Miguel Sirera Vera es estudiante del Grado en “Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural” y ha disfrutado de la beca de formación de la Cátedra de Cambio Climático para desarrollar la investigación: “Análisis de la viabilidad económica de recuperación energética en redes de riego a presión: Aplicación práctica”, dirigida por los profesores del Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria, Francisco Javier Sánchez y Juan Manzano.
• ¿Cuáles han sido los objetivos principales de la investigación desarrollada y el trabajo realizado?
Aprender el proceso de dimensionado de una red de riego a presión, así como encontrar el lugar idóneo para implantar un sistema de recuperación energética por microturbinaje, más concretamente, mediante el uso de bombas funcionando como turbinas. En primer lugar, nos centramos en recuperar la máxima energía posible y posteriormente en obtener un rendimiento económico a la energía recuperable por estos sistemas.
Para ello, hemos desarrollado un caso práctico en el término municipal de Novelda (Alicante), que engloba desde la determinación de las necesidades de riego que debe cubrir las 603,77 ha que abastece la red, hasta el cálculo de las tuberías y elementos necesarios para que esta red de distribución de agua a presión funcione correctamente a lo largo de una vida útil estimada en 30 años.
• ¿Qué metodología se ha empleado para desarrollar el estudio?
En las primeras fases del estudio, que corresponden al cálculo de las necesidades de riego, se han utilizado fórmulas ampliamente utilizadas en los ámbitos de riego. Se podrían resumir es que son balances de agua observados en el sistema suelo-cultivo-clima, aplicando una serie de coeficientes para adaptar los a un sistema de riego localizado de alta frecuencia.
Para el desarrollo del dimensionado de las instalaciones, los caudales a nivel de parcela se han obtenido a partir de aplicar unos criterios de sectorización en función de la superficie y un caudal de diseño, teniendo en cuenta marcos de plantación y solapamientos entre bulbos húmedos de los emisores.
Los caudales de las tuberías principales se calcularon mediante criterios de la demanda siguiendo la primera fórmula de Clement, que trabaja bajo una distribución aleatoria de la demanda. Teniendo en cuenta las limitaciones de esta fórmula, se han aplicado ciertos criterios sociológicos para identificar de la forma más precisa dichos caudales.
Para dimensionar el tamaño de muchos elementos, se ha utilizado criterios de restricciones de velocidad, aplicados en redes de riego reales y que se encuentra en pleno funcionamiento actualmente.
“En el análisis de viabilidad económica se modelizó el comportamiento de la red para todas las horas del año, en función de probabilidades de apretura y cierres de tomas”
Asimismo, en el análisis de viabilidad económica se modelizó el comportamiento de la red para todas las horas del año, en función de probabilidades de apretura y cierres de tomas. Calculando la energía sobrante en las diferentes líneas de la red a lo largo del año, se pudo obtener la energía recuperable por un sistema de bombas funcionando como turbinas y estudiar la viabilidad económica de estos sistemas a través del cálculo del Valor Actualizado Neto (VAN) para las diferentes líneas.
• ¿Cuáles han sido los principales resultados obtenidos?
Implementar estos sistemas de recuperación energética, en redes de riego, supone todo un reto, debido a que resulta complicado encontrar un punto de funcionamiento concreto. Esto se debe a que cada usuario de la red, riega en momentos diferentes y difíciles de predecir, y que en cada época del año las aportaciones de agua al cultivo son diferentes.
Esto provoca que los caudales circulantes en las tuberías de la red sean difíciles de estimar, aunque se pueden realizar aproximaciones bastante precisas que nos permiten encontrar el lugar con un mayor potencial de recuperación. También es necesario destacar que recuperar más energía, si nos centramos desde el punto de vista económico, no siempre será lo más rentable, para el caso estudiado en la zona de Beties.
“Los sistemas de PATs no tienen por qué instalarse en las líneas que más energía pueden transformar”
De hecho, a medida que se instalan más sistemas de recuperación energética y aumenta la energía recuperable, la rentabilidad disminuye. Esto se debe a que los costes de instalación son muy sensibles a la energía que se pretende recuperar y, por lo tanto, si nos centramos desde el punto de vista económico, los sistemas de PATs no tienen por qué instalarse en las líneas que más energía pueden transformar.
• Personalmente, ¿qué has aprendido con la realización de la beca de prácticas?
Existen muchas líneas de investigación para encontrar soluciones y aportar su grano de arena en la lucha contra el cambio climático. Es de agradecer que se fomenten canales como los que ofrece la Cátedra a través del sistema de becas, aportando visibilidad a estos trabajos y consiguiendo motivar al personal docente e investigador que dedica gran parte de su tiempo libre a investigar.
“Las PATs convierten una energía que se disipa en electricidad de forma limpia y sostenible”
• ¿Cómo contribuye tu trabajo a mejorar nuestra adaptación al cambio climático?
La energía recuperada mediante el uso de bombas funcionando como turbinas (PATs), aprovecha una energía que actualmente se disipa en forma de pérdidas de carga localizadas, convirtiéndola en energía eléctrica de forma limpia y sostenible. Además, estos sistemas de microturbinaje, reducen las sobrepresiones de la red, minorando las pérdidas volumétricas (fugas) y mejorando la eficiencia de los sistemas de transporte hidráulicos.
• Por último, ¿qué medidas se deberían articular para ayudar a mitigar el cambio climático en tu ámbito de estudio?
Buscar aquellas redes, en las que se pueden incorporar estos sistemas y aprovechar toda la energía desperdiciada mediante pérdidas de carga puntuales. De hecho, al observar cómo avanza el sector energético, y las dificultades para realizar una transición energética completa, estos sistemas pueden constituir una ayuda en zonas donde no se necesitan grandes cantidades de energía o donde instalar otras tecnologías de energías renovables resulten incompatibles por motivos como de impacto ambiental u otros específicos de la zona.