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En el anterior post comenté la posibilidad de aplicar la metodología FAO56 a partir de imágenes satelitales combinadas con la información de la red SIAR. También presenté unos resultados comparados de las recomendaciones que se llevan a cabo por la Oficina del Regante y los resultados que se obtienen utilizando imágenes de satélite.

En este nuevo post vamos a profundizar un poco en la metodología FAO 56 y como la aplicamos con la teledetección, a partir de la información aportada por Alfonso Calera y Jesús Garrido en la presentación del Spider Gis en la jornada “EFICIENCIA HIDRICA Y ENERGÉTICA PROYECTOS I+D+i. H2020”  realizada en el CENTER el pasado 13 de abril.

La formulación más avanzada del procedimiento FAO56 incorpora al tradicional uso de coeficiente de cultivo “único” Kc el denominado coeficiente de cultivo “dual” (Wright, 1982), el cual permite acercarnos a la estimación de la evapotranspiración como suma por un lado de la transpiración, o flujo de agua a través de la planta, y por otro de la evaporación desde la fracción de suelo desnuda. Para ello se introduce el coeficiente de cultivo basal, Kcb, como el cociente entre la transpiración de una cubierta en ausencia de estrés y la evapotranspiración de referencia, así como un coeficiente evaporativo, Ke, que recoge la evaporación desde el suelo desnudo.

ET = Kcb ETo + Ke ETo

ET: evapotranspiración del cultivo

ETo: evapotranspiración de referencia

Kc: coeficiente de cultivo “único”

Kcb: coeficiente de cultivo basal o coeficiente de transpiración

Kcb · ETo: es la componente de la transpiración en ausencia de estrés

Ke: coeficiente evaporativo

Ke · ETo: es la componente de evaporación desde el suelo

La abundante literatura científica desde Heilman et al., (1982) Neale et al., (1987), pone de manifiesto la buena relación lineal existente entre el coeficiente de cultivo basal de una cubierta, análogo a un coeficiente de transpiración, y los índices de vegetación, como el Índice de Vegetación por Diferencias Normalizado, NDVI, así como con otros índices como el SAVI.

El NDVI es un parámetro que se obtiene de forma robusta, simple y directa desde las imágenes multiespectrales mediante una combinación algebraica de las reflectividades en el rojo e infrarrojo cercano. El NDVI  mide el tamaño fotosintético relativo de la cubierta, y recoge cómo la cubierta vegetal absorbe la radiación solar fotosintéticamente activa. La relación propuesta entre el valor del coeficiente Kcb, tal y como se define en FAO56 y el índice NDVI se presenta en la siguiente ecuación:

 Kcb = 1.44 NDVI – 0.1

 En cultivos herbáceos se utiliza ampliamente el coeficiente de cultivo único Kc.

Desde las imágenes multiespectrales se obtiene directamente el coeficiente de cultivo basal, por lo que para obtener el coeficiente de cultivo único Kc se ha de promediar la componente evaporativa de la fracción de suelo desnudo. Esta componente evaporativa es altamente dependiente de la superficie efectivamente mojada, esto es del sistema de riego y de la frecuencia, además del sombreado efectivo que la cubierta establezca sobre este suelo y de las propias características del suelo.

La siguiente ecuación que se propone para la relación entre el coeficiente de cultivo Kc y el NDVI ha sido ampliamente validada en cultivos herbáceos como trigo, cebada, maíz, algodón, girasol,… que en su fase de máximo desarrollo alcanzan cobertura completa (Allen, 2011; Cuesta et al., 2005), suponiendo un manejo estándar para sistemas de riego como aspersión y pivot.

  Kc = 1.25 NDVI + 0.1

Para el establecimiento del cultivo después de siembra, en su fase inicial de nascencia, la relación anterior puede infraestimar el valor requerido del Kc, pues en estos casos el comportamiento evaporativo del suelo desnudo es muy dominante. En esta fase suelen ser necesarios riegos frecuentes para garantizar la nascencia e implantación, tal y como se describe en FAO56.

A continuación se presentan los resultados obtenidos, a partir de Spider Gis y mediante la formulación recomendada para cultivos herbáceos, en una parcela cultivada con maíz en la campaña 2014-2.015. En la primera imagen se muestran los resultados de NDVI según se pueden obtener en Spider Gis.

Se aprecian valores por debajo de los esperados en algunas fechas como el 16/6 o el 2/7 en las que la nubosidad puede llevar a este tipo de resultados que eliminamos en nuestros análisis.

 CUANTIFICACION INDICE NDVI PARCELA 89 POLÍGONO 501. CANDASNOS (HUESCA)

Captura1.JPG

En la siguiente imagen se presentan los resultados obtenidos para el coeficiente basal Kcb:

Captura2.JPG

A partir del NDVI y con la relación Kc= 1.25 * NDVI +0,1 obtenemos los resultados de la siguiente tabla donde se aprecian diferencias en las necesidades semanales de agua, especialmente en los meses de junio y julio.

Captura3.JPG

Como conclusión podemos recomendar las herramientas como la teledetección y concretamente Spider Gis para la obtención de recomendaciones de riego ajustadas a la realidad de nuestro cultivo y explotacion.

Las herramientas que se vienen  utilizando para determinar las necesidades de agua de los cultivos provienen de las Oficinas del Regante regionales. Estas oficinas son las encargadas de la gestión de la red de estaciones meteorológicas SIAR. (Sistema de Información Agroclimática para el Regadío)

Las estaciones meteorológicas distribuidas por las zonas regables disponen de diferentes sensores que permiten calcular la ETo para una superficie de referencia. La forma de obtener la ETo por medio de la red SIAR es, en mi opinión, la más acertada y ajustada a la realidad debido a la distribución espacial de las estaciones.

A partir de esa información se calculan las necesidades hídricas de los diferentes cultivos a partir del Kc o coeficiente de cultivo (que se describe de forma detallada en el manual de FAO56 (Allen et al., 1998), la precipitación efectiva,…

La ventaja que presenta la teledetección para el cálculo de las necesidades de riego es que nos permite conocer el Kc en  nuestra  parcela, en un momento determinado (cuando pasa el satélite). Por medio del manual FAO 56 nos basamos en las tablas que nos ofrecen una aproximación menos precisa que la teledetección.

Aquí os dejo un link donde podéis encontrar información referente al procedimiento para la obtención de Kc por medio de imágenes satelitales.

Teniendo en cuenta lo anterior y aprovechando la herramienta Spider Gis he realizado una comparativa entre las necesidades de agua para el cultivo de maíz en el término municipal de Candasnos en la provincia de Huesca. No se trata de un trabajo de investigación, sino un primer paso para poder valorar si la teledetección nos ofrece información valiosa y el esfuerzo que supone trabajar las imágenes para obtener el Kc merece la pena.

En primer lugar, he cuantificado el índice  NDVI para las parcelas 14, 15, 16 y 1.016 del polígono catastral 512 del término municipal de Candasnos, siempre usando la herramienta Spider Gis. Lo datos corresponden a agosto del año 2.015.

Captura

Las parcelas forman una única unidad de gestión (pivot semicircular y coberturas en las esquinas) con 25 ha.

Captura

Como se aprecia en la imagen he seleccionado seis puntos del conjunto de parcelas para obtener el índice NDVI en cada uno de ellos y poder calcular un valor medio representativo.

El valor NDVI se muestra en la siguiente gráfica:

Captura.JPG

Y el valor de Kc:

Captura

Captura

Utilizando el mismo valor de ETo, Precipitación efectiva y eficiencia de riego, he aplicado los diferentes valores de Kc según el método FAO 56 por un lado y el calculado por teledetección por otro lado.

Insisto en que quizás el método no es el más científico que pueda utilizar pero creo que el resultado puede resultar ilustrativo.

El resultado nos muestra una diferencia de un 14% de necesidades de agua entre un método y otro, resultando unas necesidades de agua más ajustadas las calculadas por medio de Spider Gis. Parece a priori coherente que la información obtenida con la precisión en el tiempo y espacio sea más precisa que la estimada por tablas.

Esta comparación la repetí en otra serie de parcelas con un resultado similar y la mostraré en el siguiente post.

Espero poder repetir esta experiencia en diferentes parcelas y con cultivos herbáceos y leñosos para poder confirmar los resultados obtenidos en esta primera toma de contacto con la teledetección aplicada al regadío.

 

 

 

agricultura_toma_vuelo

En el mundo de la agricultura de regadío tenemos ejemplos  de aplicación de las nuevas tecnologías en la agricultura.

Sin ir más lejos, en la provincia de Huesca,  en la Comunidad de Regantes San Pedro de Castelflorite, nos encontramos con algunos ejemplos de cómo han evolucionado en su gestión.  Entre su personal de mantenimiento cuentan con un Ingeniero Informático, lo que indica ya la sofisticación que pueden tener en sus sistemas de telecontrol del riego. Aún van más lejos y cada agricultor puede consultar el consumo instantáneo de su hidrante en parcela tanto en su Smartphone como en la aplicación de escritorio para su PC.  Cualquier anomalía puede ser detectada sin necesidad de estar presente en el campo. También tienen instaladas varias estaciones meteorológicas conectadas a internet de manera que podrían parar sus sistemas de riego a presión desde su teléfono móvil en caso de que la velocidad del viento fuera demasiado alta y se perdiera uniformidad en el riego. Con todo lo anterior se ha conseguido por un lado mejorar la vida del agricultor y, por otro lado, un ahorro de agua.

Desde luego que no es la única Comunidad de regantes que usa internet para la gestión del agua pero es un buen ejemplo y creo que de la misma manera evolucionarán otro tipo de explotaciones agrarias profesionalizadas que dispondrán o contratarán expertos en nuevas tecnologías aplicadas a la agricultura.

Aunque estas tecnologías hace tiempo que existen sabemos que por diferentes motivos, no se estaban utilizando. La media de edad de los agricultores les apartaba del uso de las nuevas tecnologías en la agricultura y la misma tecnología no estaba suficiente madura.

De todas maneras la aplicación  de las nuevas tecnologías  en  la agricultura es cuestión de tiempo y que se apliquen antes o después dependerá de algunos escollos a superar:

En primer lugar, el precio de adquisición de equipos y también de los servicios asociados puede ser un freno al crecimiento de este mercado. Ahora bien, como estamos acostumbrados a ver, los precios de los equipos  tecnológicos  tienden a la baja y en este aspecto podemos confiar que año tras año serán más asequibles.

Por ejemplo se puede abaratar si los fabricantes se centran en las necesidades de los agricultores de manera que no se vieran obligados a comprar una tecnología puntera cuando pueden necesitar soluciones más sencillas.

En segundo lugar, y volviendo al ejemplo que he escrito más arriba sobre los sistemas de telecontrol para redes colectivas de riego,  éstos han sido la mayor parte de las veces un problema para las comunidades de regantes.

En muchos casos han pasado quince años desde que se empezaran a instalar de forma más o menos generalizada hasta que se apreciara su parte positiva. ¿Cuál ha sido la causa que ha retrasado su aceptación? Falta de mentalidad abierta (o miedo) ante sistemas tecnológicamente modernos, falta de mantenimiento por parte de las Comunidades de Regantes en algunos casos y la lenta respuesta por los proveedores en otros casos.

Y, por último, en la Feria de San Miguel de Lleida asistí a varias charlas. Unas sobre la utilización de drones en la agricultura y otras sobre las últimas tendencias en el regadío. Pues bien, cual fue mi sorpresa al escuchar, después de día y medio de charlas, que según un estudio del IRTA en Cataluña, los regantes tienden a aplicar un 30 % más de agua sobre las recomendaciones de la Oficina del regante. Este estudio no representa al 100 % de los regantes en Cataluña pero nos da una idea de la separación entre el mundo del agricultor de a pie y de las posibilidades que ofrecen las nuevas tecnologías.

Independientemente de que sea un 30 %, podemos tener un porcentaje de ahorro en el uso de agua (y energía si el agua necesita ser bombeada). Y tenemos los datos a nuestra disposición para aplicar el volumen correcto. ¿Pero les llegan a los regantes? ¿Podemos comprobar si el agua se está usando de forma eficiente?

Desde luego que podemos y las Comunidad de Regantes deberían,  por lo menos a título informativo, empezar a contrastar si el agua aplicada se corresponde con las recomendaciones.  Muchas ya disponen de tecnología para hacerlo.

Es necesario recordar que la Oficina del Regante recoge sus datos de una serie de estaciones meteorológicas (la red SIAR) distribuidas por la Comunidad Autónoma y están a disposición de los usuarios en su página web. Son los datos más precisos que se disponen en la actualidad.

El boom de las nuevas tecnologías en la agricultura. El uso de los drones en agricultura.

Como decía más arriba en la última Feria de San Miguel asistí a unas charlas sobre la utilización de drones en la agricultura. Los mismos días se celebraba expodrónica en Zaragoza y unos días después se celebraron otras charlas en el CENTER en Madrid sobre el mismo tema. Mucha tecnología y muchas empresas explicando las posibilidades de los drones pero ninguna concretó resultados económicamente viables.

La utilización de la teledetección para realizar manejo diferenciado en las parcelas y  para la gestión del riego está viviendo un boom con el nacimiento de empresas que ofrecen servicios relacionados con los drones en la agricultura. Puede que esta explosión de oferta lleve asociada cierto ajuste en los precios y haga esta tecnología más accesible a explotaciones de un tamaño medio.

Sin embargo hay ciertos aspectos que pueden retrasar la aplicación de las nuevas tecnologías en la agricultura como precios del petróleo a la baja y, como consecuencia, mayores márgenes para los agricultores (haciendo lo mismo) que  conllevan una despreocupación por buscar mayor eficiencia.

Como resumen, disponemos de la mejor tecnología para captar información del estado de agua en el suelo, estado vegetativo e hídrico de las plantas y otras variables, a partir de drones, satélites u otros equipos. El reto es poder entregar al agricultor la interpretación de esa información de manera que le sea útil, a un precio razonable, en el momento adecuado y de manera que la pueda aprovechar con sus equipos. 

Imagen tomada de http://www.universomaq.com/

 

Boletin eficiencia energeticaLa Oficina del Regante de Aragón en su misión de  mejorar la formación de regantes,  gestores de comunidades de regantes, ingenieros y demás personal vinculado al mundo del riego publica este mes el número 29 de su boletín. En este último número del boletín de la Oficina del Regante de Aragón, presenta dos artículos centrados en la eficiencia energética.  Por un lado trata la gestión de la energía y por otro desarrolla la interesante experiencia, llevada a cabo por la misma Oficina del Regante, en riego por goteo en cultivos extensivos, concretamente en la finca experimental de La Alfranca en Zaragoza. En este segundo caso entiendo el ahorro en energía como consecuencia del ahorro en el volumen de agua aportado y por tanto disminución de consumo energético en los bombeos.

En los números anteriores 23 (eficiencia del riego en el uso del agua) ó 26 (variadores de velocidad y eficiencia energética) el boletín ya dedicó sus páginas al cada vez más importante tema de  la eficiencia energética.

También en el número 24 describía en otro artículo la red de estaciones meteorológicas que la Oficina gestiona. La red de estaciones metereológicas persigue una gestión óptima del agua de riego,  por lo que también tiene una incidencia directa sobre la eficiencia energética, pues muchos regadíos se gestionan mediante bombeos.

El primero de los artículos de este último número es una compilación de los post que han ido apareciendo en este blog tocando los temas de eficiencia energética (o ahorro energético) en todos los procesos como uno de los aspectos más importantes para conseguir explotaciones viables y rentables.

Los costes de explotación dependientes de la energía han  ido aumentando de manera constante durante los últimos años.  Por otro lado, el mercado eléctrico también ha sido objeto de cambios normativos que afectan a la contratación, por un lado, y al dimensionado y gestión de las instalaciones.

Conviene establecer objetivos respecto al consumo de energía y hacer un seguimiento de estos objetivos, así como analizar costes energéticos comprobando la facturación respecto a los objetivos establecidos y que no hay errores en la facturación, excesos de potencia,  energía reactiva,…

Una vez que tenemos todos nuestros procesos analizados de forma pormenorizada y optimizados es el momento de pasar a estudiar la posibilidad de aprovechar los equipos electrónicos para conseguir ahorro energético: variadores de velocidad, baterías de condensadores,… En este caso cabe la posibilidad de acogerse a ayudas y subvenciones relacionadas con el Ahorro y Eficiencia  energética.

Agradezco  a la Oficina del Regante la difusión de los contenidos publicados en el blog y les felicito por el trabajo de formación en el sector del regadío que están desarrollando.

Después de escribir sobre bynse y gestar en el post anterior nos quedan  tres aplicaciones para gestionar explotaciones de regadío,  Se trata de ECH2OSYSTEM, iRiego/SEGAR y la navegación por satélite RTK.

ECH2OSYSTEM  es una solución integrada que proporciona recomendaciones de riego en tiempo real, basadas en la monitorización de la humedad del suelo y la evaluación de los datos obtenidos.  El objetivo final  es un Riego Eficiente y Sostenible, que maximice la rentabilidad de la explotación al optimizar el uso de agua, energía y fertilizantes y la dosis y frecuencia de riego a nivel de parcela, para el máximo aprovechamiento por la planta y mínimas pérdidas por percolación y/o escorrentía, entre otros.

El sistema consiste en un punto de Control, que es la unidad básica para la monitorización de la humedad del suelo, compuesto por sondas de humedad, dataloggers (para el almacenamiento de datos, transferibles fácilmente a un ordenador / PDA con frecuencias de registro de hasta 1 minuto) y software que transforma  los registros almacenados en el datalogger en datos y gráficas fácilmente interpretables.

El Punto de Control es instalable en cualquier punto de la finca, no interfiere en otros sistemas de monitoreo existentes. La información se descarga directamente en el ordenador, sin necesidad de desplazarnos al campo (vía Internet, radio, telefonía móvil).

También se puede ampliar la red de sensores con una serie de sensores auxiliares compatibles con la tecnología ECH2O: medidores de Tª y HR, Tª del suelo, radiación solar, pluviómetros, anemómetros, así como caudalímetros y transductores de presión.

iRiego/SEGAR (Sistema eficiente de gestión del agua de regadío) proporciona todas las herramientas necesarias para gestionar una Comunidad de Regantes.

Su objetivo es ahorrar agua (y por tanto energía en el caso de que se necesiten impulsiones) organizando los riegos teniendo en cuenta que una de las principales decisiones del regadío es como realizar la organización de los riegos. Esta decisión marcará la forma de operar de toda la campaña de riego, los comportamientos a seguir por los regantes y los ahorros energéticos pretendidos.

SEGAR dispone de distintas opciones de organización de riegos:

Riego por petición, todos los riegos serán programados a partir de solicitudes de riego por parte de los regantes en función de sus necesidades. El sistema ubica los riegos en los mejores momentos en función de la carga de la red de riego y de los periodos horarios de coste de energía.

Este modelo de organización de riegos es el más eficiente tanto energéticamente como en ahorro de agua ya que en función de las peticiones se optimiza el funcionamiento de las estaciones de bombeo.

Riego por vez, Se programan unos turnos para cada parcela donde el agricultor puede solicitar el riego. Se trata de un turno donde poder realizar las peticiones y donde la decisión de hacerlo o no está de parte del regante.

Riego por turnos, a principio de campaña se realiza una división por turnos de manera que a cada parcela se le asigna un turno donde pueda realizar el riego. El sistema genera las aperturas y cierres de cada uno de los turnos y el riego se realizará automáticamente en su turno. Este modelo no es tan eficiente energéticamente ni ahorra agua debido a que no tiene en cuenta inclemencias de tiempo y puede que haya riegos que no se lleven a cabo o riegos que se ejecuten sin ser necesario.

Destacaría la opción de simulaciones de diferentes situaciones de riego, con objeto de obtener una previsión de consumos eléctricos. Antes de dar por definitiva una situación de riegos una simulación de la situación permite evaluar los costes eléctricos así como las situaciones de presión y caudal para conseguir dar ese riego en las mejores condiciones de presión-caudal y al precio más económico. Esto permite maximizar los ahorros y tomar decisiones de modificación de escenarios por otro más aconsejable

Terminamos con una aplicación de la que ya hablamos en otros posts Riego por goteo en cultivos extensivos (2ª parte) y   “Navegación por satélite RTK. La precisión sostenible y rentable” que empieza a utilizarse para compaginar labores culturales con el mantenimiento de los ramales portagoteros y evitar así las labores de extendido y recogida de laterales portagoteros.

La maquinaria equipada con GPS y tecnología RTK de alta precisión permite compaginar las labores con la preservación de los ramales de goteo y puede llegar a permitir la realización de labores agrícolas sin necesidad de retirar y extender los ramales. Además la agricultura de precisión lleva asociados ahorros de combustible, insumos y minimiza el efecto de compactación del perfil del suelo.

Seguramente podemos añadir otras aplicaciones y conocer tu experiencia en este campo, te animo a compartirla con nosotros, aprendemos juntos…

Un saludo.

Jesús.

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Paso a paso se van abriendo camino soluciones innovadoras que aprovechan  las nuevas tecnologías aplicadas a la agricultura y que permiten gestionar eficientemente las explotaciones en regadío. Buenas noticias, pues sin duda es un terreno donde tenemos mucho por andar y por tanto por mejorar.

Tomar este camino va a exigir un compromiso por la mejora continua y la profesionalización del sector y seguramente un camino sin retorno que permitirá a las explotaciones diferenciarse, ser más competitivas y eficientes.

Sin ir más lejos, ayer leía un artículo sobre bynse la primera solución Big Data del mundo para la agricultura que permite analizar en tiempo real  las necesidades actuales y futuras de los cultivos.

La tecnología Big Data es, en el sector de tecnologías de la información y la comunicación, una referencia a los sistemas que manipulan grandes conjuntos de datos (o data sets).

La solución bynse está compuesta por un innovador sistema de sensorización de microclimas, denominado bynsebox, empleado para la recogida de datos en campo, y el servicio de información en la nube bynsecloud, encargado de procesar y mostrar la información a los usuarios.

Las bynsebox son unidades sensoras autónomas que recogen datos de los diferentes micro climas que posee una finca o parcela. Gracias a su compatibilidad de sensores, pueden medir hasta 14 parámetros diferentes de importancia para las necesidades del cultivo que se envían a través de telefonía móvil.

Todos estos datos se procesan mediante algoritmos y modelos con tecnología Big Data, dando como resultado, por ejemplo, predicciones sobre las necesidades hídricas exactas de cada microclima, los riesgos de padecer enfermedades o plagas, y el crecimiento de cada uno de los cultivos.

Una aplicación muy interesante para ahorrar agua conociendo en todo momento el estado fenológico del cultivo y la disponibilidad de agua en el suelo.

La segunda aplicación nos será muy util si nos hacemos algunas de las siguientes preguntas ¿Es posible reducir los costes de inversión y energéticos de un determinado diseño o ampliación?. ¿Cómo aumentar la eficacia de la distribución en una red existente? ¿Cuál es el causa de las disfunciones encontradas y cómo resolverlas? ¿Cuál es la mejor composición de la estación de bombeo y aquilatar los costes de bombeo? Seguramente podemos encontrar respuestas utilizando el software Gestar.

GESTAR constituye un paso adelante en las herramientas de ingeniería hidráulica para el diseño, ejecución y gestión de redes a presión orientadas al riego.

Dispone de un sofisticado, a la par que sencillo de usar, conjunto de herramientas y módulos que permiten la configuración óptima de estaciones de bombeo y su regulación, y el analisis energético detallado subsiguiente, gracias a algoritmos innovadores que suministran una modelización fiable, robusta y sencilla.

Permite minimizar los consumos energéticos mediante reorganización de las programaciones de riego, respetando las restricciones hidráulicas de la red y las demandas de los usuarios y modificando dinámicamente las presiones suministradas por las estaciones de bombeo. Estos resultados están también disponibles para integración en el SCADA de cualquier sistema de Telecontrol

Otimiza la regulación de la estación de bombeo adaptando en tiempo real y de forma dinámica las consignas de bombeo según la configuración instantánea de la demanda.

Permite  una gestión flexible con criterios dinámicos constantemente adaptados al estado concreto de demanda. A la vez es capaz de realizar una organización racional de la demanda de agua para evitar colapsos en el sistema.

En la próxima entrega escribo sobre otras tres aplicaciones similares a bynse y gestar.

Un saludo.

Jesús.