por aspersión utilizando aguas subterráneas procedentes de dos tipos de acuífero (confinado y libre) para un cultivo de maíz en España. Los resultados muestran que el coste de bombear el agua desde la fuente hasta la entrada de la subunidad (Cws) aumenta linealmente con el SWT y disminuye exponencialmente con S. Para los acuíferos estudiados Cws está condicionado principalmente por los valores de transitividad y el coste de inversión en el sondeo, que es del 20 al 150% más caro en el acuífero confinado que en libre en los casos estudiados.

1. Introduction

El coste del sistema de riego depende del equipo y de su diseño, los materiales y el nivel de automatización. Este coste también está influenciado por otros factores como la forma, la disposición y el tamaño de la parcela, distancia de la fuente de agua a la parcela y necesidades de bombeo.

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Muchos países dependen en gran medida de las aguas subterráneas como fuente de agua para la agricultura, con el 45% de las tierras de regadío utilizando aguas subterráneas en los Estados Unidos de América, el 58% en Irán, y el 67% en Argelia (UNESCO 2004). También hay regiones como Castilla-la Mancha donde cerca del 90% de las aguas utilizadas para regadío son de origen subterráneo. El coste de extracción de aguas subterráneas depende principalmente del tipo de acuífero y del nivel dinámico de bombeo. La amplia variedad de alternativas de diseño disponibles hace que sea necesaria para identificar el menor costo total, incluyendo los costos de inversión y operación del sistema en su conjuro, desde la fuente de agua hasta el emisor. Aunque hay muchas herramientas existentes ya en el mercado y en la comunidad de investigación que hacen diferentes aproximaciones, no se han encontrado referencias en la bibliografía de modelos o herramientas que tienen en cuenta todos estos parámetros simultáneamente que intervienen en el proceso de optimización de extracción y aplicación del agua de riego en su conjunto. El objetivo de este trabajo es desarrollar una herramienta de ayuda en la toma de decisiones llamada DC-WAT (Diseño para mínimo Coste del agua) con un enfoque holístico para optimizar el proceso de extracción de agua de un acuífero y su aplicación con sistemas de riego a presión, analizando el sistema de riego en su conjunto, desde la fuente de agua hasta el emisor, integrando los principales factores implicados en el proceso. El objetivo es minimizar el coste total de extracción de agua y la aplicación con el sistema de riego (CT) (inversión (Ca) + operación (Cop) por unidad de superficie de regadío según el tipo de acuífero, necesidades de agua de los cultivos y estructura de las tarifas eléctricas durante la campaña de riego. La herramienta se ha aplicado como ejemplo a un sistema de riego por aspersión fija que utilizan agua subterránea en dos tipos de acuíferos para un cultivo de maíz en España con el fin mostrar las potencialidades DC-WAT y evaluar los efectos de los parámetros como el nivel estático del agua en el acuífero (SWT), la superficie regada (S), el número de subunidades en que se divide la parcela (NS), marco de riego, o pluviometría media del sistema en el CT.

2. Methodology

La herramienta DC-WAT fue desarrollada utilizando MATLABTM

para optimizar el diseño y manejo de sistemas de riego a presión en su conjunto. Como se describe a lo largo de la metodología las principales novedades e innovaciones que aporta DC-WAT en la optimización del diseño de la ingeniería de riego se pueden resumir en:

Determina el tipo de bomba centrifuga a utilizar en base a la forma de sus curvas características, buscando el máximo rendimiento para las condiciones de presión y caudal con las que debe trabajar, teniendo en cuenta además las pérdidas de energía en los cables , normalmente no consideradas en este tipo de estudios, y las posibles oscilaciones en el nivel dinámico de bombeo durante la campaña de riegos

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Permite seleccionar el diseño y el manejo de la subunidad de riego a presión (aspersión o goteo) que conduce al mínimo CT (marco de riego, presión de trabajo, pluviometría, número y tamaño de las subunidades de riego, etc.)

Tienen en cuenta el tipo de acuífero a través de los principales parámetros que lo definen (tipo de sondeo, transitividad, etc.)

Tiene en cuenta la estructura real de las tarifas eléctricas para seleccionar la potencia a contratar con la compañía eléctrica y las horas de funcionamiento del sistema durante la campaña de riegos que conduce al coste de energía y de inversión mínimo.

2.1 Tipos de acuíferos estudiados y sus propiedades hidrogeológicas

El caudal específico q de un sondeo situado en un acuífero libre y en régimen permanente se puede estimar con la ecuación simplificada (1), y la profundidad saturada de acuífero perforado después del bombeo con la ecuación simplificada (2) (Custodio, E. y Llamas, M. R. 1983)

(1)

(2)

Donde q = caudal específico (m3día

-1m

-1), Q = caudal bombeado (m

3día

-1), dd = descenso

teórico en el pozo (m), T = transmisibidad del acuífero (m2 día

-1); Dpp = diámetro del

entubado del sondeo (m); R = radio del cono de influencia (m); Hs = espesor saturado del acuífero antes del bombeo (m) (con nivel estático del agua (SWL)).

El caudal específico q en un sondeo situado en un acuífero confinado en régimen permanente se puede estimar con la ecuación simplificada (3), y la profundidad saturada de acuífero perforado después del bombeo con la ecuación simplificada. (4)

(3)

(4)

El nivel dinámico (DL), es el nivel estático (SWT) más el descanso debido al bombeo (dd) (dd= Hs-h).

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Tabla 1. Resumen de datos hidrogeológicos medios considerados en los acuíferos utilizados para el estudio

Concepto HU 04-04 HU 08-29

Descenso estacional (Sd) (m) 5 5

T (m-2

day-1

)

Minimo 300 700

Medio 500 5,000

Maximo 700 16,000

R (m) 800 1,500

Profundidad

sondeo (Wd) (m)

para Q≤ 15 L s-1

SWT + 40 WPD(1)

+ 40

15<Q≤ 30 L s-1

SWT+ 50 WPD+ 50

30<Q≤ 60 L s-1

SWT+ 75 WPD+ 75

Q>60 L s-1

SWT+ 100 WPD+ 100

Profudidad saturada de acuifero antes

del bombeo Hs (m) Hs= Wd – SWT– Sd

(2) Hs= Wd –WPD

(2)

Profundidad de la bomba (Pd) (m) Pd= SWT+ Sd+ dd+ 15(3)

Diametro interno del entubado del

sondeo (Dwp) (m)

Dwp ≥ maximo diametro externo de la bomba

y/o de las bridas de la tuberia + 100 mm

Diametro de perforación (Dd) (mm) Dd ≥ Dwp + 2 x espesor del entubado + 50 mm

(1) WPD = zona impermeable superior en acuíferos confinados (tomaremos 350 m en este estudio). (2) dd = descenso teórico en el pozo (m) (tomaremos 35 m en este estudio) (3) Para asegurar una altura del agua por encima de la aspiración de la bomba

2.2 Función objetivo y variables de optimización

La Figura 1 resume el proceso de optimización implementado en la herramienta DC-WAT. Las variables de optimización son: el coeficiente de la curva característica de la bomba (c) (Moreno et al, 2009), los diámetros de las tuberías de bombeo (Dp), y de distribución (D). Los resultados de la optimización del diseño de subunidades (longitud y diámetro de lateral y terciaria, presión en el punto de entrada, etc., que conducen a un coste mínimo de la subunidad), obtenidos con la herramienta PRESSUD (Carrion et al. 2014), se han incorporados como primer paso del proceso de optimización (Tabla 3 y 4 como se verá más adelante). El proceso de optimización se llevó a cabo utilizando el Método Simplex Downhill (Nelder y Mead, 1965), cuyo objetivo es minimizar el costo total.

MIN(Ca + Cm + Ce) (5) donde Ca = coste anual de inversión, Cm = Coste anual de mantenimiento, y Ce = coste anual de energía.

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Fig 1. Diagrama del proceso de optimización

2.3 Los costes de inversión

Los costes de inversión (Ci) considerados fueron: la perforación y el entubado del sondeo, la bomba, el cableado eléctrico y transformador, las tuberías y los costes de montaje (laterales, terciarias y tuberías de distribución (PVC), y tubería de bombeo (acero), aspersores, tubos de subida, apertura y cierre de zanjas, válvulas hidráulicas con un regulador de presión y limitador de caudal para cada subunidad de riego, el sistema de automatización con un controlador lógico programable (PLC) y los cables de baja tensión y accesorios.

Carrión et al. (2013) obtuvieron, para el diseño optimizado de subunidades de riego por aspersión permanente con coste mínimo, en función del tamaño de la subunidad para un cultivo de maíz, los costes de las tablas 2, 3 y 4).

Figure 2. Diagram of the optimization process in COSTWAT tool

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Tabla 2. Valores de los diferentes parámetros relacionados con el sistema de riego por aspersión considerados en este estudio

Marco aspersores

(m x m)

ha (kPa)

CUCs (%)

a (%)

EDa (%)

Pef (%)

Ea (%)

Pms (mm h

-1)

Diametror de

boquillas (mm)

Rg (m

3ha

-

1yr

-1)

18 x 18 300 85 80 84 92 77 5.90 4,8+2.4 8,249

15 x 15 350 90 80 89 92 82 8.00 4,4+2.4 7,766

ha = Presión de trabajo media = presión media en la subunidad (kPa); Pms=qa (ss sl)-1

pluviometria media del sitema (mm h-1

); qa = caudal medio en la subunidad (L h-1

); ss= separación aspersores en el lateral (m); sl= separación entre laterales (m)

Tabla 3. Anualidad coste de inversión (Ca) de una subunidad de riego por aspersión permanente con espaciamiento 18m x 18m para CT mínimo (Carrión et al., 2014) en función del tamaño de la subunidad, incluyendo el diámetro y la longitud de las tuberías laterales y terciaria, y los valores de H0, EU, Δq y Δh.

Sperficie de

subunidad (ha)

Lonmgitud de lateral

(m)

Longitud de terciaria (m)

Ca (€ ha

-1yr

-

1)

H0 (m)

EU (%)

Δq (%)

Δh (%)

Diametro de laterar (interno)

(mm) Diametro de terciaria

(interno) (mm)

50 (46.4) 140

(131.8) 160

(150.6)

18m x 18m, ha= 300 kPa and Pms= 5.9 mm h-1

1.56 198 54 86.4 35 95.9 4.2 8.4

2.33 198 90 87.8 35.1 95.9 4.4 8.8

3.11 198 126 88.6 35.4 95.7 4.7 9.5

3.89 198 162 89.0 35.8 95.5 5.4 10.8

4.67 198 198 89.3 36.3 95.3 6.3 12.8

5.44 198 234 89.5 37.1 94.9 7.7 15.5

6.22 198 270 94.0 36.6 95.1 6.9 14.0

7.00 198 306 94.2 37.2 94.8 8.1 16.4

7.78 198 342 94.3 38.0 94.4 9.5 19.4 H0 = presion requerid a la entrada de la subunidad (m); EU= Uniformiodad de emission de los aspersores (Keller and Bliesner 1990); Δq = diferencia de caudal entre aspersores de la subunidad (% of qa); Δh = diferencia de presión en la subunidad(% of ha); ha = presión media en la subunidad (m).

Tabla 4. Anualidad coste de inversión (Ca) de una subunidad de riego por aspersión permanente con espaciamiento 15m x 15m para CT mínimo (Carrión et al., 2014) en función del tamaño de la subunidad, incluyendo el diámetro y la longitud de las tuberías laterales y terciaria, y los valores de H0, EU, Δq y Δh.

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Subunit area (ha)

Lateral length (m)

Manifold length (m) Ca

(€ ha-

1Y

-1)

H0 (m)

EU (%)

Δq (%)

Δh (%)

Lateral external (inner)

diameter (mm) Manifold external

(inner) diameter (mm)

50 (46.4) 140

(131.8) 160

(150.6)

15m x 15m sprinkler spacing, ha= 350 kPa and ARa= 8.0 mm h-1

1,26 195 45 110.9 40.3 95.9 4.3 8.6

1,89 195 75 112.4 40.5 95.9 4.4 8.9

2,52 195 105 113.2 40.7 95.8 4.7 9.6

3,15 195 135 113.6 41.1 95.6 5.3 10.7

3,78 195 165 113.9 41.6 95.4 6.1 12.3

4,41 195 195 114.1 42.3 95.0 7.3 14.8

5,04 195 225 118.8 41.9 95.3 6.6 13.3

5,67 195 255 119.0 42.5 95.0 7.6 15.4

6,3 195 285 119.1 43.3 94.6 8.8 17.9

2.4 Costes de la energía

Los costes de operación anuales (Cop) se pueden calcular con las ecuaciones. (10) y (11).

Cop = Acceso a la potencia + consume de energía (10)

ijPOtNPaNC ij

12

1i

k

1j ipij

12

1i

k

1j ipop (11)

donde Np = potencia absorbida para la aplicación del agua de riego (kW); Ot = tiempo de operación mensual de la bomba (h); Pa = precio de acceso a la potencia (€ kW

-1 mes

-1); P =

precio de la energía (€ kW-1

h-1

); i y j se refieren al mes y los diferentes períodos tarifarios de la energía (k), respectivamente.

El Np se calculó de acuerdo a la presión (H, en m) y el caudal (Q0s, en m3 s

-1) necesarios

para el buen funcionamiento de la subunidad de riego por aspersión más desfavorable:

p

0s

pE

H.Q.9,81N (12)

donde Ep = rendimiento del sistema de bobeo.

La altura de presión necesaria se obtiene de la ecuación (13):

H=DL+hf+hs+Hsu (13)

Donde Hsu = presión requerido en la entrada de la válvula situada en el origen de la subunidad, igual al valor H0 de las Tablas 7 y 8 aumentado en 3 m para considerar las

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pérdidas de carga en la válvula, DL = nivel dinámico de bombeo, hf y hs = perdidas de carga por rozamiento (calculadas con la ecuación de darcy-Weisbach) y singulares en las tuberías, consideradas como un 15% de las de rozamiento.

El número de horas de funcionamiento al mes (Ot) se calculó a partir de la distribución mensual de las necesidades brutas de agua de riego (Rg=Rn Ea

-1) (Tabla 5) y el caudal óptimo (Q) obtenido

en el proceso de optimización.

Tabla 5. Distribución mensual de las necesidades netas de agua de riego (Rn) para el maíz en el área de Albacete.

Cultivo Necesidades netas de riego mensuales (m

3 ha

-1)

Abril Mayo Junio Julio Augosto Septiembre Anual (Rn)

Maiz 113 580 1,097 2,112 2,058 540 6,500

3. Resultados 3.1. Determinación del coste del agua (Cws). El coste de agua (Cws) en este estudio se define como el coste de bombeo de agua desde la fuente hasta el origen de la subunidad de riego, incluyendo los costes de inversión y operación, sin tener en cuenta la presión de la requerida en la entrada de la subunidad de riego. Las Figuras 2 a y b muestran la relación entre Cws y nivel estático SWT en un acuífero libre para una parcela de 20 ha divididas en 12 subunidades (1,66 ha por subunidad) con marco 18x18 m, y para 15 subunidades (1,33 ha por subunidad) con 15x15 m. En este proceso, el coste de la energía representa el 52% de Cws para SWT = 20 m y 72% para SWT = 100 m, con una necesidad de potencia de 29 kW y 60 respectivamente.

Las Figuras 2 c y d muestran la relación entre Cws y el área de la parcela regada en un acuífero libre. Los resultados muestran que Cws disminuye exponencialmente con el área de la parcela, hasta cerca de 40 ha, aumentando ligeramente para áreas más grandes (Fig. 2c y d), y con pequeñas diferencias causadas por el marco de riego. El aumento de Cws para los mayores tamaños de parcela es debido al gran aumento en del coste de energía al aumentar el caudal, como se ve en la Figura 8. El Cws más alto por unidad de área regada para parcelas menores de 15 ha es debido al gran peso de los costes del sondeo y la línea eléctrica.

Llama la atención que el Cws por unidad e superficie regada sea menor en marco 15x15 que en 18x18 (Fig. 2c) y ocurra lo contrario cuando el Cws se mide por unidad de volumen (Fig. 4d). La razón está en la diferente eficiencia de riego ya que cuando se mide por unidad de superficie, en marco 15x15 hay que aplicar 7.766 m

3 ha

-1 año

-1 y en 18x18 son

necesarios 8.249 m3 ha

-1 año

-1 (Tabla 2). El coste por unidad de volumen es mayor en el

marco 15x15, con Pms= 8,0 mm h-1

trabajando a 350 kPa que con marco 18x18 con Pms= 5,9 mm h

-1 trabajando a 300 kPa pues el primero requiere mayor inversión, por mayor

caudal (Pms multiplicado por el área de la parcela a regar) y mayor presión.

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(a) (b)

(c) (d)

Figura 2. Coste de transporte del agua desde la fuente hasta la entrada de la subunidad (Cws), para un cultivo de maíz en un acuífero libre, con marcos de riego 18x18 m y 15x15m y distintas pluviometrías medias del sistema (P), para: (a) y (b), una parcela de 20 ha, en función del nivel estático en el acuífero (SWT); y (c) y (d) de la superficie de regada , para un SWT = 60m, medido tanto por unidad de área regada (a) y (c) como por unidad de volumen de agua bombeada ((b) y (d). 3.2 Efecto del número de subunidades (NS) en el coste total (CT)

En el marco15x15, el CT mínimo se obtiene para 15 subunidades y en el 18x18 para de 12 subunidades (resultados no mostrados), lo que permite el uso de la energía horas valle (P3) y llano (P2) horas, quedando además suficientes horas disponibles para el riego cuando sea necesario recuperar las horas perdidas debido a averías, pero sin consumir energía durante el período punta (P1).

3.3 Efecto de la superficie de riego (S) en el coste total (CT)

Los resultados (Fig.3) indican que la CT más bajo se obtuvo con el marco 18 x 18, con Pms = 5,9 mm h

-1, aunque las diferencias son pequeñas con el marco 15x15, y aún menores

cuando aumenta el SWT.

400

500

600

700

800

900

1000

0 20 40 60 80 100

Co

ste

de

l a

gu

a(€

ha

-1a

ño

-1)

SWT(m)

18x18 ARa 5.9

18x18 ARa 6.33

15x15 ARa 8

5

6

7

8

9

10

11

12

13

0 20 40 60 80 100

Co

ste

de

l a

gu

a (

ce

nt €

m-3

)

SWT(m)

18x18 ARa 5.9

18x18 ARa 6.33

15x15 ARa 8

700

750

800

850

900

950

1000

1050

0 10 20 30 40 50 60 70

Co

ste

del ag

ua(€

ha

-1 a

ño

-1)

Area de parcela (ha)

18x18 ARa 5.9

18x18 ARa 6.33

15x15 ARa 8

8,0

8,5

9,0

9,5

10,0

10,5

11,0

11,5

12,0

12,5

13,0

0 10 20 30 40 50 60 70

Co

ste

de

l a

gu

a(c

en

t €

m-3

)

Area de aprcela (ha)

18x18 ARa 5.9

18x18 ARa 6.33

15x15 ARa 8

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Fig. 3. Evolución del CT con el área de la parcela para los distintos marcos de riego y SWT estudiados, para un acuífero libre , usando 12 subunidades en marco 18x18 y 15 subunidades en marco 15x15.

3.4 Componentes del CT en función del Cws

En la Figura 4 se muestra la descomposición del CT en sus componentes: coste del agua (Cws), coste de inversión más mantenimiento en la subunidad (Cas + Cms), y coste de energía para dar la presión (Hsu) necesaria al agua a la entrada de la subunidad (Ces), para distintos SWT, en una parcela de 20 hectáreas dividida en 12 subunidades para marco 18 x 18 (1,66 ha) y 15 subunidades para marco 15 x 15 (1,33 ha), en el acuífero libre.

Figura 4 Descomposición del CT en sus componentes (Cws, Cas + Cms, Ces), para distintos SWT, en una parcela de 20 ha con 12 subunidades para marco 18 x 18 (1,66 ha) y 15 subunidades para marco 15 x 15 (1,33 ha), en el acuífero libre

Los resultados ponen de manifiesto el gran peso de Cws en CT y su gran dependencia del SWT, siendo prácticamente despreciables las diferencias entre marcos de riego, presiones

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de trabajo y Pms, aunque la solución de menor CT es para el marco 18x18 con ARa= 5.9 mm h

-1.

En todos los casos analizados, el coste de la energía (Ce) fue el componente más importante del CT (entre 60 y 72% para una parcela de 20 ha).

3.5. Comparación de acuífero libre y confinado.

Es importante señalar que el CT mínimo está muy influenciada por el tamaño de entubado del sondeo según los intervalos de diámetro de perforación disponibles (cada 50 mm). Así, en algunos casos puede estar justificado utilizar tuberías de bombeo de diámetro más pequeño para evitar el aumento del diámetro del sondeo a pesar del aumento de los costes de energía que eso supone. Esta es otra importante contribución de la herramienta DC-WAT que no es fácil de identificar sin un análisis integral del proceso. Las diferencias en Ca son significativas entre los dos tipos de acuíferos, con valores más altos en acuíferos confinados (que van desde 20% a 150%) (Fig. 5a) ya que en este estudio se consideró un valor de profundidad impermeable en la parte superior de los acuíferos confinados (WPD) fija de 350 m. Los valores de Ca disminuyen exponencialmente cuando aumenta el área regada, aunque una parcela más grande requiere mayor caudal y por lo tanto un mayor diámetro de perforación y profundidad de sondeo, los cuales dependen de Q, SWT y WPD (Tabla 1).

Figura. 5. Comparación entre acuífero libre y confinado para marco 18 x 18 con Pms = 6,33 mm h

-1 y SWL = 60 m con respecto a: a) Ca; b) Ce ; y c) CT.

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4. Conclusions

Para los casos de sistemas de riego por aspersión estudiados, la energía representa hasta el 70% del coste total de la aplicación de, desde el acuífero hasta el aspersor, por lo tanto, es muy importante optimizar la selección y el rendimiento de la bomba, adaptándola al diseño y manejo del sistema de riego a los períodos tarifarios de la energía durante la campaña de riegos. Esto indica la necesidad de desarrollar herramientas y modelos como DC-WAT como ayuda en la toma de decisiones para optimizar el manejo del agua y la energía en el regadío.

Para los tipos de acuíferos estudiados, el coste del agua (Cws) (coste de bombeo del agua desde la fuente a la entrada de la subunidad de riego) está condicionado principalmente por los valores de transitividad y el coste de inversión en el sondeo, que es de un 20 a 150% más caro en los acuíferos confinados de que en los acuíferos libres estudiados. En algunos casos resulta más interesante utilizar tuberías de bombeo de diámetro más pequeño para evitar el aumento del diámetro del sondeo a pesar del aumento de los costos de energía que eso conlleva.

La herramienta DC-WAT desarrollada para la optimización de diseño y manejo de riego a presión (aspersión y goteo) es útil para las condiciones específicas de inversión y coste de la energía en cada país o región para determinar el tipo y tamaño óptimo de la bomba, así como de las tuberías de bombeo y distribución, junto con óptimo dimensionamiento la subunidad de riego para las condiciones específicas de una parcela de regadío. También es una valiosa herramienta para ser transferida a los Servicios de Asesoramiento al Regante (SAR) para ayudar a los agricultores y técnicos en el diseño y dimensionamiento de sus sistemas de riego presurizado.

5. Agradecimientos Los autores desean expresar su agradecimiento a la Consejería de Educación, Cultura y Deporte de la JCCM, por la financiación del proyecto PEII-2014-011-P y al Ministerio de Educación y Ciencia (MEC) español, por la financiación de los proyectos AGL2011-30328-C02-01 y AGL2014-59747-C2-1-R (Co-financiados por el FEDER).

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