ANLISIS ENERGTICO DE LOS SISTEMAS DE SUMINISTRO DE RIEGO: EL MONITOREO Y EVALUACIN DE LAS MEDIDAS PROPUESTAS PARA LA MEJORA DE LA ENERGA EFICIENCIAMA Moreno JF Ortega JI Co'rcoles A. Martnez J. M. TajueloRESUMEN En Espaa, theMinistry de Industria est implementando acciones para el anlisis de la eficiencia energtica de las Asociaciones de Usuarios de Agua (AUA) mediante el uso de indicadores de energa y proponer medidas para mejorar el uso de la energa. El objetivo principal de este trabajo fue desarrollar herramientas para mejorar la eficiencia energtica en las AUA. Estas herramientas fueron validadas mediante la utilizacin de ellos en el anlisis energtico de 15 asociaciones de regantes ubicadas en Castilla-La Mancha Regin (Espaa) durante la temporada 2007 de riego. Estas herramientas tambin se utilizaron para la propuesta de medidas para mejorar el uso de la energa. Las medidas propuestas fueron monitoreadas y evaluadas en 7 de las 15 asociaciones de regantes durante la temporada 2008 de riego. Las herramientas desarrolladas se integraron en un Sistema de Soporte de Decisin para realizar anlisis de energa y para proponer medidas de mejora de la eficiencia energtica. En la mayora de los casos de estudio, se detect una mejora de la eficiencia energtica tras la aplicacin de las medidas propuestas, con un ahorro energtico promedio del 10,2%. ABREVIATURAS AAP media potencia absorbida (kW) AAPSr media potencia absorbida por la superficie de regado (kW ha-1) ACE anual consume energa (kWh) ACESr anual consume energa por superficie regada (kWh ha-1) ACEVT anual consume energa por importe anual volumen de agua de riego entregada (kWh m-3) CEDS costo de energa por superficie regada ( ha-1) Cost ECVT de energa por volumen anual total de riego agua suministrada ( m-3) La eficacia del suministro de agua del sistema ED principal (%) ndice de dependencia EDI Energa (%) EEPS La eficiencia energtica del sistema de bombeo (%) EES eficiencia del suministro de energa (%) fi Frecuencia de Qi (fraccin) Eficiencia energtica GEE pblicas (%) HFP Altura de elevacin de las bombas de velocidad fija (m) El cabezal de presin alta en el intervalo de flujo I (m) HVSP altura de bombeo de las bombas de velocidad variable (m) Flujo de Qi medio en el intervalo de flujo i (m3 s-1) Zona de Sa Comando (ha) Desviacin SDHE estndar de la elevacin hidrantes (m) Sr rea total irrigada Vs Volumen total anual de distribucin de agua de riego (m3) VT volumen anual total de agua de riego entregado (m3) Vtsa total de suministro de agua de riego anual por unidad rea de comandos (m3 ha-1) VTSr anual de suministro de agua de riego por unidad de regado rea (m3 ha-1) Cabeza WHI agua en el punto de entrada (m) Asociacin de usuarios AUA Aguauna La velocidad relativa de la bomba (fraccin) GFP Eficiencia de las bombas de velocidad fija (%) eficiencia Estacin de bombeo gi para cada flujo de Qi (%) gVSP Eficiencia de las bombas de velocidad variable (%) INTRODUCCIN Hoy en da, en el contexto del cambio climtico y la tendencia ascendente del precio de la energa, es necesario el desarrollo de metodologas, herramientas y acciones que tratan de optimizar el uso de los recursos energticos para los beneficios ambientales y econmicos. Aunque el riego no requiere tanta energa como la industria o actividades urbanas, la energa costos son uno de los principales insumos para los regantes. Adems, el riego es uno de los sectores de la agricultura, que est aumentando su consumo de energa como consecuencia de la modernizacin de los sistemas de distribucin de agua de riego (Abadia et al. 2008). En Castilla-La Mancha (Espaa), as como en otras regiones del mundo, la principal fuente de agua es agua subterrnea (ms del 65% del riego y del agua urbana). El agua se extrae mediante bombas sumergibles y se almacena en un depsito o se inyecta directamente en el sistema de riego (Ortega et al., 2004, 2005), lo que implica que una alta proporcin de los costos de produccin es para la energa. Varios trabajos han sido publicados en el anlisis del rendimiento de los sistemas de riego que las metodologas actuales, modelos y casos de estudio que ayuden a mejorar la eficiencia del agua y la energa de los sistemas de riego (Khadra y Lamaddalena 2006; Lamaddalena y Pereira 2007a, b; Calejo et al. 2008; Abadia et al. 2008). En Espaa, el Ministerio de Industria a travs de las Agencias Regionales de Energa est llevando a cabo un conjunto de actuaciones relativas a la mejora de la eficiencia energtica en las zonas regables (IDAE 2007; Abadia et al 2008.). Estas acciones consisten en el anlisis de la eficiencia energtica de las Asociaciones de Usuarios de Agua (AUA) mediante el uso de indicadores de energa, y proponer medidas para mejorar el uso de la energa para lograr un beneficio econmico. Para el clculo de indicadores de energa, los datos obtenidos de las mediciones de campo, junto con la informacin suministrada por los administradores de las zonas de regado, se obtuvieron. Los datos se llevaron a cabo en diferentes simulacin modelos (algunas de las cuales fueron desarrolladas por los autores). As, el modelo MAEEB fue desarrollado para analizar el rendimiento de las estaciones de bombeo, y el modelo AS fue desarrollado para analizar el rendimiento de las bombas y los pozos. Las redes de distribucin de agua se analizaron con el modelo de EPANET. Adems, a fin de proponer las medidas de mejora, el software desarrollado por los autores se ha utilizado, como DOEB para el diseo ptimo de las estaciones de bombeo, y DOS para el diseo ptimo de los pozos. Todos estos modelos se describen en este documento. El objetivo principal de este trabajo fue desarrollar herramientas para ayudar a mejorar la eficiencia energtica de riego de las AUA. Estas herramientas fueron validados mediante la utilizacin de ellos en el anlisis energtico de 15 asociaciones de regantes ubicadas en la Regin Mancha Castilla-La (Espaa) durante la temporada 2007 de riego. Estas herramientas tambin se utilizaron para la propuesta de medidas para mejorar el uso de la energa. Las medidas propuestas fueron monitoreados y evaluados durante la temporada 2008 de riego, en 7 de las 15 asociaciones de regantes, para validar la estimacin de ahorro de energa resultante de los cambios de gestin. Materiales y mtodos El proceso de anlisis de energa y la propuesta de medidas para la mejora del uso de la energa en las AUA se muestran en la figura. 1 y se describe ms adelante. Estudios de caso Los 15WUAs incluidos en el estudio se encuentran en Castilla-La Mancha. Todos theWUAs tienen una infraestructura parecida, donde el agua subterrnea se bombea del acufero a un depsito, y slo uno de theWUAs utiliza agua superficial (35% de las aguas superficiales y subterrneas en el resto). En 12 de los 15 AUA, se bombea agua desde el depsito a la red de riego. En los otros 3WUAs (AUA 1, 6, y 13), la reservoirswere situado en una elevacin suficiente placewith para suministrar la presin necesaria a las bocas de la red. Con el fin de describir las zonas regables, se utilizaron los siguientes indicadores descriptivos: rea de comandos (Sa, ha), el volumen total anual de agua de riego entregado (VT, m3), agua de riego anual total entregado por rea de comandos de la unidad (vtsa m3 ha-1), y la desviacin estndar de las elevaciones de hidrantes (SDHE, m). Adems, los tipos de sistema de irrigacin tambin se describen (Tabla 1). Las caractersticas especficas de cada una de las asociaciones de regantes se resumen en la tabla 1 y fig. Se utilizaron 2. Los indicadores de desempeo a fin de analizar y comparar, desde el punto de vista energtico, el rendimiento de las 15 asociaciones de regantes, varios indicadores (Tabla 2) (Malano y Burton 2001;. Abadia et al 2008; Rodr'guez et al . 2008). Con estos indicadores, se pudo evaluar el consumo de energa, la eficiencia energtica, y el costo de energa de cada uno de la AUA durante las estaciones de riego de 2007 y 2008. Adems, fue posible para detectar posibles problemas de rendimiento en el equipo de la superficie regada el rendimiento indicadores eran tambin tiles para llevar a cabo una clasificacin de las AUA de acuerdo con la eficiencia de uso de energa. Con el fin de establecer similitudes entre las AUA incluidos, un anlisis de conglomerados (CA), llamado a glomerativo conglomerados jerrquico, se llev a cabo (von Storch y Zwiers 1999). El CA es una tcnica de ordenacin a los sitios de grupo con caractersticas similares, teniendo en cuenta un grupo de variables originales. Con el fin de evitar problemas relacionados con la diferente rea y el volumen suministrado entre las asociaciones de regantes, una agrupacin se hizo con los indicadores que se relacionan con la superficie de regado o el volumen de agua suministrado. La medida de disimilitud - utilizado fue el coeficiente de correlacin (Eq. 1). Con el fin de enlazar grupos, se utiliz un solo vnculo, basado en la distancia ms corta entre los objetos.

Donde es la covarianza entre las AUA a y b; Ra es la desviacin estndar de una AUA; y, rb es la desviacin estndar de la AUA b. Metodologa de adquisicin de datos y equipos Para el clculo de los indicadores antes mencionados, fue necesario obtener datos de los gestores de las redes y la base de datos de las asociaciones de regantes, as como para medir los datos elctricos, hidrulicos y topogrficos. Los datos obtenidos de los gerentes eran con respecto a la gestin de la red, caractersticas de los equipos de red, el costo de la energa, el abastecimiento de agua de riego theannual, y otros. Esos datos fueron obtenidos durante la temporada 2007 de riego desde el 15 AUA incluidos en el estudio, y para la temporada de riego de 2008 de 7 de las AUA. Los datos topogrficos slo se midieron durante la temporada 2007 de riego. Los datos hidrulicos medidos incluyeron la descarga de Todos las bombas (pozos y estaciones de bombeo) mediante la instalacin de un medidor de flujo de ultrasonidos porttil (2,5% de precisin) en el tubo de descarga de la bomba, y la cabeza de bombeo mediante la instalacin de un transductor de presin (1% de exactitud), siguiendo la metodologa propuesta por Moreno et al. (2007a). Ya que era necesario medir el flujo en cada bomba de las AUA (ms de 100 bombas), que era imposible instalar un medidor de flujo simple en cada uno de ellos. Los parmetros elctricos medidos en la estacin de bombeo eran corriente, tensin, factor de potencia, y se absorben energa. Estos parmetros se midieron usando un analizador de red elctrica (1,5% exactitud) (Moreno et al. 2007a). Con los datos hidrulicos y elctricos, se obtuvo la distribucin de frecuencias de los vertidos de las estaciones de bombeo para cada una de las estaciones de riego, siguiendo la metodologa propuesta por Moreno et al. (2007a). Respecto a los parmetros topogrficos, la elevacin de todas las bocas, as como la elevacin de todos los puntos clave de la red (estacin de bombeo, vlvulas, y as sucesivamente), se midi usando un GPS de alta precisin (con un error de menos de 1 cm). Metodologas y modelos de simulacin para el anlisis hidrulico y de energa Con el fin de calcular los indicadores y determinar las medidas para mejorar la eficiencia energtica, fue necesario aplicar los datos medidos y obtenidos a metodologas y modelos de simulacin, que permiten el anlisis de las redes de riego de hidrulica y la energa perspectivas. EPANET (Rossman 2000) es una de las aplicaciones de software ms utilizados para el desarrollo de modelos de simulacin hidrulica de las redes de distribucin de agua. En este caso, se simularon las redes de las 15 asociaciones de regantes en EPANET para evaluar el desempeo de las redes de riego, considerando las condiciones de manejo en las que fueron utilizadas. Con el fin de determinar la exactitud de los modelos hidrulicos, se llevaron a cabo y se compararon con los obtenidos a partir del modelo de las mediciones de presin en las bocas de las redes. La biblioteca EPANET (un archivo DLL) tambin est disponible, que se utiliz en el cdigo MATLABTM para implementar metodologas que requieren un potente motor de clculo hidrulico. En este caso, la Metodologa diaria Random curva de demanda (Moreno et al 2007b.) Y la metodologa para la obtencin de la curva de demanda (Lamaddalena y Sagardoy 2000;. Moreno et al, 2009a) se llevaron a cabo en MATLABTM mediante el uso de la biblioteca de EPANET, estableciendo de ese modo algunos de los indicadores de desempeo necesarios y ayudar a proponer medidas para mejorar la eficiencia energtica. Ambas metodologas se han validado en las referencias mencionadas, siendo el ms adecuado para el objetivo de este trabajo. Moreno et al. 2007b llegado a la conclusin de que el Random diario Metodologa curva de demanda tuvo un mejor ajuste con el flujo exigido que otras metodologas ms comnmente utilizados, como el propuesto por Cle'ment (1966). La metodologa curva de demanda ha sido ampliamente utilizado y representa de una manera precisa el comportamiento de las redes de riego. Con el fin de determinar la estacin de bombeo de la eficiencia energtica, la MAEEB (Modelo de Anlisis de Energa de estaciones de bombeo) modelo se utiliz para calcular la eficiencia de las centrales con diferentes tipos de regulacin de bombeo, y teniendo en cuenta la frecuencia de las descargas durante la temporada de riego (Moreno et al. 2007c). El modelo, que se implement en MATLABTM, requiere los siguientes datos de entrada: las curvas caractersticas y eficiencia (HQ y GQ) de las bombas (tericas o medidos si estn disponibles), el nmero de bombas, altura de bombeo, y la distribucin de caudales thoughtout la temporada de riego (medido si est disponible o siguiendo diferentes distribuciones estadsticas). El modelo simula el comportamiento de las bombas de velocidad variable mediante el uso de leyes de afinidad y los puntos de trabajo para las bombas fijas. As, el modelo vuelve la eficiencia frente a la curva Q para toda la gama de descargas estacin de bombeo. La eficiencia de la estacin de bombeo se puede calcular como sigue:donde: gi es la eficiencia de la estacin de bombeo para cada flujo de Qi; Qi es el flujo promedio para el intervalo de flujo i (m3 s-1); y, gj es la eficiencia de la bomba de j, que suministra un flujo de Qj. La obtencin de la distribucin de caudales en toda la temporada de riego es un aspecto importante a considerar en el anlisis de la eficiencia energtica en las estaciones de bombeo (Moreno et al. 2007a). Por lo general, slo el flujo de diseo y la cabeza de presin se consideran en el diseo de las estaciones de bombeo, pero otras descargas no se tienen en cuenta. Sin embargo, se ha detectado que la mayor parte de las estaciones de bombeo con frecuencia suministrar descargas relativamente bajas o medias. Por lo tanto, es necesario mejorar la eficiencia de baja y media vertidos, no slo para altas descargas (el flujo de diseo). Si la descarga medida a lo largo de una temporada de riego estn disponibles, MAEEB calcula la frecuencia de las descargas mediante la introduccin de slo los datos de descarga como un archivo de texto. Si los datos medidos no estn disponibles, MAEEB permite al usuario seleccionar entre diferentes distribuciones estndar. El usuario debe seleccionar la distribucin estndar que mejor se ajusta a la distribucin de caudales reales basado en la experiencia previa. Tres tipos de regulacin estacin de bombeo se implementaron en MAEEB: (1) una bomba de velocidad variable y bombas fijas en el resto; Bombas (2) dos bombas de velocidad variable activadas simultneamente y se fija en el resto y (3) dos bombas de velocidad variable activan secuencialmente (el modelo de retorno cuando la segunda bomba de velocidad variable debe ser activada) y se fijaron en el resto. Estos tres tipos de regulacin se aplicaron sobre la base de los resultados de varios estudios que las consideran las normas ms comunes para las estaciones de bombeo (Moradi-Jalal et al 2003, 2004;. Planells et al 2005;. Moreno et al 2007a.). El promedio de la potencia absorbida (NABS), se calcula teniendo en cuenta la frecuencia de las descargas y la relacin entre la descarga y la eficiencia estacin de bombeo. Para obtener el tipo de regulacin ms eficiente, MAEEB returnsthe valor de la eficiencia promedio y promedio de la potencia absorbida (. Las ecuaciones 3, 4).

Donde fi es la frecuencia de Qi; Hola es la carga de presin en el intervalo de flujo i (constante de la regulacin manomtrica); y, gi es la eficiencia total para el intervalo de flujo i. El AS ('' Anlisis de las bombas de los pozos '') permisos de software para analizar la eficiencia energtica de los pozos mediante la comparacin de las curvas caractersticas y eficiencia tericas (suministrado por el fabricante) con el punto de trabajo medido del pozo, que se obtiene mediante la medicin de parmetros hidrulicos y elctricos. Se considera que la eficiencia del motor, las prdidas en los cables, las condiciones hidrulicas y las condiciones hidrolgicas en el acufero. El software DOEB (Optimal Diseo de Estaciones de Bombeo) es un modelo de estacin de bombeo que trata de minimizar el costo total (inversin? Costos de operacin), seleccionando el nmero ms adecuado de las bombas, el tipo de bombas, la pendiente de las curvas caractersticas y eficiencia , y el nmero de horas de operacin para suministrar un volumen especfico de agua durante la temporada de riego (Moreno et al. 2009a). Fue til para determinar las medidas relativas a la mejora de las estaciones de bombeo de las AUA analizados. El proceso de optimizacin de las curvas caractersticas de eficiencia y se aplic a las bombas de velocidad fija. Una vez que se conocen las curvas caractersticas y eficiencia ptima, un estudio de la eficiencia de las bombas de velocidad variable se puede lograr utilizando leyes de afinidad. Las curvas caractersticas y eficiencia de las bombas (HQ y GQ) se aproximan mediante ecuaciones. 5 y 6 para bombas fijas, y por las ecuaciones. 7 y 8 para las bombas de velocidad variable, utilizando leyes de afinidad.

donde HFP es la cabeza de bombeo de las bombas de velocidad fija-, GFP es la eficiencia de las bombas de velocidad fija, HVSP es la cabeza de bombeo de las bombas de velocidad variable, gVSP es la eficiencia de las bombas de velocidad variable, a es el velocidad relativa de la bomba, y los coeficientes a, b, c, e, f y determinar la forma de las curvas. En esta metodologa, el coeficiente b se consider a ser cero, lo que significa que se obtiene la altura mxima a lo largo de la curva HQ cuando Q es cero. Esta es una caracterstica deseable para evitar el doble de puntos de operacin (Moreno et al. 2009a) y es una caracterstica comn de las bombas centrfugas y turbinas. La coeficientes E y F se pueden escribir como funciones de los coeficientes a y c (Moreno et al. 2009a). El punto de funcionamiento (Qd, Hd) se define por la curva de demanda de la red de riego y la cabeza de bombeo. Con la descarga Qd y la curva de eficiencia, la eficiencia gd se puede calcular. Por lo tanto, un procedimiento de optimizacin para obtener el costo total (costo de la inversin? Operacin) como mnimo se implementa en el que la variable de optimizacin es slo c. La optimizacin se lleva a cabo utilizando el mtodo simplex cuesta abajo (Nelder y Mead 1965). En la aplicacin, el costo anual se calcula multiplicando el costo inicial por el factor de recuperacin de capital (CRF). El DOS (ptimo diseo de las bombas de los pozos) software (Moreno et al. 2010), es una metodologa que tiene como objetivo minimizar el costo total (inversin? Costos de operacin), mediante la seleccin de la inclinacin ms adecuada de las curvas caractersticas y eficiencia, y el nmero de horas de funcionamiento, para suministrar un volumen especfico de agua durante la temporada de riego. La posibilidad de tener diferentes tipos de energa para las diferentes horas del da, y para los diferentes das de la semana, se ha considerado en esta metodologa. Ha sido til para determinar las medidas relativas a la mejora de los pocillos de las AUA incluidos en este estudio. Con el fin de seleccionar la bomba ptima para la extraccin de aguas subterrneas, la forma de las curvas caractersticas de eficiencia y, junto con el dimensionamiento ptimo de la tubera de bombeo debe ser considerado. Estas variables determinarn la eficiencia energtica del sistema durante toda la temporada de riego y el ajuste a las condiciones variables del acufero. Las curvas caractersticas y eficiencia de las bombas (HQ y eficiencia-Q) se puede aproximar por las ecuaciones. 5 y 6 de La eyf coeficientes se puede escribir como una funcin de la (b considerando = 0) coeficientes a y c. El punto de funcionamiento (Qd, Hd) se define por la interseccin de la curva caracterstica de la bomba y la curva del sistema. Con la descarga Qd y la curva de eficiencia, la eficiencia gd se puede calcular. Las variables de optimizacin fueron de descarga (Q), el coeficiente c de la curva caracterstica, y el bombeo dimetro del tubo (D). El proceso de optimizacin se llev a cabo utilizando el mtodo simplex cuesta abajo (Nelder y Mead 1965) para reducir al mnimo la (coste de inversin? Operacin) coste total. El costo anual de la inversin se calcula multiplicando el costo inicial por el factor de recuperacin de capital (CRF), y el costo de operacin se determina por la ecuacin. 9:

donde T es el tiempo de operacin mensual de la bomba, horas; P es la tasa de energa, / kW; y i y j refiero al mes y los diferentes perodos de tasa de energa elctrica (k) durante el da, respectivamente. Propuesta y validacin de medidas para mejorar la eficiencia energtica Tras el anlisis de la energa de las AUA estudiados, era importante proponer medidas para el ahorro de energa (Fig. 1). Para llevar a cabo estas medidas, es necesario tener un conocimiento exhaustivo de los equipos y su rendimiento, junto con la estrategia de gestin. Las medidas propuestas pueden dar lugar a la energa, y por lo tanto, ahorros econmicos, o slo en ahorro econmico. Las medidas que se traduce en ahorro energtico y econmico se pueden clasificar en dos grupos: (1) las medidas basadas en la mejora del diseo o de la gestin de la infraestructura de riego; y (2) las medidas basadas en la mejora de los equipos que consumen energa, sobre todo mediante la reparacin de bombas y motores. Las medidas que slo se traduce en un ahorro econmico se basan principalmente en la mejora de los contratos con las compaas elctricas por eventos de tiempo de riego para aprovechar las tarifas elctricas ms baratas. En general, existe una falta de conocimiento por parte de los administradores de la AUA sobre las tarifas de energa y las tablas de tarifas. Para resolver este problema, el Servicio de Asesoramiento de Riegos de Castilla-la Mancha (Ortega et al. 2005) ofrece informacin y apoyo tcnico a los gerentes de las asociaciones de regantes y agricultores privados para ayudar a reducir los costos de energa de riego. Este es el resultado de una consulta de las Comunidades Autnomas a los servicios de asesoramiento de riego, siendo un servicio que las empresas elctricas en general no presentan de una manera precisa. Con el fin de proponer estas medidas para mejorar el uso de energa y lograr un ahorro econmico, tambin se requiere que los modelos de simulacin hidrulica y de energa descritos anteriormente. Adems, mediante el uso de estas herramientas, es posible estimar el ahorro energtico y econmico que resultan de la aplicacin de las medidas propuestas por la realizacin de un anlisis de costo-beneficio, junto con el clculo del indicador econmico de recuperacin. Para determinar la inversin costos, precios de mercado de los equipos y los costos de reparacin se obtuvieron de los fabricantes y los profesionales del sector. La recuperacin de la inversin es la relacin entre el costo de la inversin y los beneficios econmicos anuales. Este anlisis econmico, teniendo en cuenta las estimaciones de ahorro de energa, puede dar lugar a los responsables de las reas de regado en realidad llevan a cabo las medidas propuestas. Por lo tanto, es crucial para estimar con precisin el ahorro energtico y econmico. Para analizar la precisin en la estimacin de los ahorros energticos y econmicos de las medidas propuestas para los 15 analizados AUA, se realiz un anlisis de energa durante la temporada 2008 de riego para 7 de las 15 asociaciones de regantes, de tal de manera que se puede evaluar la diferencia entre la estimacin de ahorro energtico y econmico y los ahorros reales obtenidos en el ao siguiente (2008) para la aplicacin de las medidas propuestas.

RESULTADOS Y DISCUSIN Anlisis energtico de las 15 asociaciones de regantes durante la campaa de riegos 2007 Los indicadores de resultados calculados utilizando los datos obtenidos y medidos, y los modelos de simulacin, se muestran en la Tabla 3 para todas las asociaciones de regantes en estudio durante la temporada 2007 de riego. Los valores GEE son notablemente ms baja para todos los AUA, con un valor promedio de 47,9%, un mximo de 63,2% (AUA N 10), y un mnimo de 12,6% (AUA N 1). Esto significa que ms de la mitad de la energa suministrada a travs de la red elctrica se pierde en los sistemas de bombeo y redes de riego (teniendo en cuenta las prdidas de carga en tuberas). Sin embargo, el Ministerio de Industria a travs del Instituto para la Diversificacin y Ahorro de la Energa, estableci como una excelente eficiencia energtica de las AUA un valor del 50% o superior (IDAE 2007; Abadia et al 2008.). Este valor puede ser razonable ya que la eficiencia mxima de las bombas y motores es de aproximadamente 70 y 90%, respectivamente, y las prdidas en los cables y las prdidas de carga en la red de riego tambin debe ser considerado. Por lo tanto, la mayora de las asociaciones de regantes estn cerca de este valor, y que puede considerarse que operan con una excelente eficiencia energtica. Sin embargo, tres de las asociaciones de regantes (AR N 1, N 6, y N 13) tienen valores de GEE de 12.6, 27.0 y 33.1%, respectivamente. Esto se debe al bajo valor de la EEE en estos AUA, que est directamente vinculada a la variabilidad de las elevaciones de la superficie de regado (Figura 3;. Tabla 1). Por lo tanto, las AUA con altas diferencias de elevacin tienen valores ms bajos de EES que aquellos con diferencias bajas (Fig. 3).

Por lo tanto, en estos tres AUA, el balance de energa, que es la diferencia entre la energa inicial de agua en la fuente y la energa requerida por el sistema, es mucho menor que la energa suministrada por los sistemas de bombeo (estaciones de bombeo y pozos) (. Fig 4). Aunque AUA N 8 tiene grandes diferencias en la elevacin, el valor EES es alta debido a la existencia de sectores en las redes de riego. Por lo tanto, cada sector tiene una elevacin bastante iguales, por lo que la AUA tiene un valor aceptable de EES. Sin embargo, en los tres AUA con valores bajos de GEE (AUA N 1, N 6, y N 13), slo hay una red de riego, y estn no organizado en sectores de igual elevacin, siendo esta una posible solucin a la relativamente pobre desempeo de estas redes de riego. Como ejemplo, la fig. La figura 5 muestra el modelo de elevacin digital de la AUA N 6 y la ubicacin del depsito, los pozos, y la red de riego.

El (%) Indicador EEPS tuvo un valor promedio de 55,7% para todas las AUA estudiados. El mximo EEPS fue del 69,4% (AUA N 10), y la mnima fue de 36,3%. Este ltimo valor corresponde a AUA N 6 en la que se rompi la tubera de bombeo del pozo y los gerentes no se dio cuenta del error. Cuando se midi el desempeo de este bien y relacionada con los parmetros elctricos, la eficiencia calculada indica el problema y la tubera fue reparada. Sin embargo, se detect a finales de la temporada 2007 de riego, por lo que era demasiado tarde para hacer correcciones para esa temporada. En general, si el sistema de bombeo est en buenas condiciones, los pozos tienen una mejor eficiencia de las estaciones de bombeo (Fig. 6). Esto es debido a las condiciones de funcionamiento de cada uno de estos sistemas de bombeo. Los pozos operan en condiciones casi invariables, slo en funcin de las variaciones del nivel fretico. Sin embargo, las estaciones de bombeo operan en un amplio rango de las descargas (de cero a la mxima descarga de la estacin de bombeo), con diferentes eficiencias en funcin de la descarga. Por lo general, la eficiencia para valores bajos de descarga es menor que para valores altos de descarga (Moreno et al. 2007a). Por lo tanto, si una estacin de bombeo tiene descargas predominantemente bajas durante una temporada de riego, la eficiencia media de la estacin de bombeo ser relativamente baja. Por lo tanto, se puede concluir que en aquellos AUA sin estaciones de bombeo y con pozos en buenas condiciones, el EEPS debe tener un valor ms alto que en los de las estaciones de bombeo. Una vez analizados los dos indicadores ms importantes, los resultados del anlisis de conglomerados se muestran para determinar las diferencias entre las asociaciones de regantes desde el punto de vista energtico (Fig. 7). La figura 7 muestra las diferencias entre las asociaciones de regantes con sistemas de riego por aspersin (AUA N 9, N 11, N 3, N 5, N 14, N 12 y N 8) y las asociaciones de regantes con sistemas de riego por goteo (todos los dems). Las diferencias son notablemente ms bajos entre las AUA con sistemas de rociadores que aquellos con riego por goteo. Por lo tanto, se puede concluir que pequeos cambios en la gestin de las asociaciones de regantes tienen un mayor impacto en aquellos AUA con sistemas de riego por goteo que en aquellos con sistemas de rociadores, probablemente debido al menor volumen de agua aplicada por hectrea en aquellos con riego por goteo. Por lo tanto, en las reas irrigables con riego por goteo, es ms difcil para validar los ahorros de energa Las medidas de mejora propuestas que resulten en un mayor ahorro de energa son aquellas que implican mejoras en los equipos, en general, sobre la mejora de las bombas de los pozos. La AUA con el ahorro de energa ms altos en este sentido es AUA No. 6, que tena un ahorro energtico del 37,5% despus de la reparacin de la bomba del pozo (Tabla 5). Desde el punto de vista econmico, una importante proporcin de los ahorros econmicos se gana con las mejoras en el contrato elctrico (un promedio de 4%), que slo podra ser mejorado en 6 de las 15 asociaciones de regantes. Por lo tanto, el ahorro econmico en las AUA con este tipo de medidas eran alta (una media del 10%) sin tener en cuenta los costes de inversin. A fin de establecer la idoneidad de las medidas propuestas, es necesario llevar a cabo un anlisis econmico mediante el clculo de los ahorros econmicos ( ao-1) y el coste de la inversin (), que tambin permite calcular el periodo de amortizacin (aos). El resultado de este anlisis se puede mostrar en la Tabla 6 El costo de inversin promedio es 30.321 , y el ahorro econmico promedio son 17.364 , lo que significa que en un promedio de 2,4 aos, la inversin de las medidas propuestas se recupera. Hay algunas asociaciones de regantes en el que el periodo de recuperacin es ms largo (AUA N 9, N 15, y N 8), pero son los perodos que los directivos y tcnicos de la AUA consideran aceptables. Adems, en estos AUA las medidas propuestas trataron de obtener una mejora de la eficiencia energtica para los futuros escenarios de demanda, sobre todo con una mayor demanda de agua, lo que podra resultar en un mayor ahorro de energa y, por tanto, el tiempo de amortizacin. Comparacin entre los ahorros estimados y reales en 7 de las 15 asociaciones de regantes El ahorro energtico y econmico se muestra en la Tabla 6 eran estimaciones obtenidas a partir de modelos de simulacin y teniendo en cuenta la misma demanda que en la temporada de riego analizado (2007). Con el fin de validar esas estimaciones, se realiz otro anlisis de energa en 7 de las 15 asociaciones de regantes analizados durante la temporada 2008 de riego. La Tabla 7 muestra los indicadores de desempeo para las temporadas 2007 y 2008 de riego para las 7 AUA seleccionadas (AUA N 2, N 4, No. 6, No. 11, No. 12, No. 13 y No. 14). Estos resultados muestran que, si bien se han aplicado las medidas de mejora, el GEE no mejor en todos los estudios de casos entre 2007 y 2008, esto se debe a las dificultades en la mejora de la estrategia europea de empleo, as como a la falta de mejora de la EEPS. La EEE era difcil de mejorar, porque la nica manera de aumentar este indicador es por la sectorizacin de la red de riego, que es una medida que no es bien aceptada por los gerentes y miembros de las asociaciones de regantes, ya que implica cambios en los hbitos de riego y menos flexibilidad en la uso del equipo de riego. El EEPS fue en realidad mejor en el equipo en el que, durante 2007, se detect el problema. Sin embargo, durante la campaa de riegos 2008, los problemas en otras bombas tambin aparecieron, lo que contribuy a una disminucin en la EEPS. Adems, los cambios en el caudal requerido en las estaciones de bombeo de la temporada 2007 de la campaa de riegos 2008 causaron variaciones en la eficiencia de las estaciones de bombeo. Los ahorros de energa obtenidos con la aplicacin de las medidas propuestas han sido analizados utilizando el ACEVT indicador (energa consumida anualmente por volumen total anual de agua de riego suministrada, kWh m-3). La figura 8 muestra que en dos de la AUA analizado los ahorros de energa reales eran ms altos que lo que se haba estimado. Tambin, se puede concluir que hubo una sobreestimacin de los ahorros de energa. Sin embargo, en 5 de los 7 casos, hubo un ahorro de energa, mientras que en dos de ellos (AUA N 12 y N 13) no haba ningn ahorro de energa, y no el aumento del consumo de energa. En el caso de la AUA N 13, el deterioro de la eficiencia energtica (aumento de 2,23% en el consumo de energa anual por volumen anual total de agua de riego suministrada) se debi a la falta de medidas propuestas, junto con la ligera disminucin en la eficiencia energtica del sistema de bombeo de este AUA. Se causada principalmente por una disminucin en el nivel del agua durante la temporada 2008 de riego. En el caso de la AUA No. 12, aunque se implementaron todas las medidas propuestas, la eficiencia energtica era peor (6,85% de aumento en el consumo de energa anual por volumen total anual de agua de riego suministrada) que en 2007, principalmente debido a un aumento de la demanda de agua del cultivo (5696.7 m3 / ha en 2008 frente a 4.978,9 m3 / ha en 2007) como consecuencia de un cambio de patrn de cultivo, y un aumento de la superficie de regado (750,2 ha en 2008 frente a 590,2 ha en 2007), lo que dio como resultado en un aumento del 45,4% del volumen total anual de agua de riego entregado en 2008 en comparacin con 2007, este incremento se debi a un aumento de la superficie sembrada con maz y la cebolla (Tabla 8). Para aquellos AUA que tenan ahorros de energa, con la excepcin de la AUA No. 6, el ahorro de energa eran cerca de las estimaciones, con ligeras variaciones debido a cambios en las condiciones de la demanda, el patrn de cultivo, las condiciones climticas y otros factores. En el caso de la AUA No. 6, los ahorros de energa estimados fueron muy superiores a lo que se haba hecho obtuvo debido a una sobreestimacin de la mejora de la eficiencia de bombeo despus de la reparacin de la bomba del pozo. Con esta medida, la bomba debera haber tenido una mejora de la eficiencia del 29,5%, para alcanzar un valor de 62,5%. Sin embargo, la mejora de la bomba result en una mejora de slo 55,3% debido a que la bomba era demasiado viejo, y las reparaciones no fueron suficientes para alcanzar la mxima eficiencia de esta el modelo de bomba. Los ahorros de energa obtenidos a travs de las medidas propuestas, sin tener en cuenta la AUA No. 13 (no se propusieron medidas), fueron del 10,2%. AUA 2 y 6 tuvieron la mayor ahorro de energa, con medidas para mejorar la eficiencia de las bombas de los pozos. Por lo tanto, el aumento de la eficiencia de las bombas en AUA N 2 fue 48,8 a 55,5%, y para AUA No. 6, que era 36,3 a 49,1%, con un ahorro de energa de 21,9 y 19,5%, respectivamente. Los cambios en las tarifas de energa, que se produjeron durante el ao 2008 en Espaa, en el que las tarifas de energa tuvieron un incremento promedio en las asociaciones de regantes de entre el 40 y el 75%, hacen imposible establecer una comparacin econmica entre los 2 aos. Conclusiones Las herramientas desarrolladas integran un sistema de apoyo a las decisiones tiles para realizar un anlisis energtico y para proponer medidas de mejora de la eficiencia energtica. Los resultados del anlisis muestran que la mayora de la energa de la AUA analizado funcionar con eficiencia energtica adecuada (superior al 50%), pero se puede mejorar an ms. En las AUA con diferencias altas de elevacin, la eficiencia de energa es mucho menor, por lo que la nica manera de resolver este problema es el establecimiento de sectores de igual elevacin para la gestin de la red de riego. El anlisis de energa y el uso de estas herramientas hacen que sea posible estimar los ahorros de energa obtenidos mediante la aplicacin de las medidas propuestas. Sin embargo, los cambios en la demanda de agua, en la gestin de las redes de riego y estaciones de bombeo, y / o en los patrones de cultivo hacen que sea difcil evaluar con precisin la mejora el uso de energa derivada de las medidas propuestas. En la mayora de los casos de estudio, se detect una mejora de la eficiencia energtica tras la aplicacin de las medidas propuestas, con un ahorro promedio de energa de 10.2%. Las medidas de mejora propuestas que resulten en un mayor ahorro de energa son las relacionadas con la mejora de equipos, sobre todo en relacin con la mejora de las bombas de los pozos. Desde el punto de vista econmico, una importante proporcin de los ahorros econmicos se gana a travs de mejoras en el contrato elctrico. Ligeros cambios en la gestin de las asociaciones de regantes afectan ms significativamente AUA con sistemas de riego por goteo que en aquellos con sistemas de rociadores, probablemente debido al volumen bruto inferior de agua por hectrea aplicada con sistemas de riego por goteo. Por lo tanto, en las zonas regables con sistemas de riego por goteo, es ms difcil de validar los ahorros de energa obtenidos con las medidas propuestas, porque pequeos cambios en la gestin de las redes de riego o estaciones de bombeo tienen un gran efecto en la eficiencia energtica y, por lo tanto, los ahorros de energa estimados pueden ser ocultados por otros factores. Agradecimientos Los autores desean expresar su agradecimiento a la Agencia Regional de la Energa de Castilla-La Mancha (AGECAM) para proporcionar financiacin y apoyo a travs del proyecto de la '' Auditor'as energe'ticas en Castilla-La Mancha ', y haciendo que la aplicacin de esta estudiar posibles. Tambin nos gustara agradecer el Ministerio de Educacin y Ciencia (MEC) espaol para financiar la AGL2007- Proyecto 66716-C03-03, y para la Consejer'a de Educacio'ny Ciencia de Castilla-La Mancha para PCI08-0117 proyecto de financiacin.REFERENCIAS Abadia R, Rocamora C, Ruiz A, Puerto H (2008) La eficiencia energtica en redes de distribucin de riego I: teora. Biosyst Eng 101: 21-27 Calejo MJ, Lamaddalena N, Teixeira JL, Pereira LS (2008) Rendimiento anlisis de los sistemas de riego a presin que operan en exigir el uso de modelos de simulacin propulsados por flujo. J Agric Agua Manag 95: 154-162 Cle'ment R (1966) Calcul des de'bits dans le re'seaux d'riego fonctionnant a'la demande. 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