Uso eficiente del agua y la energía: modelos de diseño y gestión conjunta de sistemas de bombeo y balsas en redes colectivas y sistemas de riego

Los sistema de riego presurizados a pesar de requerir más energía son los de mayor demanda al presentar mayor flexibilidad en la gestión del riego y la adaptación a un amplio rango de cultivos, pudiendo ser a su vez más eficientes en el uso del agua. El objetivo de este trabajo fue desarrollar modelos con un enfoque holístico de diseño y gestión conjunta de sistemas de bombeo y balsas en sistemas de riego alimentados desde sondeo buscando minimizar los costes totales anuales de aplicación de agua por unidad de área (CT) incluyendo la inversión (Ca) operación (Ce) y mantenimiento (Cm). Los modelos DOPW (design of centre pivot supplied from wells), DEPIRE (design of centre pivot with regulating reservoir) y DRODN (design of reservoir on demand network) fueron desarrollados e implementados en MATLAB 2012b (The MathWorks Inc., Natick, MA); se determinaron los caudales, diámetros, potencia y volumen de balsa óptimo, teniendo en cuenta las demanda de agua del sistema, disponibilidad de agua en la fuente, características del sistema de riego, costes (Ca y Ce), horas disponibles para el bombeo. La incorporación de balsas de regulación y almacenamiento en sistemas pívots generan los menores CT en superficies >100 ha, al compararlo con la alimentación directa desde sondeo. El CT se incrementa linealmente con el nivel dinámico en el sondeo (ND) para 100 ha usando el modelo DEPIRE pasa a ser de 659 a 2 414 € ha-1 año-1 y usando el modelo DOPW va de 618 a 2 582 € ha-1 año-1 cuando el ND va de 0 a 200 m, debido al significativo incremento del Ce en la extracción de agua desde el acuífero. El Ce es el principal componente del CT, representando entre el 24,8% y el 80,0% en los casos estudiados. La forma de operación y manejo de la red de riego condiciona las dimensiones de la balsa y los CT a la red para una garantía de suministro de agua, en caso de ND al pasar de 150 a 200 m el volumen de balsa pasa de 2 862 a 1 725 m3 con costes de 374,0 y 431,2 € ha-1 año-1 respectivamente causado por la disminución de potencia y de caudal en la extracción a costa del mayor consumo energético cuando se aplica el modelo DRODN. Las herramientas DOPW, DEPIRE y DRODN, permiten detectar las interrelaciones entre los Ca y Ce, y las variables que lo componen. Palabras claves: modelos, balsas de regulación, diseño óptimo de pívots, diseño óptimo de sondeos, costes de riego anuales.