Eficiencia hídrica, energética y emisiones CO2 utilizando sistemas de riego presurizado en las áreas verdes de la UNALM

Abstract

El agua y la energía son recursos finitos y escasos, por lo que es necesario reducir sus consumos y usarlos eficientemente en los sistemas de riego. El objetivo del estudio fue determinar la eficiencia hídrica, energética y la emisión del CO2, en las áreas verdes urbanas de la UNALM, utilizando sistemas de riego presurizado. Se evalúo el estrés hídrico en el césped americano, considerando un gradiente de la evapotranspiración potencial y el efecto sobre la calidad del césped. Se utilizó riego por goteo subterráneo de agosto 2016 a julio 2017. Se obtuvieron los coeficientes del cultivo en condiciones óptimas para el césped americano, mediante lisímetros de drenaje. Se evaluaron las eficiencias de riego de los sistemas de riego presurizados, la eficiencia energética del sistema de bombeo, con velocidad constante y variable utilizando variadores de frecuencia y la emisión de CO2, producida por los sistemas de riego presurizados. Los resultados mostraron coeficientes de riego para el goteo subterráneo de: 0.8 ETo; 0.8 ETo; 0.4 ETo y 0.6 ETo, para el verano, otoño, invierno y primavera respectivamente. Los coeficientes de riego, para el riego por aspersión, fueron de 0.75 para verano y 0.6 para las otras estaciones. Los coeficientes de cultivo para el césped americano fueron: 0.95, 0.85, 0.52 y 0.78, para el verano, otoño, invierno y primavera respectivamente. La eficiencia para el riego utilizando rotores fue de 75 %, con difusores fue de 60% y con goteo subterráneo fue superior al 90%. Para el actual sistema de riego por aspersión, se obtuvo una eficiencia energética total de 70.30 %, con una electrobomba de velocidad contante. En una situación mejorada, con la electrobomba con velocidad variable, se obtendría una eficiencia energética total de 68.75 %, y decrecerían las emisiones en 20.97 toneladas de CO2/año.

Water and energy are finite and scarce resources, consequently, it is necessary to reduce their consumption and use it efficiently in irrigation systems. The aim of the study was to determine the water and energy efficiency, as well as the emission of CO2 in the urban green areas of UNALM, using pressurized irrigation systems. The water stress in St. Augustine grass (Stenotaphrum secundatum) was evaluated, considering a gradient of the potential evapotranspiration and the effect on the grass quality. In addition, subsurface drip irrigation was used from August 2016 to July 2017. Crop coefficients were obtained in optimal conditions for St. Augustine grass, using drainage lysimeters. Moreover, the irrigation efficiencies of the pressurized irrigation systems and the energy efficiency of the pumping system were evaluated, with constant and variable speed using variable frequency drives and the CO2 emission produced by the pressurized irrigation systems was determined. The results showed irrigation coefficients for the subsurface drip irrigation of 0.8 ETo; 0.8 ETo; 0.4 ETo and 0.6 ETo, for summer, autumn, winter, and spring respectively. Irrigation coefficients for sprinkler irrigation were 0.75 for summer and 0.6 for the other seasons. The crop coefficients for St. Augustine grass were: 0.95, 0.85, 0.52, and 0.78, for the summer, autumn, winter, and spring, respectively. The irrigation efficiency using rotors was 75%, with diffusers it was 60% and with subsurface drip, it was higher than 90%. For the current sprinkler irrigation system, the total efficiency energy of 70.30% was obtained, with a constant speed in the electric motor. In an improved situation, with the variable frequency drives in the electric motor, the total efficiency energy of 68.75% would be obtained, and emissions would decrease by 20.97 tons of CO2 /year.