Energy and water management for drip-irrigation of tomatoes in a semi- arid district

Abstract

En esta investigación se presenta y analiza un sistema autónomo sin conexión a la red para el riego en zonas semiáridas. En estas zonas es esencial un riego preciso: como se caracterizan por la disponibilidad de radiación solar, se considera aquí el riego solar (apoyado por paneles fotovoltaicos y baterías). El correcto funcionamiento de estas instalaciones es una necesidad para asegurar el correcto riego de los cultivos y alargar la vida útil de los componentes (baterías en particular). Estos objetivos pueden garantizarse mediante un sistema de gestión que gestione correctamente las necesidades de energía y agua. En esta investigación, se desarrolla la gestión de energía y agua para una instalación fotovoltaica de bombeo de agua utilizada para el riego de tomates mediante la integración de lógica difusa dentro del sistema de control. Este sistema de gestión evalúa primero el volumen de agua que necesitan los tomates durante el ciclo vegetativo considerando un modelo detallado para la evapotranspiración de los tomates y la frecuencia de riego, siguiendo las características del emplazamiento y del cultivo. Basándose en esto y en la disponibilidad de energía, un algoritmo de control decide la conmutación de los relés que conectan los principales componentes de la planta (paneles, baterías y bombas de agua). El algoritmo de control cumple los objetivos considerando criterios relacionados con el volumen de agua necesario para regar los cultivos, con el funcionamiento seguro de las baterías y con el funcionamiento continuo de la bomba. El algoritmo se prueba en dos casos de estudio: durante el funcionamiento normal y durante fallos relacionados con pérdidas de agua. Los resultados obtenidos confirman que se satisface la demanda de riego y se garantiza la autonomía durante la estación vegetativa con un uso reducido de las baterías.