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Optimización energética

Transformación en regadío de la Zona Regable de la ‘Comunidad de Regantes de las Vegas del Bajo Valdavia (Palencia)’ con Tuberías de PVC-O

Departamento Técnico de Molecor

22/11/2019
Las transformaciones en regadío son una herramienta más para la lucha contra la despoblación y la optimización de recursos en aras de una mayor diversificación de cultivos y producción, y consecuentemente mayor rentabilidad de las zonas transformadas. En este tipo de actuaciones, es imprescindible el uso de las últimas tecnologías para así alcanzar la máxima eficiencia energética en la distribución del agua de riego, lo que sin duda repercutirá en los márgenes de beneficio de los regantes a la hora de rentabilizar la inversión acometida en la propia transformación. Es aquí donde entran en escena las tuberías TOM de PVC Orientado (PVC-O), dada su máxima eficiencia en el transporte de agua debido a su mayor capacidad hidráulica en algunos casos y a su baja rugosidad en otros.
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1. Objetivo

Dado que el marco energético ha cambiado, y que el coste de la contratación de potencia así como el propio precio del kw/h consumido es muy elevado, poder diseñar una actuación de esta envergadura sin la dependencia de la energía es algo muy valorable y destacable. Aprovechar la orografía de la zona a transformar y sus desniveles naturales para poner en riego una zona de 2.700 has, como es el caso, tiene mucho mérito.

Por lo que el objetivo de esta actuación es dotar a la zona con los recursos hídricos de un sistema de riego a la demanda, con presión natural, que implica que no haya coste de energía alguna para el riego por presión en las parcelas, lo que sin duda las hace muy competitivas desde el punto de vista de la rentabilidad de su explotación.

2. Antecedentes

La transformación de la zona de las vegas bajas del río Valdavia en regadío se declaró de Interés Social en el Plan Nacional de Regadíos (Real Decreto 329/2002, de 5 de abril), apoyándose en estudios de viabilidad para la ejecución de pequeños embalses para regadíos realizados al final de la década de los ochenta.

En el año 2005 se comienza a elaborar el primero de los cuatro Proyectos básicos para la transformación en regadío de la zona regable del río Valdavia. En el primero de ellos, del año 2006, se establecían seis sectores de riego, coincidiendo con los términos municipales y con bombeo directo a red. Para cada uno de ellos se debía construir un azud para derivar el agua del río Valdavia, una estación de bombeo con su correspondiente grupo de bombeo y una línea eléctrica, además de la posterior red de riego.

Además, se proyectaban dos balsas, una en cabecera para abastecer en caso de averías o desabastecimientos con una capacidad de dos días y otra en cola con el fin de recoger los sobrantes y regular los caudales de vertido al río.

En el año 2008 con la liberalización del sector de la energía, y el consiguiente incremento de las tarifas para riego se planteó un cambio en la concepción del proyecto. En el año 2012, se redacta un nuevo Proyecto básico de la red de riego, donde se elige la alternativa de riego por presión natural, para abastecer a dos sectores de riego, coincidentes con las demarcaciones de concentración parcelaria, de 1.678 ha la primera, y otro de 1.140 ha la segunda, a través de dos tuberías de captación en sendos azudes de derivación sobre el río Valdavia.

El último de los Proyectos básicos, de 2014, recoge todas las actuaciones de la transformación, desde las presas a los caminos, y simplifica la infraestructura de riego, de forma que tomando de un único azud, se conecta a través de la misma tubería la red de riego, que se apoyará en momentos de mayor demanda en dos balsas, una en cabecera y otra en la parte central de la zona regable. De la conducción principal, diseñada de forma telescópica y con una longitud de más de 40 km, van abasteciéndose los ramales de riego.

Las ventajas del diseño definitivo son:

  1. El sistema se simplifica notablemente al prescindir de las instalaciones eléctricas y los sistemas de bombeo.
  2. Ambientalmente representa la eliminación total del gasto energético y de las consiguientes emisiones de CO2. Este hecho representa una ventaja evidente en términos de sostenibilidad ambiental con vistas a un futuro inmediato.
  3. Por último, y como ventaja principal, esta alternativa representa una mejora de la competitividad de los regantes al eliminar totalmente el coste energético. En efecto, el riego podría efectuarse, en ambas Demarcaciones, sin gasto eléctrico y sin tener que afrontar los costes de mantenimiento de líneas eléctricas, transformadores o estaciones de bombeo. Dados los cada vez más estrechos márgenes de rentabilidad de los cultivos de regadío y el montante cada vez mayor de los costes eléctricos, el ahorro de éstos supondría una ventaja incomparable frente a las demás alternativas.

3. Objeto de la obra

El Proyecto de la red de riego de la zona regable del Río Valdavia (Palencia), tiene como finalidad definir y cuantificar las obras de regadío necesarias para poder realizar el aprovechamiento del agua acumulada en la Presa del Arroyo Villafría, en la zona regable de las vegas del bajo Valdavia. El objetivo del proyecto es la transformación en regadío de 2.700 ha en los términos municipales de Villaeles, Villasila de Valdavia, Villanuño de Valdavia, Bárcena de Campos, Castrillo de Villavega y Osorno (Palencia), mediante un sistema de riego a la demanda, con presión natural.

El Valle del Valdavia se sitúa en la zona Centro de la Provincia de Palencia, y se encuentra a unos 65 km al noreste de la capital de la provincia.

Para la ejecución de la transformación de la zona regable se han redactado seis proyectos de obras, de los que tres están finalizados y tres en ejecución. Dos proyectos para las dos presas de regulación en dos arroyos del río Valdavia, la presa sobre el arroyo Villafría (finalizado) y la presa sobre el arroyo de las Cuevas, con una capacidad de 12 hm3 cada una. De igual modo, se redactaron dos proyectos de Infraestructura rural para la red viaria de la concentración parcelaria que se dividió en dos demarcaciones y ya ejecutados.

Por último, la infraestructura de regadío se ha dividido en dos proyectos de obras. El primero de ellos contiene las obras de interés general, azud de captación, la realización de dos balsas de regulación y la conducción principal, con el fin de hacer llegar el agua almacenada en la presa de Villafría, a la zona regable. El segundo proyecto con las obras complementarias, de la red de riego, y que incluye la red secundaria y la valvulería necesaria, la red terciaria para el abastecimiento a parcelas, los automatismos y el telecontrol del sistema para su regulación automática, y la construcción del centro de control de la Comunidad de regantes.

4. Descripción de las obras

El esquema general para la infraestructura de regadío es el siguiente, partiendo de un azud en el río Valdavia, aguas arriba de La Puebla de Valdavia, a una cota sobre el nivel del mar de 936 metros y mediante una tubería de diámetro 1.200 a 1.000 y de 23.650 metros de longitud, se transportará el caudal necesario por gravedad a la red de riego.

La red secundaria cuenta con diámetros de 1.000 mm a 160 mm y una longitud de 62 km. Está proyectada en diámetros 900 y 1.000 mm, siendo desde el diámetro 800 mm en PVC Orientado (PVC-O). Abastecerá a 182 unidades de riego, y desde los hidrantes de riego saldrá la red terciaria, con más de 40 km de tuberías TOM de PVC-O. Se construirán dos balsas de regulación, una antes de llegar a la zona regable en Arenillas de San Pelayo y otra en Villanuño de Valdavia. Estas balsas servirán para almacenar agua en las épocas de máxima demanda, para suplir la falta de abastecimiento desde el azud, y conseguir una reducción de los diámetros empleados en la conducción principal.

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Esquema hidráulico de la actuación.

5. Diseño de la red

Para el diseño de la infraestructura de riego se ha establecido un caudal ficticio continuo, es decir, el caudal estricto que habría que suministrar por hectárea de terreno para hacer frente a las necesidades de agua de las plantas, si se regase de manera continua durante la totalidad del tiempo disponible (24 horas al día durante todos los días del mes). Partiendo de las necesidades del mes de julio, como el mes con mayor demanda, en el que las necesidades netas de la alternativa para el riego del 69,56% de la superficie ascienden a 1.034,5 m3/ha y mes, que equivale 0,39 l/s y ha. Si a estas necesidades aplicamos la eficiencia de aplicación de 0,88, el caudal ficticio continuo que se obtuvo es de 0,44 l/s y ha (0,39 l/s y ha / 0,88).

El caudal de demanda de riego, entendiendo como tal el caudal que habría que suministrar por hectárea de terreno con 6 días de riego a la semana y 20 horas de riego al día, asciende a 0,62 l/s y ha (0,44 l/s y ha x 168 horas semanales/120 horas de riego semanales), es de 1.171,8 l/s, inferior a los 1.400 l/s del caudal máximo establecido en la concesión de la Comunidad de regantes.

Con el fin de dotar a la red de los caudales y presiones establecidos, los cálculos hidráulicos se han realizado en función de la elección del material de las conducciones de la red de riego, teniendo en cuenta la capacidad hidráulica, condiciones de ejecución, costes de mantenimiento y calidad de funcionamiento y coste de inversión.

Se determina el empleo de tubería de hormigón con camisa en los mayores diámetros de la conducción principal desde el azud, y el inicio de la red de riego, es decir del diámetro 900 mm al 1.200 mm.

En la red de riego, con presiones estáticas muy importantes, entre 6 y 15 atm, se ha optado por el empleo del PVC-O, con diámetros de 160 mm a 800 mm, con un timbraje de 16 atm, salvo en los ramales de la cola de la zona regable, donde se ha proyectado con tuberías de 20 atm de presión nominal.

Debido a su estructura laminar, las tuberías TOM de PVC-O son muy resistentes al impacto por golpes y a la propagación de grietas, teniendo un excelente comportamiento mecánico.

La reducción del espesor de pared que se produce en el proceso de orientación molecular proporciona a la tubería mayor diámetro interno y sección de paso. Además, la superficie interna es extremadamente lisa, lo que reduce al mínimo las pérdidas de carga y dificulta la formación de depósitos en las paredes del tubo.

Esta circunstancia permite para un mismo diámetro nominal reducir la velocidad y por lo tanto la pérdida de carga, o incrementar el caudal transportado.

De esta forma se logra entre un 15% y un 40% de mayor capacidad hidráulica que tuberías de otros materiales con diámetros externos similares.

A las referidas ventajas se habrían de sumar las relativas a su baja celeridad, ya que los valores de sobrepresión y depresión como consecuencia de transitorios o golpes de ariete causados por variaciones repentinas en el suministro de caudal, son mucho más bajos en el PVC-O que en el resto de materiales.

La conducción de la balsa de Cabecera y la de Cola, tendrán suficiente capacidad para abastecer al sistema con 1.000 l/s y 800 l/s, en aquellos momentos en que la demanda sea superior al caudal que llegue desde el azud, bien por un incremento de la demanda en la semana de máximas necesidades o porque se encuentre inutilizada.

La red de riego está formada por tubería de hormigón de 12,5 atm y PVC-O de 16 y 20 atmósferas de presión de servicio y diversos diámetros. Las longitudes y diámetros se recogen en el cuadro siguiente:

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La red terciaria tiene una longitud de 40.391 m, y se realizará con PVC-O de diámetro 110 a 200 de 16 atm. Además cuenta con los elementos de regularización, control y seguridad necesarios: válvulas, ventosas, desagües, hidrantes, y filtros. El movimiento de la red terciaria son 53.462,32 m3.

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Instalación de Tuberías TOM de PVC Orientado.

6. Conclusiones

La alta capacidad hidráulica y su baja rugosidad hacen del PVC-O Clase 500 el material ideal para el transporte de agua con el mínimo consumo de energía.

Esta circunstancia unida al actual marco energético, en el que la potencia contratada durante todo el año, lastra a muchas Comunidades de Regantes que hacen uso de ella tan sólo 6 meses a lo largo del mismo, hace que los proyectistas piensen en el PVC-O como una herramienta más de optimización de los costes eléctricos en una obra de modernización o transformación de regadío.

La Transformación en regadío de la Zona Regable de la ‘Comunidad de Regantes de las Vegas del Bajo Valdavia (Palencia)’ es un ejemplo de un diseño óptimo, prescindiendo del uso de energía eléctrica para la distribución del agua de riego, aprovechando los desniveles naturales de la zona, para que todas las parcelas de la zona disfruten del agua en unas condiciones adecuadas para el riego a presión.

De nada servirían estas referidas cualidades si la durabilidad del material comprometiera las grandes inversiones que se están acometiendo, por lo que cabe hablar de eficiencia energética en el transporte de agua unida a otras cualidades no menos importantes como la durabilidad del material, su baja celeridad y su alta resistencia al impacto.

Mientras no cambie este marco energético tan complicado, la viabilidad de estas actuaciones de modernización pasa porque se tengan en cuenta en fase de diseño, cuantas medidas sean posibles para reducir la dependencia de la explotación de la obra del coste eléctrico, balsas de acumulación elevadas, sistemas de telecontrol que permita agrupar los riegos, variadores de frecuencia en las impulsiones, adaptar los equipos de bombeo a distintas posibles demandas y por supuesto, el uso de materiales en la red de riego cuyas propiedades, como es el caso del PVC-O, permitan lograr ese objetivo de optimización energética.

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