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ODS9. La Universidad Loyola publica estudio que propone un controlador que optimiza el uso de agua y energía

Gabriela Cáceres, una de las investigadoras del proyecto, idearon un sistema de riego que optimiza el uso de agua y energía eléctrica asociada al bombeo, manteniendo los niveles adecuados de humedades en las distintas profundidades del suelo.

20-12-2021

Científicos del grupo de investigación Optimization and Control of Distributed Systems del Departamento de Ingeniería de la Universidad Loyola, junto con investigadores del Instituto Andaluz de Investigación y Formación Agraria (IFAPA), han publicado un estudio que propone un controlador predictivo de riego que, recogiendo datos de humedad del suelo, transpiración de los cultivos, dinámica del agua en el suelo y considerando costes de energía eléctrica y agua, puede lograr reducciones significativas de costes sin afectar al rendimiento de los cultivos.

El artículo científico, publicado por la investigadora de la Universidad Loyola Gabriela Cáceres, propone la utilización de una técnica de control avanzada llamada Control Predictivo basado en Modelo, que, con la ayuda de los sensores que recogen datos del suelo en tiempo real, se puede optimizar el riego clásico que define habitualmente un experto en el área. El trabajo se ha desarrollado aplicando un controlador predictivo a un caso de estudio de una finca de fresas en Huelva para predecir y gestionar cuánto regar con el fin de minimizar el volumen de agua aplicada y los costes energéticos sin comprometer el rendimiento de los cultivos.

El controlador se compone de dos capas. La primera es de optimización en tiempo real cuya función es calcular la mejor opción de riego (tiempo y cantidad) teniendo en cuenta la transpiración del cultivo, manteniendo las humedades del suelo dentro de un rango determinado, logrando así la pérdida mínima de agua en las capas inferiores, a su vez minimizando el coste eléctrico asociado al bombeo. La segunda capa se basa en un modelo de control predictivo que se encarga de predecir durante una ventana de tiempo la evolución de las humedades, el agua y el consumo eléctrico.

Sin duda, el reciente desarrollo de sensores y actuadores de bajo coste basados en IoT ofrece grandes oportunidades en esta dirección, ya que estos dispositivos pueden ser fácilmente desplegados para implementar técnicas avanzadas de monitorización y control de riego a escala de explotación, ahorrando energía y agua, y consecuentemente disminuyendo costes.

Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el proyecto INNOREGA, en el que los investigadores de la Universidad Loyola colaboran con investigadores del IFAPA para la monitorización, mediante un sistema de sensores y cámaras, de plantaciones experimentales de arándanos y frambuesas. Asimismo, el trabajo cuenta con otra financiación parcial por parte de la Junta de Andalucía y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional en el marco del proyecto IRRIGATE. Todo esto para poder contrarrestar los efectos que generarán la crisis climática y la escasez de agua. La agricultura representa aproximadamente el 70% del consumo de agua a nivel mundial. Por ello, la gestión eficiente es una preocupación prioritaria, tanto por el agotamiento como por el uso de energía que conlleva su utilización, con la consiguiente pérdida de productividad y contaminación de los acuíferos por los fertilizantes.