Gestión eficiente de los recursos hídricos con inteligencia artificial y teledetección

El agua supone uno de los recursos hídricos básicos para los distintos sectores económicos. Para la agricultura adquiere especial importancia en climas como el mediterráneo, ya que su disponibilidad condiciona las producciones agrarias. En este sentido, el sector agrícola supone el 80% del total de la demanda española d, según el Plan Nacional de Adaptación al Cambio Climático.

En los usos agrícolas, la demanda de agua en España representa alrededor 80% del consumo. Por otro lado, la actividad agraria de regadío supone el 50% de la producción final, con un volumen de exportación de 10.000 millones de euros al año, posicionando la exportación española como tercera exportadora mundial y creando más de 400.000 puestos de trabajo directos.

Por ello, la complejidad del sistema de gestión del agua recae en el uso y la demanda de la producción del sector, así como en la consecución de los objetivos ambientales, pareciendo casi incompatibles.

Reconsiderar la gestión del agua

Para hacer frente a los desafíos del futuro en un escenario de cambio climático, se ha detectado la necesidad de reconsiderar la gestión del agua en el sector agrícola, desde una visión global y hacia la prestación de servicios tecnológicos modernos y sostenibles, suponiendo un reto tecnológico para todo un sector.

En este sentido, dadas las limitaciones existentes en torno a la gestión de los recursos hídricos para uso agrícola, esta debe orientarse a nivel colectivo y hacia la implementación de nuevas tecnologías, como la inteligencia artificial y la teledetección, al sector agrícola.

Existen numerosos proyectos desarrollados por empresas españolas en colaboración con instituciones públicas y privadas. Quercus Desarrollo de Proyectos ha desarrollado una nueva plataforma de predicción de las necesidades hídricas de las Comunidades de Regantes y regantes de las diferentes zonas que las conforman, apuntando a un ahorro de agua del 20%, que se va actualizando semanalmente, para una gestión eficiente de los recursos hídricos, utilizando tecnologías punteras como IA, teledetección y gemelos digitales.

Predicción de demanda de agua

Este desarrollo permite una predicción de la demanda de riego un 15% más precisa, y escalable a las dimensiones y complejidad de gestión de una comunidad de regantes, que gestiona miles de parcelas de diferentes cultivos y condiciones.

En este sentido, a nivel de Comunidad de Regantes, el gestor prevé la demanda de riego a lo largo de la campaña, según ramales de la infraestructura de distribución y según tipos de cultivo, de la suma de los regantes de su zona.

Por otro lado, los regantes podrán interactuar con la plataforma para supervisar el riego de sus parcelas y para recibir prescripciones de riego personalizadas, según la climatología y las necesidades del cultivo, sin la necesidad de que este tenga que introducir datos en el sistema.

Predecir y gestionar la demanda de riego

Este proyecto ha permitido dar un salto tecnológico adelante en las capacidades de gestión de los recursos hídricos de una zona agrícola gestionada por una Comunidad de Regantes, mediante la aplicación de tecnología avanzada, ofreciendo una plataforma de supervisión y gestión de riego contemplando a dos perfiles de usuario complementarios.

Los gestores de las Comunidades de Regantes, que la utilizan para predecir y gestionar la demanda de riego que deberá atender la comunidad, agregada o desglosable, contemplando los miles de parcelas que conforman las Comunidades de Regantes, distinguiendo según ramales de la infraestructura de distribución, tipos de cultivo y períodos de campaña.

Con ello, pueden estimar de forma precisa la petición periódica de recursos hídricos a la confederación hidrográfica, haciéndola más realista. Esto permite a las Comunidades de Regantes una mejor gestión de los bombeos y almacenajes de agua dentro de la comunidad.

Optimizar recursos hídricos y energéticos

El regante la utiliza para supervisar el riego de sus parcelas y recibir prescripciones de riego personalizadas para su escenario agronómico concreto, sin la necesidad de que estos tengan que hacer ninguna aportación de datos a la plataforma.

Esta plataforma combina tanto la lógica de gestión hidráulica de la infraestructura colectiva de distribución de agua, como la de productividad agronómica del agua en los distintos cultivos.

La combinación en una misma plataforma, de las funcionalidades dirigidas a los regantes junto a las dirigidas al gestor de la comunidad, facilita la coordinación de los diferentes actores, lo que resulta indispensable para optimizar colectivamente el uso de recursos hídricos, energía y esfuerzo humano.

Sensible ahorro de agua y de energía

El margen de mejora al que se apunta es al de un ahorro del 20% en agua, que aporta también un ahorro del 25% de energía debido a una mejor gestión del agua bombeada. Todo ello, sin incrementar el esfuerzo humano en tareas de supervisión y control.

En el sector agrícola se ha constatado que en los últimos años ha crecido considerablemente la demanda de estudios de análisis y gestión de recursos fluviales y de solventar las necesidades hídricas de las Comunidades de Regantes.

Muchos actores del sector han canalizado grandes inversiones millonarias sin resultados concretos por el desconocimiento de técnicas para el pre-procesado y post-procesado de los modelos hidrológicos o bien porque los sistemas que se les había ofrecido eran paquetes cerrados que no se ajustaban a las necesidades reales de las administraciones responsables del control.

Sistema icloud computerizado

Quercus ha detectado que la mayoría de los clientes carecen de sistemas de análisis estadísticos de caudales, modelación hidrometereológica, hidráulica o análisis de peligrosidad y carecían asimismo módulos de análisis y gestión de las necesidades de agua.

Y ha sido capaz de canalizar esta necesidad. La gran novedad del proyecto es la generación de un sistema icloud computerizado en tiempo real que permite el control exhaustivo de los mapas agroclimáticas en diferentes explotaciones agrícolas.

El sistema envía una notificación en tiempo real sobre las necesidades de los cultivos por medio de un programa de sensorización de las necesidades hídricas y los microclimas.

Análisis a medida

El sistema va acompañado de la creación de una interfaz gráfica que consta de una serie de elementos y métodos que permitirán al usuario interactuar con la aplicación y tomar las decisiones más ajustadas a cada uno de sus terrenos, analizándolo por hectáreas.

El propietario del terreno crea sus propias ventanas de gestión y las divide en paneles o contenedores en las que se situan los distintos elementos de análisis. Con ello el gestor de los terrenos logra una mayor eficiencia económica, equidad social y ecología y sostenibilidad ambiental en los terrenos que gestiona, para una mayor racionalización de agua, abonos, etc.

En este sentido, los sistemas actuales más avanzados usan gemelos digitales para la predicción del riego enfocados al por menor, lo que permite optimizar el consumo a nivel individual pero no a nivel colectivo, ya que, por otro lado, este está supeditado a que no todos los usuarios utilizaran un sistema de predicción.

Teledetección e inteligencia artificial

Cabe señalar, además, que una de las motivaciones del proyecto es que se ha detectado que muchos de los regantes no utilizan sistemas de optimización del riego debido a la falta de conocimiento y a los costes y dificultades técnicas que se presentan al adoptar estas soluciones a nivel individual.

Por todo ello, las principales innovaciones que presenta el proyecto respecto a la oferta actual son el estudio y evaluación de la aplicación de una plataforma que contempla tecnologías como la teledetección, la inteligencia artificial y la modelización, en diferentes Comunidades de Regantes, para predecir las necesidades hídricas y el consumo de agua de los cultivos de una zona determinada.

El desarrollar de una plataforma innovadora que permitirá estimar dinámicamente la demanda colectiva de agua para poder adaptarse de forma rápida y fácil a los cambios meteorológicos. A su vez, los regantes obtienen recomendaciones personalizadas de las dosis de riego a aplicar en sus parcelas a lo largo del año. Y la obtención de un modelado de datos flexible, interoperable con otros sistemas informáticos y aplicaciones, actuales o futuros.

Daniel Pons es técnico en Quercus Desarrollo de Proyectos