el costo energético en el riego

EL COSTO ENERGÉTICO EN EL RIEGO
por el Ing Sebastián Beláustegui
PRIMERA PARTE
Uno de los aspectos importantes al analizar en una explotación agrícola una inversión de riego, es
cómo influye la energía consumida en el milímetro aplicado. Este insumo (ya sea gasoil o energía
eléctrica) es el de mayor incidencia en el costo operativo final de un riego. Por esta razón, este
debiera ser un factor de análisis profundo previo a la selección de un sistema de riego. Trataremos
de explicar en forma sencilla como estimarlo y cuáles son los parámetros para tener en cuenta al
momento de la decisión. Posteriormente haremos un análisis comparativo de cuatro técnicas de
riego: Riego por Pulsos, Pivote, Cañón Viajero y Goteo
Para que necesito la energía?
Básicamente hay tres usos de gasto de energía en un riego a) La extracción del agua, b) la
conducción desde la fuente hasta el lote a regar y c) la necesaria requerida por el equipo de riego
para que se produzca la distribución en el lote.
a) La energía necesaria para la extracción del agua
Existen diversas fuentes de agua, las dos más comunes son de pozo o de río o acequias (aguas
superficiales). Ambas tienen en común el punto final, es decir se debe lograr que el agua llegue
hasta "el caño de salida". Este consumo de energía es necesario y es el mismo para cualquier
sistema de riego. Y vamos a llamarla Pext (energía de extracción).
La diferencia es que en algunos casos, aún teniendo la fuente de agua en superficie (una acequia)
debiera presurizarla si utilizo una aspersión o no si utilizo un riego por pulsos.
b) La energía necesaria para la conducción desde la fuente hasta el lote a regar
Esta ya dependerá de otros factores, porque puede ser desde cero consumo si es transportada por
una manga en forma gravitatoria o requerir una presión determinada si la conducción se realiza
por medio de una tubería enterrada. Llamémosla Pcond (Energía de conducción).
c) La energía requerida por el equipo de riego para que se produzca la distribución en el lote
Por último, el productor necesitará una energía para lograr que el agua que está ubicada en algún
punto del lote, se distribuya uniformemente en este. Este requerimiento será muy diferente si
estamos hablando de una aspersión, de un goteo o bien del riego por pulsos. La vamos a
denominar Priego (Energía de riego)
En conclusión, el total de energía requerida por un determinado sistema será: Ptotal = Pext +
Pcond + Priego
¿Qué es la energía y como se mide?
La energía es aquello que nos puede generar un trabajo y en la práctica la capacidad de trabajo
efectuado por una maquina se mide en unidades de potencia que puede entregar un motor (que
es la energía por unidad de tiempo) sea este a explosión o eléctrico (dejamos afuera otra gama
amplia de motores que no son utilizados en el agro). Los primeros se alimentan con combustible
líquido o gaseoso, mayoritariamente gasoil y los segundos conectados a una red generalmente
trifásica.
Para los motores a explosión la unidad de potencia más utilizada es el HP y para los eléctricos el
KW, la relación entre ambas es: 1KW = 0.746 HP
¿Cómo se calcula la energía requerida?
Es mucho muy sencillo, solo necesito conocer el caudal Q de agua (medido en litros/seg) y la
presión (H) que me requiere el sistema (medido en mca, “metros de columna de agua”) con estos
dos datos los "meto" en la siguiente fórmula: Potencia (HP) = Q (lt/seg) x H (mca)
76 x Eb x Em
Donde en forma práctica podemos considerar Eb= 0.85 y Em = 0.80
Y donde sabemos que:
3.6 lt/sg = 1.0 m3/h
10 mca = 1.0 kg/cm2
Análisis de la Potencia requerida para las diferentes técnicas de riego
Volvamos a la ecuación de Potencia total: Ptotal = Pext + Pcond + Priego
La primera Pext será idéntica para todos los casos, porque levantar el agua de 80 o 100 m de
profundidad, o bien tomarla de un río a 6 m y ubicar ese caudal en el punto cero es igual para
cualquiera sea el sistema elegido.
Las diferencias empiezan en la conducción. En un sistema de goteo, cañón o pivote se debe
mantener la presión en la conducción hasta el equipo en el lote, lo cual trae aparejado que se
debe trabajar con tubería de presión a un régimen hidráulico turbulento que aumenta las perdidas
por rozamiento. Por lo tanto es necesario "gastar" más energía en este tramo que si estuviera
conduciendo para Riego por Pulsos donde la presión requerida en la cabecera del lote es de 1 mca.
Este "gasto" de conducción hay que tenerlo muy en consideración, porque porcentualmente
el Pcond sobre el total puede ser significativo y muy pesado. Por el contrario, en un sistema por
Pulsos se maneja la conducción por gravedad en tubos flexibles de gran diámetro (mangas) con lo
cual este gasto es cero.
Por último la Priego que es la requerida por el equipo mismo que será variable en función del
diseño.
En la práctica podemos considerar valores medios para cada sistema y marcar un rango de
requerimiento de presión de acuerdo a la siguiente tabla:
Valores típicos
en los diferentes
sistemas
Riego por
Pulsos
Presión Total
Requerida
1.0 mca
Goteo
Pivote
Cañón
Viajero
15 a 20 mca 20 a 25 mca
60 a 80 mca
(0.1 kg/cm2)
(1.5 a 2.0
kg/cm2)
(2.0 a 2.5
kg/cm2)
(6.0 a 8.0
kg/cm2)
Potencia
Requerida (HP)
2 HP
35 HP
44 HP
140 HP
Consumo
estimado de gas
oil ($/dia)
$16.0
$322.00
$403.00
$1290.00
Ptotal
Nota: Estos valores fueron estimados en base a un riego desde acequia de 100 has, con un caudal de 90
lts/seg, una lámina de 7.8 mm diaria con un costo de gas oil de $12.00/lt, y regando 24 hs
SEGUNDA PARTE
Continuando con el análisis de consumo de energía comparado, nos toca ahora estimar cual es el
incremento de esta si en lugar de utilizar el sistema A utilizo el sistema B. Para esto debemos
presuponer un consumo típico de energía en cada sistema y a los efectos prácticos tomamos el gas
oil como combustible.
Valores típicos
en los diferentes
sistemas
Riego por
Pulsos
Presión Total
Requerida
1.0 mca
Ptotal
Goteo
(0.1 kg/cm2)
Cañón
Viajero
Pivote
15 a 20 mca 20 a 25 mca
60 a 80 mca
(1.5 a 2.0
kg/cm2)
(6.0 a 8.0
kg/cm2)
(2.0 a 2.5
kg/cm2)
Diferencia de Potencias requeridas
La diferencia entre potencias requeridas entre estos será:
Incremento de
presión entre
sistemas
Goteo
Pivote
Cañón
Riego por Pulsos
14 mca
24 mca
69 mca
10 mca
55 mca
Goteo
Pivote
45 mca
Recordemos que 1.0 kg/cm2 son 10 mca.
En esta tabla se indica el exceso de presión requerida entre los diferentes sistemas. Ej.: el goteo
necesita 14 mca (1.4 kg/cm2) más de presión que el riego por pulsos y el Cañón requiere 45 mca
(4.5 kg/cm2) más que el pivote.
Cálculo del costo de la energía adicional por campaña de riego
Datos de ingreso
Superficie a regar
60
ha
Caudal de la bomba
67
lt/sg
Q bomba = 240
m3/h
Consumo motor
0,24
lt/HP h
Lm diaria = 7,2
mm
Horas diarias de riego
18
h
Lm mes =
mm
Dias al mes de riego
26
días
187
Costo del gasoil
$ 12,00
$/lt
Presión Adic. (mca)
Goteo
Pivote
Cañón
Riego por Pulsos
14
24
69
10
55
Goteo
Pivote
45
HP adicionales
Goteo
Pivote
Cañón
Viajero
Riego por Pulsos
18
31
89
13
71
Goteo
Pivote
Para una lámina aplicada de xx
mm/día, con una bomba centrifuga
de xxx lt/seg
58
Consumo Adic. Gasoil / día ha
Goteo
Pivote
Cañón
Riego por Pulsos
1,31
2,24
6,44
0,93
5,13
Goteo
Pivote
Mantener una presión mayor me
lleva a un consumo mayor de
combustible, que al final del día
por ha será el indicado.
4,20
Consumo Adic. Gasoil /mes ha
Goteo
Pivote
Cañón
Riego por Pulsos
34
58
167
24
133
Goteo
Pivote
La presión adicional redundará en
mayor consumo por ha y por mes.
109
Costo Adic. Combustible/ mes ha
Goteo
Pivote
Cañón
Riego por Pulsos
$ 408
$ 699
$ 2.010
$ 291
$ 1.602
Goteo
Pivote
El consumo adicional implica un
costo adicional por mes y por ha
$ 1.311
Costo Adic. combustible / mes
Goteo
Riego por Pulsos
$ 24.464 $ 41.937 $ 120.570
Goteo
Esta es la presión adicional
requerida para el funcionamiento
del sistema.
Pivote
Cañón
$ 17.474 $ 96.107
Este resultado es el monto total en
exceso que pagará por sobre un
sistema u otro según mi elección
Pivote
$ 78.633
Costo Adic. combustible / mm
Goteo
Pivote
Cañón
Riego por Pulsos
$ 131
$ 224
$ 644
$ 93
$ 513
Goteo
Pivote
Costo adicional por mm aplicado
en el mes
$ 420
Realizaremos el ejemplo para una evapotranspiración de 7.2 mm/día, una superficie de 60 has.
Consideremos que vamos a regar solo 18 hs por día durante 26 días al mes y utilizamos un motor
diesel que consume una media de 0,24 lts/HPh.
Contamos con una bomba centrifuga de 240 m3/h (67 lt/seg), y el costo de gasoil es de $12 por
litro.
Con estos parámetros obtendremos una lámina de riego al mes de 187 mm.
Este cuadro que se muestra más arriba es una tabla dinámica que se puede acceder y bajar de
nuestra web site: www.pyrargentina.com.ar y modificar los parámetros para acondicionarlos a la
situación particular de cada uno. En conclusión, dicha tabla nos indica cuanto mayor será el gasto
energético si en lugar de utilizar un riego por pulsos utilizamos alguno de los otros sistemas y nos
lo muestra como costo total o bien por mm aplicado.
Ing Sebastián Beláustegui
PYR CONTINENTAL
Dir.: (5411) 4744-4800
Com.: (5411) 5355-3350
Skype: pyr.argentina.sa