Micro-irrigación de cultivos con sistemas fotovoltaicos

Naum Fraidenraich

MICRO-IRRIGACIÓN DE CULTIVOS

CON SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Primera edición

Enero, 2012

Lima - Perú

© Naum Fraidenraich

PROYECTO LIBRO DIGITAL

PLD 0500

Editor: Víctor López Guzmán

http://www.guzlop-editoras.com/guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlopstertwitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348Lima - Perú

PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)

El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados.

Un libro digital, también conocido como e-book, eBook, ecolibro o libro electrónico, es una versión electrónica de la digitalización y diagramación de un libro que originariamente es editado para ser impreso en papel y que puede encontrarse en internet o en CD-ROM. Por, lo tanto, no reemplaza al libro impreso.

Entre las ventajas del libro digital se tienen:• su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad),• su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica),• su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural),• su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento),• su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investiga-ción de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras.

Algunos objetivos que esperamos alcanzar:• Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital.• Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta.• Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías.• El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente.• E l pe r sona l docente jugará un r o l de tu to r, f ac i l i t ador y conductor de p r oyec tos

de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.

En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.

Lima - Perú, enero del 2011

“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor

GRUPO FAEGRUPO FAE

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

NAUM FRAIDENRAICH

FAEGRUPO

GRUPO DE PESQUISA EM FONTESALTERNATIVAS DE ENERGIA

MICROMICRO--IRRIGACIÓN DE CULTIVOS CON IRRIGACIÓN DE CULTIVOS CON SISTEMAS FOTOVOLTAICOSSISTEMAS FOTOVOLTAICOS

SUMARIOSUMARIO

OBJETIVOOBJETIVOANTECEDENTES SOBRE SISTEMAS ANTECEDENTES SOBRE SISTEMAS DE IRRIGACIÓN FV E CONVENCIONAL EN DE IRRIGACIÓN FV E CONVENCIONAL EN EL NE DE BRASILEL NE DE BRASILDEFINICION DEL PROBLEMADEFINICION DEL PROBLEMAMICROIRRIGAÇÃO: PROBLEMAS E MICROIRRIGAÇÃO: PROBLEMAS E ALTERNATIVASALTERNATIVAS

IRRIGACIÓN DE CULTIVOS CON IRRIGACIÓN DE CULTIVOS CON SISTEMAS FOTOVOLTAICOSSISTEMAS FOTOVOLTAICOS

OBJETIVO OBJETIVO

ANALISAR LA VIABILIDAD DE OPCIONES ANALISAR LA VIABILIDAD DE OPCIONES TÉCNICAS ADECUADAS A LASTÉCNICAS ADECUADAS A LASPOSIBILIDADES DEL PEQUEÑOPOSIBILIDADES DEL PEQUEÑOPRODUCTOR RURAL DE LA REGIÓNPRODUCTOR RURAL DE LA REGIÓNSEMIÁRIDA DEL NORDESTE DE BRASILSEMIÁRIDA DEL NORDESTE DE BRASIL

ANTECEDENTES SOBRE ANTECEDENTES SOBRE SISTEMAS DE IRRIGACIÓN SISTEMAS DE IRRIGACIÓN

EM ESTADOS DEL EM ESTADOS DEL NORDESTE NORDESTE -- AÑOS 80AÑOS 80

LOCALIDAD: CAICÓ EN EL ESTADOLOCALIDAD: CAICÓ EN EL ESTADODE RIO GRANDE DEL NORTEDE RIO GRANDE DEL NORTE

LOCALIDAD: CAICÓ LOCALIDAD: CAICÓ ESTADO DE RIO GRANDE DEL NORTEESTADO DE RIO GRANDE DEL NORTE

• CULTIVO: COCO, NARANJA Y PIÑA CULTIVO: COCO, NARANJA Y PIÑA

•• VOLUMEN DE AGUA, 50 M3/DIAVOLUMEN DE AGUA, 50 M3/DIA

•• GENERADOR, PV 600 GENERADOR, PV 600 WpWp

•• SUPERFICIE IRRIGADA, 0,8 haSUPERFICIE IRRIGADA, 0,8 ha

•• ALTURA MANOMÉTRICA 20 mALTURA MANOMÉTRICA 20 m

CAICÓ CAICÓ

ESTADO DE RIO GRANDE DEL NORTEESTADO DE RIO GRANDE DEL NORTE

DIFUSIÓN DE LA TECNOLOGIA DE DIFUSIÓN DE LA TECNOLOGIA DE BOMBEO FOTOVOLTAICOBOMBEO FOTOVOLTAICO

USO EXTENSIVO DEL BOMBEO FOTOVOLTAICO PARA

RESIDENCIAS RURALES, BEBEDEROS PARA RESIDENCIAS RURALES, BEBEDEROS PARA ANIMALES Y EN ESPECIALANIMALES Y EN ESPECIAL

SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUAAGUA

DIFUSIÓN DE LA TECNOLOGIA DE DIFUSIÓN DE LA TECNOLOGIA DE BOMBEO FOTOVOLTAICOBOMBEO FOTOVOLTAICO

PROGRAMA PRODEEMPROGRAMA PRODEEM

DURANTE LAS DIVERSAS FASES DEL DURANTE LAS DIVERSAS FASES DEL PROGRAMA FUERON INSTALADOSPROGRAMA FUERON INSTALADOS

24492449 SISTEMASSISTEMAS

COM UMA POTENCIA DE 1355 COM UMA POTENCIA DE 1355 kWpkWp

PARTE IMPORTANTE DE LOS SISTEMAS FUERON PARTE IMPORTANTE DE LOS SISTEMAS FUERON INSTALADOS EN EL NORDESTEINSTALADOS EN EL NORDESTE

•• REDUCCIÓN DE PRECIOSREDUCCIÓN DE PRECIOS

•• AUMENTO DE EFICIENCIAAUMENTO DE EFICIENCIA

•• MAYOR VARIEDAD DE EQUIPAMIENTOSMAYOR VARIEDAD DE EQUIPAMIENTOS

EM TÉRMINOS DE POTENCIA , EM TÉRMINOS DE POTENCIA ,

CARACTERÍSTICAS Y RENDIMIENTOSCARACTERÍSTICAS Y RENDIMIENTOS

FACTORES FAVORABLESFACTORES FAVORABLES EMEMRELACIÓN A LA TECNOLOGIA DE RELACIÓN A LA TECNOLOGIA DE SISTEMAS DE BOMBEO PVSISTEMAS DE BOMBEO PV

SISTEMAS DE IRRIGACIÓN SISTEMAS DE IRRIGACIÓN CONVENCIONAL EM EL NORDESTE CONVENCIONAL EM EL NORDESTE

DE BRASILDE BRASIL

LaLa agricultura irrigada es bastante agricultura irrigada es bastante recienterecienteen laen la región región

Los primerosLos primeros perímetros irrigados perímetros irrigados fueronfueronimplantados implantados en lasen las décadas décadas deldel 70 y 80 por 70 y 80 por la la “Companhia De Desenvolvimento Do Vale “Companhia De Desenvolvimento Do Vale Do São Francisco” Do São Francisco” en las ciudadesen las ciudades de de Petrolina (Pe) y Juazeiro (Ba)Petrolina (Pe) y Juazeiro (Ba)

IRRIGACIÓN EN IRRIGACIÓN EN EL VALLE DEL EL VALLE DEL

RIO SÃO RIO SÃO FRANCISCOFRANCISCO

EVOLUCIÓN DE LA IRRIGACION EM EVOLUCIÓN DE LA IRRIGACION EM BRASIL (miles de ha)BRASIL (miles de ha)

NordesteBrasilPeriodo

6633149Hasta 20014282950Hasta 19995682870Hasta 1998

-2600Hasta 1995-2700Hasta 1990

261,41600Hasta 1980116796Hasta 19700,164Hasta 1950

Produtor ruralProdutor rural

Experienciasde irrigación con sistemas fotovoltaicos

Experiencias de irrigación consistemas convencionales

Tecnologia de bombeo fotovoltaico

Problemática de Problemática de la la regiónregión semiáridasemiárida

EL ABASTECIMIENTO DE AGUA Y DE EL ABASTECIMIENTO DE AGUA Y DE

ENERGÍA ESTÁN ENTRE LOS ENERGÍA ESTÁN ENTRE LOS

GRANDES PROBLEMAS DE LA GRANDES PROBLEMAS DE LA

REGIÓNREGIÓN

POBLACIÓN COM ENERGIA ELÉTRICAPOBLACIÓN COM ENERGIA ELÉTRICA(AÑO 2000(AÑO 2000))

69,0269,0299,1099,1093,4893,48BRASILBRASIL60,6960,6998,1498,1486,5586,55NORDESTENORDESTE

(%)(%)(%)(%)(%)(%)

REGIÓN REGIÓN RURALRURAL

REGIÃO REGIÃO URBANAURBANA

TOTALTOTAL

POBLACION DE BRASIL: 169,87 MILLONES POBLACION DE BRASIL: 169,87 MILLONES

POBLACION RURAL: 31,94 MILLONESPOBLACION RURAL: 31,94 MILLONES

ENERGIA ELÉTRICA EN EL ENERGIA ELÉTRICA EN EL NORDESTE DE BRASIL (AÑO 2000)NORDESTE DE BRASIL (AÑO 2000)

EN EL NORDESTE, EM MEDIA, 39,31% DE LA EN EL NORDESTE, EM MEDIA, 39,31% DE LA

POBLACIÓN RURAL CARECE DE ENERGIA POBLACIÓN RURAL CARECE DE ENERGIA

ELÉTRICA, O SEA ELÉTRICA, O SEA 5.850.000 PERSONAS5.850.000 PERSONAS

31% DE LA POBLACIÓN RURAL DE BRASIL, O 10 31% DE LA POBLACIÓN RURAL DE BRASIL, O 10

MILLONES DE PERSONAS, NO TIENEN ACCESO A MILLONES DE PERSONAS, NO TIENEN ACCESO A

ENERGIA ELÉTRICA.ENERGIA ELÉTRICA.

Nordeste 1.551.890 47,782 32,959 14,882

“Polígonodas secas” 1.083790 27,675 16,842 10,833

Semiárido 857.999 18,466 9,835 8,630

CARACTERÍSTICAS DEL NORDESTE CARACTERÍSTICAS DEL NORDESTE ESPACIO Y POBLACIÓNESPACIO Y POBLACIÓN

Área (km2) Población (10^6 habitantes) Total Urbana Rural

Las formaciones sedimentarias e aluvionales de los rios representam aproximadamente 48% de la superficie del “Polígono das Secas”.

En las regiones sertanejas, de aridez climática más acentuada, que se encuentran em losEstados do Ceará, Paraíba, Pernambuco e Rio Grande do Norte, la formación cristalina supera la proporción del 70%.

HIDROGEOLOGÍA DE LA REGIÓNHIDROGEOLOGÍA DE LA REGIÓN

PRECIPITACIONES ANUALESPRECIPITACIONES ANUALES

VaríanVarían entre entre 400 e 600 400 e 600

mm por mm por añoaño

Tasa de evaporación

anual, 2500mm

No dependen de períodos prolongados de estío;Los plazos de execución de las obras son cortos (días o semanas);Los estudios y proyectos para obras de captación sonrápidos y menos onerosos que los que corresponden a otras fuentes de agua; No están sujetas a evaporacion (2500mm por año);Bastante bien protegidos de eventual contaminaciónquímica;Menores impactos ambientais;

VENTAJAS DE LA CAPTACIÓN VENTAJAS DE LA CAPTACIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEADE AGUA SUBTERRÁNEA

EXISTEN 70.000 POZOS YA PERFORADOS EXISTEN 70.000 POZOS YA PERFORADOS

CUYO ESTADO ESTA SIENDO ANALIZADOCUYO ESTADO ESTA SIENDO ANALIZADO

AGUA SUBTERRÁNEAAGUA SUBTERRÁNEA

CALIDAD E NÚMERO DE POZOSCALIDAD E NÚMERO DE POZOS

6367 (42%)>1500 mg/lSALADA

15.338 (100%)TOTAL

5120 (33%)501 a 1500 mg/lSALOBRE

3851 (25%)< 501 mg/lDULCE

NUMERO DE POZOS

SALINIDAD(STD)

CLASIFICACIÓN

CALIDAD E NÚMERO DE POZOSCALIDAD E NÚMERO DE POZOS

UM ESTUDIO MAS RECIENTE, REALIZADOUM ESTUDIO MAS RECIENTE, REALIZADO

A PARTIR DE A PARTIR DE 24.00024.000 POZOS, MUESTRA QUEPOZOS, MUESTRA QUE

LA TOTALIDAD DE LA POBLACIÓN QUE HABITALA TOTALIDAD DE LA POBLACIÓN QUE HABITA

LA REGION SEMIÁRIDA PODRIA SERLA REGION SEMIÁRIDA PODRIA SER

ABASTECIDA COM ABASTECIDA COM 100 L/DIA100 L/DIA DE AGUA DULCEDE AGUA DULCE

POR DIA, Y ATENDER, TODAVIA, NECESIDADESPOR DIA, Y ATENDER, TODAVIA, NECESIDADES

PRODUCTIVAS COMO HUERTAS Y SISTEMASPRODUCTIVAS COMO HUERTAS Y SISTEMAS

DE MICRODE MICRO--IRRIGACIÓNIRRIGACIÓN

ANÁLISIS DE UM CULTIVO DE ANÁLISIS DE UM CULTIVO DE UVA IRRIGADA COM BOMBEO UVA IRRIGADA COM BOMBEO

FOTOVOLTAICOFOTOVOLTAICO

ADMITIENDO LA EXISTENCIA DE CONDICIONES FAVORABLES, EN TÉRMINOS DE AGUA Y SUELO ES DE INTERÉS ANALIZAR LAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Y ECONÓMICAS DE UN SISTEMA DE IRRIGACIÓN

SISTEMA DE IRRIGACIÓN COM SISTEMA DE IRRIGACIÓN COM BOMBEO FOTOVOLTAICO BOMBEO FOTOVOLTAICO

A=1.20 haFixed PVP system

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10 12 14Month

Wat

er v

olum

e (m

3 /day

)

Pumped w ater volume Water demand

Rain fall Water supplied by the soil reservoir

BALANCE DE AGUABALANCE DE AGUA

Local: Petrolina –PE Lat: 9o23´S Long: 40o30´W

Kc=0,65 C=0,5 (goteo) Pr =0.6m da=1400 Kg/m3FC =18.5% PWP=8.5% H=40 m Potencia = 1,3 kWp

BALANCE DE AGUABALANCE DE AGUA

Local: Petrolina –PE Lat: 9o23´S Long: 40o30´W

Kc=0,65 C=0,5 (goteo) Pr =0.6m da=1400 Kg/m3FC =18.5% PWP=8.5% H=40 m Potencia=1,3 kWp

A=2.11 haFixed PVP system

-30

-10

10

30

50

70

90

110

0 2 4 6 8 10 12 14

Month

Wat

er v

olum

e (m

3 /day

)

Pumped w ater volume Water demandRainfall Water supplied by the soil reservoirWater def icit

A=2.11 haV-trough PVP system

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 2 4 6 8 10 12 14Month

Wat

er v

olum

e (m

3 /day

)

Pumped w ater volume Water demandRain fall Water supplied by the soil reservoir

BALANCE DE AGUABALANCE DE AGUA

Local: Petrolina –PE Lat: 9o23´S Long: 40o30´WKc=0,65 C=0,5 (goteo) Pr =0.6m da=1400 Kg/m3FC =18.5% PWP=8.5% H=40 m Potencia=1,3 kWp

Se Se observan observan meses com déficit y meses com déficit y exceso exceso de de aguaagua. .

ElEl deficitdeficit puede eliminarse reduciendo la puede eliminarse reduciendo la superficie superficie irrigada o aumentando irrigada o aumentando el tamaño el tamaño del del sistema de sistema de bombeobombeo..

Con elCon el mismomismo sistema de sistema de bombeobombeo, , elelexcesoexceso de de agua habrá agua habrá de aumentar emde aumentar emambos casos.ambos casos.

Por Por lolo tanto, em sistemas de tanto, em sistemas de bombeobombeofotovoltaico, fotovoltaico, el drenaje el drenaje surge como um surge como um beneficio adicional de enorme valor beneficio adicional de enorme valor ambiental.ambiental.

Este exceso puede ser utilizado como drenajepara evitar la salinización del suelo, procedimiento que tiene enorme importancia y que muchas vezes es dejado de lado.

8600050000320004000CANTIDAD (kG)

11912889815888- 43595BENEFICIO (US$)

7935545625297703960PRODUCCIÓN (US$)

78164167271388247.555COSTOS (US$)

TOTAL3er año2do año1er año

COSTOS Y RENTABILIDAD DE LA PRODUCCIÓN DE UVA EM SUELO SEDIMENTARIO (1ha)

Altura manométrica 32 m

COMENTARIOS FINALESCOMENTARIOS FINALES

ElEl desafíodesafío, consiste , consiste enen identificar identificar oportunidades que oportunidades que posibiliten posibiliten una una interaccióninteracción positiva entre positiva entre el productor el productor rural rural y y loslos diversos diversos factoresfactores de de lala producciónproducción, , en en laslas condiciones particulares que condiciones particulares que elel clima y clima y elel suelo suelo local local ofrecenofrecen..