Diseño de los componentes de conducción y bombeo de un reservorio para un sistema de riego presurizado por goteo y cálculo de consumo de energía: Caso de una parcela ubicada en Cañete-Lima

Abstract

El suministro de alimentos y energía es uno de los desafíos más críticos a nivel global, con la agricultura siendo una de las principales consumidoras de agua y energía. Este estudio investiga la relación entre el uso de agua y energía en la producción agrícola, enfocándose en un sistema de riego presurizado por goteo como una alternativa más eficiente en comparación con el sistema tradicional de riego por inundación. Se diseñaron y evaluaron los componentes de conducción y bombeo para un sistema de riego por goteo en una parcela de 20 hectáreas dedicada al cultivo de cítricos. Se realizó una caracterización geomorfológica del área de estudio, junto con un análisis de la pluviometría y la demanda de agua agrícola mediante métodos hidrológicos y agrológicos. Los componentes de conducción y bombeo, así como el consumo de energía asociado, fueron evaluados exhaustivamente. La oferta de agua disponible mensualmente fue de 0,07 MMC, mientras que la demanda de agua se calculó utilizando los métodos de Penman-Monteith, Blaney-Criddle y Thornthwaite, seleccionando el método de Penman-Monteith por su consistencia, que arrojó un valor de 0,02 MMC mensuales. Con base en los requisitos de agua determinados, se dimensionaron las tuberías matriz de 160 mm clase 5 y las porta laterales de 75 mm clase 5. La potencia de la bomba se calculó en función del caudal de diseño, resultando en un valor de 28 HP. Finalmente, se optó por instalar una electrobomba de 30 HP, disponible comercialmente a nivel nacional, con un consumo de energía estimado de 6246,5 kWh para el funcionamiento adecuado del sistema. Este estudio demuestra la viabilidad y eficiencia de los sistemas de riego por goteo en la reducción del consumo de agua y energía en la agricultura.

Food and energy supply is one of the most critical challenges at global level, as agriculture is a major consumer of water and energy. This study investigates the relationship between the use of water and energy in agricultural production, focusing on a drop-pressure irrigation system as a more efficient alternative to the traditional flooding system. Conduction and pumping components for a drip irrigation system on a 20 hectare citrus farm were designed and evaluated. A geomorphological characterization of the study area was carried out, along with an analysis of precipitation and demand for agricultural water using hydrological and agronomic methods. The conduction and pumping components, as well as the associated energy consumption, were carefully evaluated. The monthly available water supply was 0.07 MCM, while the demand for water was calculated using the Penman-Monteith, Blaney-Criddle and Thornthwaite methods, selecting the penman-monteith method for its consistency, which cast a value of 0.02 MCM monthly. Based on determined water requirements, 160 mm class 5 matrix pipes and 75 mm category 5 side doors were dimensioned. The pump power was calculated on the basis of the design flow, resulting in a value of 28 HP. Finally, an electric pump of 30 hp, commercially available nationally, with an estimated energy consumption of 6246.5 kWh was chosen for the proper operation of the system. This study demonstrates the viability and efficiency of drip irrigation systems in reducing water and energy consumption in agriculture.