Congresos de la Universitat Politècnica de València, XXXIII Congreso Nacional de Riegos

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NUEVA METODOLOGÍA PARA LA OBTENCIÓN DE LA PROGRAMACIÓN DE RIEGO ÓPTIMA APROVECHANDO LA DIFERENCIA DE COTA ENTRE EL PUNTO DE SUMINISTRO Y EL DE CONSUMO
Joan Carles Alonso Campos, M.A. Jiménez Bello, F. Martínez Alzamora, V. Bou Soler

Última modificación: 10-06-2015

Resumen


1- Introducción. Objetivo del trabajo.

El elevado consumo energético vinculado a la operación de redes de riego por goteo o aspersión, junto con el notable aumento de las tarifas eléctricas en los últimos años, ha propiciado el desarrollo de metodologías y estrategias orientadas a reducir el coste de explotación de dichas redes.

Para las redes en las que el punto de suministro tiene una cota suficientemente elevada para alimentar algunas tomas en condiciones adecuadas de presión, puede obtenerse un importante ahorro energético si se aprovechan las horas en las que la electricidad es más cara para regar el máximo número de tomas posible sin hacer uso de las bombas.

En el presente trabajo se ha desarrollado una metodología que, dado un determinado intervalo de tiempo, maximiza el volumen aportado a la vez que garantiza una presión mínima en cada punto de consumo, estableciendo para ello los instantes de inicio y fin de riego de cada parcela.

El objetivo del presente trabajo es exponer la nueva metodología para la maximización de las parcelas regadas sin aporte energético, aplicarla en un caso real y analizar los resultados obtenidos.

2- Metodología

Dada una red de riego, con un número de puntos de suministro Ns, y un número de puntos de consumo Nt se considerarán variables del problema aquellos puntos de consumo cuya diferencia de cota respecto del punto de suministro más elevado sea mayor que la presión mínima requerida de funcionamiento Pmin (m.c.a). Se tienen por tanto un número de variables 0 < X <= Nt. Cada punto de consumo tendrá definido un caudal base Qi que se considerará constante siempre que la toma esté abierta, y un tiempo de riego Tri.

Se establece un tiempo destinado al riego de las tomas sin aporte energético (Tgrav < 24h), y se discretiza en Nint intervalos de igual duración. El problema de optimización para un único intervalo de cálculo se plantea del siguiente modo:

Ecuación   1*

Sujeto a:  Pi > Pmin si Qi >0

La ecuación 1 es la función objetivo. Las variables xi toman valores binarios (0,1) que indican si la toma está abierta o cerrada. Cada toma abierta deberá disponer de presión suficiente para su correcto funcionamiento.

Una vez obtenido el resultado para un instante, las tomas que han resultado activadas permanecen en ese estado hasta que finaliza su tiempo de riego. El siguiente intervalo de tiempo en el que se efectuará la optimización coincide con el instante en que finaliza su tiempo de riego al menos una de las tomas activas. El proceso se repite hasta que se llega al último intervalo de tiempo o todas las tomas consideradas finalizan su tiempo de riego. Hay que destacar que en cada iteración del algoritmo el número de variables disminuye, puesto que se dejan de considerarse las tomas que han iniciado el riego.

El proceso de optimización se ha programado en la plataforma .NET, apoyado en la simulación del modelo matemático de la red mediante Epanet, y en la implementación de un algoritmo genético desarrollado sobre la base de la librería Aforge.Genetic.

El algoritmo se ha aplicado para la optimización de la red de riego “Realón” de Picassent (Valencia). La red cuenta con 62 hidrantes multiusuario con un total de 362 tomas y una balsa de regulación en cabecera. Se ha establecido una presión mínima de 25 m.c.a. El número de tomas cuya diferencia de cota con la balsa es mayor de 25 metros es de 191 (número de variables). El tiempo destinado al riego sin aporte energético es de 14 horas (de 10:00 a 24:00), y se ha discretizado en intervalos de 5 minutos.

3- Resultados y conclusiones.

Figura 1*. Caudal total instantáneo entregado a la red.

En cuanto al resultado de volumen total suministrado a lo largo de las 14 horas de riego sin bombeo se ha logrado un volumen de 2517,2 m3. Este valor supone un aumento del 53,95% respecto de la situación inicial. Esto conllevará que durante el bombeo los caudales sean menores, permitiendo además la disminución de la presión de consigna debido a las menores pérdidas de carga. Para que se produzca efectivamente un ahorro energético será necesario lograr, además, que la estación de bombeo trabaje en puntos de funcionamiento eficientes.

El tiempo que se necesita para el cálculo (procesador a 2 GHz, 4 GB de RAM) es inferior a 15 minutos, con lo que sería de aplicabilidad en la operación de redes en tiempo real.

*Para ver ecuación 1 y figura1 consultar Resumen completo

DOI:http://dx.doi.org/10.4995/CNRiegos.2015.1518

 


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