La programación del riego puede ahorrar hasta un 30% de agua
En España, cuando se habla de sondas de humedad del suelo, siempre aparece LabFerrer. LabFerrer es una empresa con un histórico basado en la confianza, el buen trato, el conocimiento y la calidad de equipos y servicio. Trabajamos, desde hace más de veinte años, con la empresa líder a nivel mundial de desarrollo y fabricación de sensores, como es METER Group (Pullman, WA, USA); muchos todavía la conocen por su nombre antiguo, Decagon devices.
Su principal propuesta de valor es la ingeniería de conocimiento en la toma decisiones del regadío, generando procedimientos y buenas prácticas de uso, asesorando sobre la integración de datos en plataformas IoT e implementando modelos conceptuales de análisis que incluyan modelos de cultivo e indicadores de sostenibilidad. Como pyme innovadora, LabFerrer participa en proyectos internacionales de I+D y colabora con científicos, consultores y empresas de todo el mundo.
Una apuesta por la calidad, la metodología y el conocimiento
La fórmula para una implementación exitosa de Redes Inalámbricas de Sensores (RIS) con sensores del continuo suelo-planta-atmosfera (SPAC, en inglés) y datos disponibles en tiempo real, se basa en una combinación de calidad, metodología y conocimiento.
Si falla uno de estos tres componentes, será muy difícil que se obtenga ningún beneficio económico y ambiental de la tecnología.
Gestionar el riego a través de una programación científica
Por programación del riego se entiende:
- El ajuste durante la campaña del momento, frecuencia y duración del riego a escala de parcela y con una cadencia diaria o semanal. Se ejecuta a través del programador de riego en función del Agua Disponible para la Planta (ADP) en el suelo, la fase del cultivo y las necesidades hídricas de la planta (ETc=ETo x Kc).
- El análisis estratégico a final de campaña a partir de datos acumulados, promedio y comparativa de: consumo de agua, ADP, Evapotranspiración del cultivo (ETc), tipo de suelo, variedad, rendimiento y dotación de agua, principalmente. El objetivo de este análisis de campaña es extraer propuestas de mejora a escala de finca, agrupación o Comunidad de Regantes (CR) por tipología de parcela (variedad x sistema cultivo x suelo). Los indicadores de evaluación (Performance Assessment Indicators) agrupados de diferente manera pueden proporcionar un análisis del uso del agua como son: Huella Hídrica, Eficiencias (distribución, aplicación y productividad) e impacto sobre el uso y la disponibilidad hídrica a escala de meso-cuenca.
Una finca que programa el riego según las Necesidades Hídricas de riego (NH=ETc-Pe, donde Pe=pluviometría efectiva) y datos a tiempo real del estado hídrico del suelo puede llegar a conseguir hasta un 30% de ahorro en el consumo de agua, minimizar el drenaje y el lavado de nitratos y mejorar la calidad de producción.
La fórmula para una implementación exitosa de Redes Inalámbricas de Sensores se basa en el mix calidad, metodología y conocimiento
El estado hídrico del suelo se controla mediante sondas de humedad del suelo instaladas en parcelas que representan Unidades de Gestión Representativas (UGR) dentro de una finca. Se habla de Puntos de Control con sondas de humedad del suelo y contadores de agua para medir in situ las variaciones temporales del estado hídrico del suelo y el consumo de agua a escala de parcela. La superposición de la información geográfica de los sectores de riego, tipología de cultivo y tipo de suelos, permitirá agrupar todas las parcelas que integran la CR en un máximo de 4-5 grupos.
Unidades de Gestión Representativas (UGR)
La superposición de la información geográfica de los sectores de riego, tipología de cultivo, tipo de suelos (según su Agua Disponible Total (ADT) y tamaño del dosel (fracción cobertura y kc)) permitirá agrupar todas las parcelas que integran la CR en un máximo de 4-5 grupos.
La principal propuesta de valor de LabFerrer es la ingeniería de conocimiento en la toma decisiones del regadío
La hipótesis de trabajo es que, para una CR, la demanda hídrica termodinámica (ETo) es similar y que, en consecuencia, las necesidades hídricas teóricas, el programa de riego y el balance hídrico para cada agrupación de parcelas es muy similar.
A partir de aquí, a través de herramientas de información satelital (básicamente, NDVI) y un mapeo de suelos de la CR (profundidad, textura, % piedras, compactación y salinidad) se puede decidir qué parcelas específicas representarán a cada tipología. Estas parcelas seleccionadas serán las Unidades de Gestión Representativas (UGR) donde se instalará un Punto de Control de Sondas de humedad del suelo.
El mapeo de las parcelas y la localización de las UGRs corresponde a lo que se denomina un Estudio de Representatividad Hídrica para la gestión del riego.
La variabilidad dentro de la parcela y la posición en el paisaje determinarán la geolocalización de los Puntos de Control. La estación climática deberá instalarse intentando garantizar las condiciones mínimas recomendadas.
Como pyme innovadora, LabFerrer participa en proyectos internacionales de I+D y colabora con científicos, consultores y empresas de todo el mundo
Punto de control de sondas de humedad del suelo y datos a tiempo real con Redes Inalámbricas de Sensores (RIS)
Un Punto de control de humedad del suelo está compuesto por:
- Sondas de humedad situadas, al menos, a dos profundidades dentro de la zona mojada o zona radicular del suelo.
- Contador de agua en riego localizado: medida de la aplicación de agua (consumo) a nivel de gotero o línea porta-goteros.
- Pluviómetro en riego por aspersión: medida de la pluviometría real a nivel de parcela.
- Unidad registradora o dataloggers con canales abiertos para conectar los sensores; con memoria física y módem para enviar los datos a la nube.
Una red inalámbrica de sensores (RIS) o en inglés, Wireless Sensor Network (WSN), es un conjunto de puntos de medida con sensores, que registran datos a tiempo real y que a través de plataformas IoT en la nube (Internet de las Cosas) configuran herramientas digitales para la toma de decisiones (DSS) y automatismos.
La presencia de redes públicas o privadas de sensores ambientales es una realidad en fincas agrícolas, proyectos de investigación y servicios públicos. Las redes de estaciones de la AEMET (Agencia Estatal de Meteorología), y los sistemas de información agroclimática para el regadío (SIAR) vinculados a las CCAA (Comunidades Autónomas) son de uso generalizado para el cálculo de las necesidades netas de riego (normalmente, mm·día-1 o mm·sem-1). Los datos climáticos de las estaciones públicas también se utilizan para el uso de modelos de enfermedades fúngicas, cálculo de horas frío, heladas y alertas. También hay redes globales, como el proyecto TAHMO.
Las herramientas de apoyo a la toma de decisiones
La cara visible de una red inalámbrica de sensores es el software que constituye la DSS para ajustar la programación del fertirriego, los tratamientos fitosanitarios, sistemas de protección de heladas, uso de mantas térmicas, el micro-clima del invernadero (apertura y cierre de ventanas y encalado), manejo de la poda en verde y del aclareo, horas frío y floración, luz artificial y respuesta de la planta, entre otros.
El software de gestión será una solución integral con distintos componentes, como son los propios sensores, los puntos de medida, la conectividad o telemetría, la base de datos en la nube y la interfase de usuario a través de la web o de aplicaciones para dispositivos móviles. La interacción entre distintas plataformas a través de APIs permite combinar distintos componentes y aplicaciones a nivel de la nube y de software de usuario, como ERP (Enterprise Resource Planing) visores de monitorización, cuadernos de campo, mapas digitales y satelitales, modelos predictivos y la automatización de actuadores como los programadores de riego y el control climático de invernaderos y cámaras de cultivo.
En una finca se pueden definir los diagramas de flujo del producto y de la toma de decisiones. El diagrama de flujo de los productos (Product’s Flow chart) está relacionado con el Sistema de Garantía de Calidad (SGQ), las operaciones, los planes de trabajo del cultivo, los consumos, la seguridad (APCC) y el cálculo de la huella de producto y de organización según la metodología ACV (Análisis del Ciclo de Vida).
Desde el punto de vista de la toma de decisiones, se puede definir el diagrama de decisiones, funcionalidad y operatividad de las personas (User Story Mapping). Las decisiones, basadas en datos, pueden ser estratégicas, tácticas, en base a normas heurísticas y automatizadas. Las personas pueden corresponder a operarios, gerencia o personas con funciones técnicas de producción, calidad, comercial, operaciones, IoT, principalmente.
Los datos enviados a la nube han de ser gestionados por una Plataforma IoT especializada. Esta plataforma IoT debe disponer de:
- Mapa conceptual que integre los diferentes puntos de sensorización, variables, transformación e interpretación de datos, umbrales de gestión, flujo de datos, integración de otras fuentes de datos y generación de informes
- Interoperabilidad con otras plataformas IoT y datos registrados en la CR a través de APIs. A nivel de CR se puede considerar datos de consumo y disponibilidad de agua, previsiones climáticas y datos climáticos.
- Software de gestión para el usuario individual y gestión de incidencias, (a tiempo real e históricos).
Una red de sensores inalámbricos y su correspondiente plataforma IoT debe integrarse y mejorar la toma de decisiones y el proceso productivo
Debe considerarse un plan de Control de Calidad (CC)
Un Plan de Control de Calidad mínimo debe incluir, entre otros: procedimientos de instalación, certificados de calibración de las sondas de humedad del suelo, garantía, mantenimiento, los metadatos que definen las UGRs, el flujo, almacenamiento y seguridad de los datos, frecuencia de las medidas y la transformación de los datos en indicadores de gestión (umbrales y zonas de control).
Por lo tanto, es necesario:
- Utilizar sondas y sistemas de registro de calidad científica (hay que asegurar la calidad, la robustez, la seguridad y la representatividad de los datos).
- Asegurar la seguridad y la capacidad de la base de datos en la nube.
- Asegurar el Servicio Técnico del sistema de sensores, datos e información a través de una empresa experta. Hay que incluir la Formación de los usuarios y el equipo técnico de la CR.
La importancia de un servicio de asesoramiento del riego y la fertilización
Una red de sensores inalámbricos y su correspondiente plataforma IoT debe integrarse y mejorar la toma de decisiones y el proceso productivo. Para que los datos procedentes de los sensores tengan utilidad campaña tras campaña, es necesario que funcione el ciclo de conocimiento. Esto es, que los datos registrados tengan sentido y calidad, que proporcionen información (interpretación), que sirvan para adquirir experiencia (sabiduría, wisdom en inglés), que haya unas reglas de decisión y que permitan reflejar los efectos del manejo y el clima, específicamente para cada combinación de suelo x microclima x manejo.
LabFerrer asesora y proporciona sistemas de monitorización de puntos de medida de referencia con sondas de humedad del suelo
Para conseguir implementar este ciclo de conocimiento dentro de una empresa, una solución digital con sondas de control de humedad del suelo y sensores ambientales tiene que ir acompañada de un servicio de apoyo o acompañamiento.
Es un proceso iterativo que necesita formación continuada, servicio técnico eficaz, interacción con investigadores y profesores, combinación de diferentes fuentes de información, identificación de las interacciones con el sistema de cultivo, registro y el Sistema de Gestión de Calidad, entre otros.
Dicho servicio también puede incluir la toma de muestras de suelo y planta para la realización de análisis de nutrientes, su interpretación y el ajuste del programa de fertilización.
La formación es fundamental en el ciclo de conocimiento
Desde nuestros inicios hemos creído en formar la comunidad profesional que debe gestionar el uso del agua en agricultura.
LabFerrer produce seminarios y aulas virtuales que pone a disposición de los profesionales de habla española en el canal de YouTube BIOFÍSICA AMBIENTAL. Desde “El Uso combinado de sensores de potencial hídrico” hasta "¿Cómo calcular el Déficit de Presión de Vapor?", se explican los principios y aplicaciones para transformar los datos procedentes de sensores en decisiones de gestión del cultivo y del riego.
Control de la humedad del suelo y monitorización de los lixiviados en el PERTE de Digitalización del Ciclo del Agua
Las soluciones digitales que considera el PERTE de Digitalización del Ciclo del Agua que lanza el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Democrático (MITECO) tienen que respetar el principio DNSH (no causar un perjuicio significativo). En las comunidades de riego (CCRR) situadas en Zonas Vulnerables por nitratos o en masas de agua subterráneas en mal estado será obligatorio la instalación de sondas de humedad del suelo y la monitorización de los lixiviados.
En las zonas vulnerables más críticas o en espacios de interés ambiental singular sería recomendable unir esfuerzos entre las empresas especializadas, los institutos de investigación agraria, universidades, la administración, los propietarios y los gestores del agua, sobre todo en lo que respecta al diseño de los puntos de medidas de alta tecnificación.
En este sentido, LabFerrer asesora y proporciona sistemas de monitorización de puntos de medida de referencia con sondas de humedad del suelo para el ajuste de la dosis y la frecuencia de riego, y lisímetros del flujo de drenaje, con medidas en campo de nitratos y módulos de cálculo del drenaje y del lavado de nitratos.