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Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 1 Índice: Capítulo 1: Antecedentes y objeto del proyecto ............................................ 1 1) ANTECEDENTES: ...................................................................................... 1 2) OBJETO: ..................................................................................................... 3 Capítulo 2: Descripción del proceso ............................................................... 4 Capítulo 3: Elección del cultivo. ...................................................................... 5 1) INTRODUCCIÓN: ....................................................................................... 5 2) HIBRIDOS, CARACTERISTICAS: .............................................................. 5 3) DESCRIPCIÓN GENERAL: ........................................................................ 7 4) ANÁLISIS: ................................................................................................... 7 5) CONCLUSIÓN: ........................................................................................... 9 Capítulo 4: Manejo del cultivo. ...................................................................... 10 1) PREPARACIÓN DEL TERRENO: ............................................................. 10 2) ADQUISICIÓN DE LA PLANTA: ............................................................... 11 3) PLANTACIÓN: .......................................................................................... 11 4) LABORES CULTURALES: ........................................................................ 12 5) ABONADO: ............................................................................................... 13 6) PLAGAS Y ENFERMEDADES: ................................................................. 13 Capítulo 5: Diseño de la plantación. ............................................................. 15 Capítulo 6: Descripción de la zona. ............................................................... 16 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 16 2) DESCRIPCCIÓN LITOLÓGICA ................................................................ 16 3) DESCRIPCIÓN HRIDROLÓGICA ............................................................. 16 Capítulo 7: Estudio climatológico ................................................................. 18 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 18 2) TEMPERATURAS: .................................................................................... 18 3) RÉGIMEN DE HELADAS SEGÚN EMBERGER: ..................................... 19 4) CALCULO DEL NÚMERO DE HORAS DE FRIO: .................................... 19 5) PRECIPITACIONES: ................................................................................. 20 6) HUMEDAD RELATIVA: ............................................................................. 21 7) DIAS DE NIEBLA Y ROCIO: ..................................................................... 22 8) EL VIENTO: ............................................................................................... 22 9) CARACTERIZACIÓN DE LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS (índices climáticos): ................................................................................................................ 24 10) CLASIFICACIÓN CLIMÁTICA DE KÖPPEN: .......................................... 24 11) CLASIFICACIÓN BIOCLIMATICA DE UNESCO-FAO: .......................... 25 12) CLASIFICACIÓN CLIMÁTICA DE THORNTHWAITE ............................. 25 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 2 13) DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE HUMEDAD. BALANCE HÍDRICO . 26 14) ÍNDICE DE HUMEDAD ........................................................................... 27 15) EFICACIA TERMICA ............................................................................... 27 16) VARIACIÓN ESTACIONAL DE LA HUMEDAD ...................................... 27 17) CONCENTRACION TERMICA EN VERANO ......................................... 27 18) CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ET0) POR EL MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLE-FAO ................... 27 19) EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO (ETC). ................................... 28 Capítulo 8: Estudio Edafológico .................................................................... 30 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 30 2) FISIOGRAFÍA, GEOLOGÍA Y LITOLOGÍA: .............................................. 30 3) EDAFOLÓGIA: .......................................................................................... 30 4) DESCRIPCIÓN DE LAS CLASES AGROLÓGICAS: ................................ 31 5) CARACTERIZACIÓN GENERAL DEL SUELO: ........................................ 31 6) CARACTERES FÍSICOS: ......................................................................... 32 7) CARACTERES QUÍMICOS: ...................................................................... 32 8) CONCLUSIONES DE CARÁCTER FÍSICO: ............................................. 33 9) CONCLUSIONES DE CARÁCTER QUÍMICO: ......................................... 33 Capítulo 10: Cálculo de las necesidades hídricas. ...................................... 34 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 34 2) NECESIDADES DE AGUA DE RIEGO: .................................................... 34 2.1) NECESIDADES NETAS: .................................................................... 34 2.2) NECESIDADES REALES. .................................................................. 35 3) DIMENSIONADO DEL RIEGO LOCALIZADO. ......................................... 39 3.1) DOSIS DE RIEGO: ............................................................................. 39 3.2) PORCENTAJE DE SUELO MOJADO. ............................................... 39 3.3) ÁREA MOJADA POR UN EMISOR. ................................................... 39 3.4) NÚMERO MÍNIMO DE EMISORES. .................................................. 40 3.5) SEPARACIÓN ENTRE EMISORES. .................................................. 40 3.6) INTERVALO ENTRE RIEGOS. .......................................................... 41 3.7) VOLUMEN EMITIDO POR EL EMISOR. ............................................ 42 3.8) TIEMPO DE RIEGO EN CADA MODULO. ......................................... 42 4) CÁLCULO DEL CAUDAL FICTICIO CONTINUO EN EL RIEGO LOCALIZADO. .......................................................................................................... 42 Capítulo 11: Cálculo hidráulico ..................................................................... 44 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 44 2) DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES: ............................................................. 44 2.1) ELECCIÓN DE LAS TOMAS EN CADA PARCELA. .......................... 44 2.2) TRAZADO DE LA RED DE RIEGO: ................................................... 45 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 3 2.3) CÁLCULO DE CAUDALES EN LA RED DE RIEGO: ......................... 45 3) ELECCIÓN DE MATERIALES. ................................................................. 45 4) CÁLCULO HIDRÁULICO DE LA RED DE RIEGO .................................... 45 4.1) METODO DE CÁLCULO UTILIZADO: ............................................... 46 4.2) CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍA PRIMARIA: ............................................................................................................................... 46 4.3) CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN LATERALES: ......... 49 4.4) PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍA SECUNADARIA: ................... 53 5) MOVIMIENTO DE TIERRAS: .................................................................... 54 5.1) DEFINICIÓN DE LAS ZANJAS: ......................................................... 54 5.2) EXCAVACIÓN DE LA ZANJA TUBERÍA PRIMARIA: ........................ 55 5.3) EXCAVACIÓN DE LA ZANJA TUBERÍA SECUNDARIA: .................. 55 Capítulo 12: Cálculo instalación de bombeo ................................................ 56 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 56 2) DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS: .............. 56 3) CALCULO DEL CAUDAL DE BOMBEO: .................................................. 56 4) DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE BOMBEO: .......................... 56 4.1) POTENCIA NECESARIA EN LA INSTALACIÓN DE BOMBEO: ....... 57 4.2) ELECCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO. ........................................... 58 5) ESTUDIO DE LA CAVITACION. ............................................................... 61 6) CÁLCULO DEL GOLPE DE ARIETE EN LA INSTALACIÓN DE BOMBEO. .................................................................................................................................. 61 6.4) ELECCIÓN DEL TIMBRAJE. .............................................................. 61 Capítulo 13: Diseño del cabezal de riego ..................................................... 62 1) INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 62 2) CÁLCULO DEL CABEZAL DE RIEGO ..................................................... 62 3) PROGRAMADOR DE RIEGO. .................................................................. 62 Capítulo 14: Cálculo estructural de la estación de bombeo. ...................... 63 1) INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 63 2) NORMATIVA ............................................................................................. 63 3) CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO ....... 63 4) DIMENSIONADO DEL MURO DEL FOSO DE BOMBAS. ........................ 64 5) DIMENSIONADO DEL DEPÓSITO QUE CONSTITUYE LA CÁMARA DE CARGA. .................................................................................................................... 64 6) CÁLCULO DE LA VIGA CARRIL DEL PUENTE GRÚA. .......................... 64 7) MACIZOS DE ANCLAJE. .......................................................................... 64 8) CERRAMIENTOS. .................................................................................... 65 9) SOLERA. ................................................................................................... 65 10) PAREDES DE CARGA. .......................................................................... 65 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 4 11) ZAPATA CORRIDA. ................................................................................ 65 12) CAPTACIÓN DE AGUA DEL RÍO GUATIZALEMA ................................ 65 Capítulo 15: Elementos singulares ............................................................... 67 1) INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 67 2) ELEMENTOS SINGULARES DE LA RED DE RIEGO ............................. 67 3) ANCLAJES. ............................................................................................... 67 4) FILTROS. .................................................................................................. 67 Capítulo 16: Estudio de viabilidad económica ............................................. 68 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 68 2) SITUACIÓN ACTUAL: ............................................................................... 68 3) DATOS CONSIDERADOS PARA EL ESTUDIO ECONÓMICO: .............. 68 4) COSTES DE PRODUCCIÓN DE LOS CULTIVOS. .................................. 68 5) INGRESOS ANUALES. ............................................................................. 68 6) FLUJO DESTRUIDO. ................................................................................ 69 7) COSTE DEL AGUA DE RIEGO. ............................................................... 69 8) ESTUDIO DE RENTABILIDAD DE LA INVERSIÓN. ................................ 69 8.1) CONSIDERACIONES PREVIAS. ....................................................... 69 8.3) ESTUDIO DE VIABILIDAD. ................................................................ 71 9) CONCLUSIONES. ..................................................................................... 71 Capítulo 17: Instalación eléctrica .................................................................. 72 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 72 2) INSTALACIÓN DE ALUMBRADO. ........................................................... 72 3) INSTALACIÓN DE FUERZA. ................................................................... 73 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 1 Capítulo 1: Antecedentes y objeto del proyecto 1) ANTECEDENTES: A pesar de la incertidumbre actual respecto de la evolución de la economía mundial y su recuperación en el futuro, la demanda energética mundial sigue creciendo a un ritmo considerable: un 5% en el año 2012. En los escenarios elaborados por la Agencia Internacional de la Energía al año 2035, la demanda energética mundial aumentaría un tercio, básicamente en países que no pertenecen a la OCDE. A la luz de las perspectivas inciertas en el sector energético a nivel mundial y al papel fundamental que juega la energía en el desarrollo de las sociedades modernas, la política energética se desarrolla alrededor de tres ejes: • La seguridad de suministro • La preservación del medio ambiente • La competitividad económica. El Plan de Energías Renovables (PER) 2011-2020 aprobado por Acuerdo del Consejo de Ministros de 11 noviembre de 2011, establece objetivos acordes con la directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, y atendiendo a los mandatos del Real Decreto 661/2007, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial y de la le 2/2011, de economía sostenible. El PER 2011-2020 establece unos objetivos en el campo de los usos de calor/frio que representan un 25% del objetivo global. Los usos térmicos, pues, van a tener que contribuir con una aportación muy importante y, en el caso de no conseguir los objetivos en este ámbito, sería muy difícil que el sector eléctrico pudiera aumentar su participación para asegurar el cumplimiento de los objetivos obligatorios que fija la Directiva de energías renovables. Por todo ello, para alcanzar los objetivos planteados, es importante el desarrollo de propuestas novedosas que aceleren y aseguren el crecimiento de todas las tecnologías renovables para usos térmicos. En este sentido, se ha comprobado que el fomento de las aplicaciones térmicas a través de Empresas de Servicios Energéticos Renovables (ESEs) es un método efectivo para solventar las barreras detectadas. Por lo tanto, una de las propuestas más destacadas del PER 2011-2020 es el establecimiento de un nuevo mecanismo de incentivos al uso del calor renovable, denominado ICAREN. Se trataría de un sistema de apoyo directo a la producción de energía térmica donde una empresa de servicios energéticos (ESE), que transmite energía a un consumidor realizando una actividad económica, tiene derecho a recibir un incentivo por la energía renovable producida y facturada. Este mecanismo abarcaría la actividad de suministro de energía térmica renovable. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 2 La biomasa para energía se obtiene mayoritariamente de las industrias de primera y segunda transformación de los productos agrícolas y forestales, de los residuos de explotaciones ganaderas, de los restos de aprovechamientos forestales, de los residuos de los cultivos y también de cultivos implantados y explotados con el único objetivo de la obtención de biomasa. A estos últimos se les denomina cultivos energéticos, pero no dejan de ser cultivos forestales o agrícolas. La ventaja fundamental de los cultivos es la predictibilidad de su disposición y la concentración espacial de la biomasa, asegurando el suministro. La predictibilidad de la disposición de la materia prima es fundamental para cualquier industria, y la de la energía no es distinta. La concentración del recurso permite una gestión mecanizada, poco intensiva en mano de obra, y relativamente barata. Los cultivos energéticos se pueden clasificar de diversas formas, por ejemplo por su aprovechamiento final: • Cultivos oleaginosos para la producción de biodiesel. • Cultivos alcoholígenos para la producción de etanol. • Cultivos lignocelulósicos para la obtención de biomasa sólida: En este proyecto se abarca el área de los cultivos lignocelulósicos y dentro de estos en los usados para la fabricación de combustibles más elaborados y con más valor añadido que la biomasa bruta. Para aplicaciones térmicas, como climatización de edificios, agua caliente sanitaria, y aplicaciones industriales (preparación de cualquier fluido de proceso). Desde un punto de vista económico la utilización de biomasa supone: • Mejora de la garantía de suministro ya que es un combustible local. • Disminución de costes de suministro energético respecto a combustibles de importación. • Mayor estabilidad de precios. • Mejora de la rentabilidad de la industria que genera subproductos biomásicos aumentando su competitividad. • Disminución del déficit exterior. • Mayor rentabilidad que los combustibles fósiles debido al precio que han alcanzado y siendo que 2kg de biomasa suele equivaler a 1l de gasóleo en cuanto a poder calorífico, la diferencia de precios es significativa. Desde un punto de vista medioambiental: • Contribuye al mejor cumplimiento de los compromisos de España con la Unión Europea. • Reducción de emisiones de CO2: mitigación del cambio climático. • Utilización de energías renovables. • Mayor eficiencia energética desde el momento que una parte significativa de la biomasa se pudre o quema en las cunetas para su destrucción. • Es una energía renovable, totalmente compatible con la protección de nuestro entorno. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 3 • La utilización energética de subproductos domésticos y de la industria que actualmente van a vertedero reduce el volumen de material desechado y aumenta la duración de dichos depósitos de rechazos. • Facilita la gestión de los montes colaborando al aprovechamiento sostenible de sus productos, especialmente para masas forestales de especies con aprovechamiento energético tradicional que se abandonó con la generalización del butano. • Facilita la recogida de restos del cultivo agrícola. • Disminuye los riesgos de incendio mejorando por tanto a largo plazo la biodiversidad. • Mejora el estado fitosanitario de los montes reduciendo el riesgo de plagas. • Pone en valor amplias superficies agrícolas y forestales marginales que actualmente están sumidas en el abandono. 2) OBJETO: Todos estos hechos han hecho pensar a la cooperativa de Alcalá del Obispo en realizar una explotación para el aprovechamiento de los restos de poda de la zona y ayudarse por una plantación de 207 ha de Paulownias para tener un suministro constante a los consumidores. Se ha elegido esta zona porque tiene las características necesarias para el cultivo, por tipo de suelo, climatología, disponibilidad de agua ya que es una zona de regadío pero no tiene asignada la suficiente dosis como para poner otros cultivos de alta rentabilidad, además de encontrarse cerca de la ciudad de Huesca lo que abarata mucho el suministro del producto. La especie Paulownia se ha escogido porque tiene un crecimiento muy rápido, superando a las especies que se han empleado hasta ahora como el chopo, eucalipto, pino. Además tiene un rebrotamiento muy potente que hace que se pueda cortar cada 3 años e incluso crezca con más rapidez, y se puede hacer unos 8 cortes lo cual implica una duración de plantación para 24 años. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 4 Capítulo 2: Descripción del proceso El proceso consta de dos fases bien diferenciadas: La parte del cultivo en el campo y la de su procesado una vez cosechado y seco el producto. En campo se realizará la plantación en un periodo de tres años, ya que los cortes se realizan cada tres años y así nos aseguramos una cosecha más continua y homogénea, además de repartir los gastos de inversión en tres años. La cosecha se llevara a cabo en los meses de invierno, cuando la planta está en parada vegetativa, lo que facilita la recolección, el secado, y deja los tocones preparados para el rebrotamiento en primavera. La tala de árboles se realizará mediante el uso de procesadoras, las cuales su función principal es apear y trocear la parte maderable de la paulownia, pero también trocea las ramas y las copas de los árboles, dejando el tronco limpio para facilitar el posterior trabajo del manejo, ya que los residuos los deja amontonados en el campo para facilitar su posterior recolección. Una vez se hayan talado los árboles, y los troncos estén apilados en distintos puntos de acopio, mediante el uso de tractores forestales con un sistema articulado se cargaran y llevaran a la planta de procesado. Una vez la procesadora ha dejado el tronco limpio, las restas vegetales, las cuales no tendrán un volumen muy significativo, se acopiaran y se trituraran con un equipo compuesto por JENZ+máquina cargadora, para posteriormente ser trasladadas a planta. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 5 Capítulo 3: Elección del cultivo. 1) INTRODUCCIÓN: Paulownia Enlongata es un árbol perteneciente a la familia de las pauloniaceae del orden de las Lamiales, clase Magnoliopsida, y división Magnoliophyta. El nombre de Paulownia proviene de un homenaje a la gran duquesa Ana Pavlovna de Rusia, Hija del Zar Pablo I de Rusia. El nombre Paulownia fue otorgado por el botánico suizo Thuberg, quien lo publicó en Japanese Flora en 1781 bajo la clasificación de las Bignoniaceae y reconociéndole como especie Bignonia Tomentosa (Paulownia Tomentosa). En 1835 Ducht Scholasrs, Zuccarni y Sibold la transfirieron a la familia de las Scrophulariaceae y encontraron 23 especies. Sin embargo, desde 1998, en la clasificación APG I de la Angiosperm Phylogeny Group (Grupo para la Filogenia de las Angiospermas) se cambia la ubicación de la Paulownia, sacándola del orden scrofulares y situándola en lamiales, con una nueva familia monogenérica llamada pauloniaceae. Esa nueva filogenia se mantienen en el APG II del 2003 y en la nueva APG III, publicada en el 2009. Las Paulownias son árboles originarios de China, donde hay más de dos millones de hectáreas plantadas y se cultiva desde hace muchos siglos. En EEUU también se lleva cultivando desde la década de los 70, con un gran aumento en superficie desde entonces y numerosos estudios y mejora genética en la especie. Las paulownias son árboles de elevado crecimiento, lo que las convierten en árboles muy rentables y versátiles. Se conocen cuatro especies importantes de Paulownia: - Paulownia Elongata - Paulownia Fortunei - Paulownia Tomentosa - Paulownia Kawakamii Estas especies son susceptibles de cruzamiento y mejora y los trabajos científicos han ido en esta dirección. 2) HIBRIDOS, CARACTERISTICAS: Vicedex ha seleccionado y registrado para producir biomasa los clones chinos “SunTZU” para su crecimiento superior y para su tolerancia a los diferentes suelos y climas en España y Europa. Vicedex vende en exclusiva los siguientes clones: • Sun Tzu11 (HybridElongata) • Sun Tzu33 (HybridFortunei) • Sun Tzu104 (HybridFortunei) • Sun Tzu105 (HybridTomentosa) Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 12 En el momento de plantar las Paulownias no han de quedar muy enterradas, y tampoco comprimir la tierra alrededor del tallo para no producirles heridas. La Paulownia cuando es joven tiene un tallo muy tierno y hay que ir con cuidado. Dependiendo del riego, se elige un sistema de plantación u otro, ya que con el riego a manta podríamos tener problemas de encharcamiento, por lo que se recomienda plantar en caballones, pero al tener un sistema de riego por goteo basta con dejar una pequeña elevación de tierra, para que no quede un hoyo alrededor y se produzca el encharcamiento. La época de plantación: en nuestro país la mejor época de plantación es en primavera. En la cuenca mediterránea, en sitios libres de heladas tardías se puede plantar incluso a finales de febrero primeros de marzo. Por el contrario en zonas donde se tenga constancia de heladas primaverales, la plantación deberá retrasarse hasta que el peligro de heladas sea bajo. Plantando en primavera, los árboles provenientes de vivero tienen tiempo de aclimatarse y desarrollar un sistema radicular y un tronco que les permitirán superar perfectamente el primer invierno si se superan los -5 º C. Si en la zona dónde se pretende plantar Paulownias se tiene constancia de que las temperaturas invernales raramente sobrepasan los 0 º C y si lo hacen no son muy bajas y de corta duración, se podría plantar la Paulownia a finales de agosto o principios de septiembre. El árbol tiene el tiempo justo para hacer raíces, aclimatarse al terreno y también aprovecharíamos las lluvias otoñales, de esta manera a la primavera siguiente la planta ya está establecida en el campo y tiene más tiempo para crecer y desarrollarse. Éste tipo de plantación evidentemente tiene sus peligros, un final de verano fresco y un otoño corto hace que la Paulownia no desarrolle lo suficiente. Además que hay que tener en cuenta en la época del año en que se producen los vientos más fuertes, lo cual nos puede hacer cambiar de idea. El período de plantación de la Paulownia en maceta sin riesgo va desde finales de marzo hasta finales del mes de junio, ajustándose a las diferentes zonas. Los meses de julio y agosto no se aconsejan por ser meses de mucho calor, y las plantas sufrirían un excesivo estrés hídrico. La plantación con raíces y trasplante de árboles se hará antes o justo cuando mueva la savia en primavera. Si después de brotada la Paulownia se efectúa el trasplante lo más probable es que tenga éxito, pero haciéndolo antes evitamos el parón post-trasplante por estrés. 4) LABORES CULTURALES: Una vez instalada la plantación las labores culturales de los siguientes años se resumirán en controlar la cubierta vegetal que sale de forma espontánea, dando algún pase de grada los primeros años del cultivo si vemos que pueden ejercer mucha competencia con agua y nutrientes. Si la cubierta vegetal que tenemos no da buenos resultados se probarán otro tipo de cubiertas vegetales más aptas. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 13 5) ABONADO: El abonado se realizará en fondo y en cobertera, ya que se aplicaran de 30 a 40 toneladas de estiércol de vacuno por hectárea dependiendo de los nutrientes que estén ya almacenados en el suelo, lo cual lo sabremos haciendo un análisis de la tierra. Después en cobertera se aplicara básicamente purines ya que este cultivo es altamente tolerable y el coste es más económico. La cantidad dependerá de los años de implantación del cultivo, ya que los primeros años las raíces no están desarrolladas del todo y perderíamos los nutrientes móviles por percolación. Si con el estiércol y el purín no cubrimos las necesidades podremos utilizar abonos de síntesis como por ejemplo un 15-15-15 en una dosis de unos 300 Kg/ha. Si lo que queremos es abonar por fertirrigación lo que haremos será elegir el abono en cuanto a las necesidades que tenemos pero sin superar nunca los 2 m/S ya que podríamos quemar la planta, y también tendremos en cuenta el pH del suelo para abonar con abonos más o menos ácidos. 6) PLAGAS Y ENFERMEDADES: Las enfermedades de la paulownia dependen totalmente de la zona del mundo en la que se encuentren, en España a no ser un cultivo popularizado y no abarcar muchas hectáreas, las enfermedades que se conocen son pocas, pero vamos a nombrar también las más importantes de otros países ya que cualquier día pueden llegar al nuestro: • Mycoplasma sp: afecta a toda la planta, tallo, hojas, raíz y flores. Produce la enfermedad llamada "Escoba de Bruja" o "Witches' Broom". Se propaga por el empleo de material contaminado y por insectos chupadores de savia. Esta enfermedad aparentemente está localizada en las áreas de distribución natural de la Paulownia en Asia, también ha aparecido en Estados Unidos. • Las semillas y plantas de micropropagación no transmiten la enfermedad. El problema lo tenemos con los esquejes, pero al no ser esta una forma muy utilizada, ya que casi todo proviene de micropropagación, no va a ser un problema importante, además de que se pueden desinfectar los esquejes si se quiere. • Hongos: Sensible a antracnosis (Sphaceloma sp y S. paulowniae) Atacan hojas, tallos y brotes. Especialmente en arboles jóvenes y en condiciones de temperatura cálida 25º C y alta humedad 90 - 100%. - Hongos de las especies Rhizoctonia solani and Fusarium sp. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 14 - Otros hongos: Phyllactinia imperialis Miyabe, Uncinula clintonii Peck, Cercospora paulowniae Hori, Mycosphaerella paulowniae Shirai et Hara, Valsa paulowniae Miyabe et Hemmi, Septobasidium tanakae (Miyabe) Boed et Steinm. • Parasitos vegetales: Dos especies de Loranthus, también conocidos como Muérdagos, Loranthus parasiticus (Linn.) Merr. and Loranthus yadoriki Sieb. Son plantas parásitas de considerable tamaño y capaces de causar algunos daños al debilitar la planta atacada. En cultivo fuera de Asia es muy improbable que la planta se vea atacada. • Insectos fitófagos y defoliadores: Debido a la naturaleza de las hojas de las paulownias, grandes y nutritivas, que constituyen un buen forraje, esta planta, aunque muy resistente, puede ser atacada por algunas especies. En Asia las principales plagas de insectos fitófagos que le pueden afectar son: Agrotis ypsilon (Rott.), A. toxionis Butler, Euxoa segetum Schiff, Serica orientalis Matsch, Anomala corpulenta Matsch, Holotrichia diomphalia, Gryllotalpa unispina Saussure, G. africana palisot de Beauvois, Empoasca flavescens (Fabricius), Cicadalla viridis L., Cryptotothlea variegata Snellen, Psilogramma menephron Cramer, Batocera horsfieldi Hope, Megopis sinica White y Basiprionota bisignata Boh. • Ácaros: "Two spotted mite", "Tomato russet mite" y "Broad mite". Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 15 Capítulo 5: Diseño de la plantación. En el diseño de la plantación tendremos en cuenta varias cosas importantes, como son: el marco de plantación, el sistema de riego utilizado, y la orientación de las calles y filas. El marco de plantación será de 3 x 2 m dando como resultado unas 1600 plantas por hectárea, dependiendo de las características de la parcela. Realizamos este marco tan denso, porque toda la madera va a ser empleada como biomasa por lo que no nos interesan grandes troncos sino la mayor cantidad de cosecha posible. El sistema de riego utilizado es el riego localizado de bajo caudal y alta frecuencia, por lo que las tuberías irán por las filas en las que la separación es de 2 metros por árbol, para permitir el paso por las calles. La orientación de la parcela se determina por los vientos dominantes, ya que en verano con el exceso de calor, se pueden producir daños en la plantación. De esta forma podremos minimizar estos daños ya que el aire circulará mucho mejor por las calles en la dirección dominante. No solo es importante una correcta aireación para disminuir los daños por altas temperaturas, sino que también ayuda a una mejor renovación del aire, lo que aumenta el rendimiento. También se podría tener en cuenta la orientación solar, aunque al ser un cultivo que cubre toda la parcela una vez bien establecido y que no estará por filas, no es la forma que más conveniente de orientar la plantación. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 16 Capítulo 6: Descripción de la zona. 1) INTRODUCCIÓN: La parcela se encuentra en Alcalá del obispo, en las afueras del pueblo, tocando con el mismo pueblo y con las carreteras que lo cruzan. Se encuentra a 13 km al sudeste de Huesca, pertenece a la provincia de Huesca, y a la comarca de la Hoya de Huesca que está emplazada en la parte central del somontano oscense, es atravesada por los ríos Isuela, Flumen y Guatizalema. Se sitúa entre los ríos Sotón y Alcanadre y está limitada por las sierras de Gratal y Guara. Sus comarcas limítrofes: • Norte – Jacetania y Alto Gállego • Sur – Zaragoza y Monegros • Este – Somontano de Barbastro • Oeste – Cinco Villas El municipio limita: al N con el municipio de Siétamo, al NE con el municipio de Angüés al E con el municipio de Blecua y Torres, al S con el municipio de Argavieso, al SO con el municipio de Albero Alto, al O con el municipio de Monflorite-Lascasas, y al NO con el municipio de Loporzano. El municipio está comunicado por la A-1217 con el aeropuerto HuescaPirineos, Monflorite y de ahí con la A-131 hasta Huesca. También está comunicado con la Autovía A-22 Huesca-Lerida a 3 km de distancia por la A-1219. 2) DESCRIPCCIÓN LITOLÓGICA Los materiales que aparecen son del mioceno y están afectados por una deformación “póstuma” de edad postmiocenica de carácter anticlinal que da lugar a pendientes muy suaves. Normalmente la disposición de estos materiales es un estrato duro y calcáreo o calco-arenisco en la parte superior protegiendo los yesos más erosionables. Al pie de esta sierra, donde se encuentran los glacis, aparecen los materiales detríticos (cantos angulosos predominantemente calizos) que fosilizan los materiales terciarios que bordean las calizas miocenas. Por último, los valles de fondo plano están formados por depósitos continentales: limos, margas y algunos cantos. 3) DESCRIPCIÓN HRIDROLÓGICA La finca se encuentra en el propio cauce del rio Botella, (aunque el agua es tomada del propio rio Guatizalema) en la subcuenca del Guatizalema, la cual tiene una Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 17 superficie de terrenos en regadío de 1250 ha. Pertenece a la cuenca del Alcanadre. Agrupa a un conjunto de ríos singulares que drenan el prepirineo central aragonés hacia el Cinca. Se extiende por la vertiente Sur de la Sierra de Guara y se reúne con el Cinca aguas abajo de Ontiñena, cerca de Ballobar, en la provincia de Huesca. El Vero es el cauce más oriental de este conjunto y se dirige directamente al Cinca con quien confluye aguas abajo de Barbastro. El río Alcanadre tiene una cuenca vertiente superficial de 3.385 km2. En su margen derecha presenta dos afluentes principales: el río Guatizalema (362 km2) y el río Flumen (1.545 km2). Todos ellos nacen entre las sierras exteriores pirenaicas de Javierre y Balces. Su recorrido principal toma una dirección norte-sur, aunque en las proximidades de sus desembocaduras (Guatizalema y Flumen al Alcanadre, y Alcanadre al Cinca) tienen una dirección noroestesureste. La subcuenca del río Guatizalema tiene una morfología claramente alargada de norte a sur, con una anchura que no suele sobrepasar los 7 km. Su superficie, de 372,79 km2, se enmarca en la provincia de Huesca (CC.AA. de Aragón) rodeada por las subcuencas de los ríos Flumen, al oeste, Gállego, al norte, y Alcanadre, al este. El cauce principal, el río Alcanadre, con una dirección N-SE, tiene una longitud aproximada de 73 km y se subdivide en cinco masas de agua, de las cuales cuatro tienen punto de muestreo biológico. En este colector principal desemboca un único afluente, el río Botella, por su margen derecha. Este río, de 22 km de longitud, y caudales esporádicos, no ha sido valorado por el índice hidrogeomorfológico IHG. Hay una aportaciçon de aguas residuales que proceden de las instalaciones del Aeropuerto de Huesca-Pirineos. Existen dos flujos de aguas residuales: aguas sanitarias, que son tratadas en un decantadordigestor y filtro biológico de 105 hab-eq con desbaste y aguas pluviales potencialmente hidrocarburadas, que son tratadas a través de un macro-separador de hidrocarburos, modelo AQUA IHDC para el tratamiento de un caudal nominal de 700l/s. El volumen anual máximo de vertido será de 23.750 m³ para las aguas sanitarias y de 320.000 m³ para las aguas pluviales potencialmente hidrocarburadas. La descripción de Edafológica y de las clases agrícolas se muestra en el anejo 8 del estudio edafológico. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 18 Capítulo 7: Estudio climatológico 1) INTRODUCCIÓN: El estudio climatológico es una parte muy importante, ya que dependiendo del clima que tengamos en nuestra parcela, se condicionarán muchas cosas, como por ejemplo la cantidad de agua que hay que aportar en la dosis de riego, algo que también depende del cultivo a instalar. Las labores culturales, tratamientos, fertilizaciones también dependen del clima que tengamos para ajustar las fechas de realización de dichas tareas. La estación seleccionada para la toma de datos ha sido la del aeropuerto Huesca-Pirineos, anteriormente denominada como Monflorite. Ya que se encuentra muy cercana a nuestra parcela, a menos de 500m, lo cual nos da valores muy fiables, porque esta estación lleva muchos años recopilando datos de nuestro interés. Las coordenadas de la estación son 721141.21x, 4662490.24y, huso 30, con una altitud sobre el nivel del mar de 541m. El índice climatológico es 9898, y pertenece al municipio de Alcalá del Obispo. 2) TEMPERATURAS: La temperatura es un parámetro muy importante a la hora de realizar un estudio climático, porque será utilizada para muchos cálculos, como son los regímenes de heladas, la evapotranspiración, etc. En nuestra zona tenemos unas buenas temperaturas desde el punto de vista técnico ya que en los meses en los que se desarrolla el cultivo las temperaturas medias rondan los 20 ºC, lo que implica que podremos implantar el cultivo aunque tenga unas exigencias de temperatura altas, ya que disponemos de agua de riego. El clima lo podemos definir como mediterráneo continental, ya que es el que más se aproxima a nuestros datos, con temperaturas medias anuales de unos 14 a 16ºC, con unas temperaturas medias del mes más frío superiores a los 4ºC y con unas temperaturas medias en los meses más cálidos de unos 23 a 25 ºC. El periodo de frío es de larga duración, alrededor de 5 a 7 meses, pero poco intenso, siendo enero el mes más frío y julio el más cálido, con medias de 4.9 ºC y 23.4 ºC respectivamente. MES T media (ºC) T mínima media(ºC) T máxima media(ºC) SEPTIEMBRE 19.5 13.5 25.4 OCTUBRE 14.3 9.5 19.1 NOVIEMBRE 8.9 4.9 12.9 DICIEMBRE 5.6 2.1 9.1 ENERO 4.9 1.3 8.5 FEBRERO 7.0 2.5 11.5 MARZO 9.6 4.2 15 ABRIL 11.4 5.7 17.2 MAYO 15.3 9.3 21.3 JUNIO 19.7 12.9 26.5 JULIO 23.4 16.1 30.8 AGOSTO 23.3 13.5 30.2 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 19 MEDIA 13.6 8.2 19 Tabla 7.1 3) RÉGIMEN DE HELADAS SEGÚN EMBERGER: Divide el año en períodos según la posibilidad de producirse helada, utiliza la media de las temperaturas mínimas, con el siguiente criterio: A). Período seguro de heladas: Se produce cuando la temperatura media de las mínimas es inferior a 0ºC. B). Período frecuente de heladas: Cuando la temperatura media de las mínimas está comprendida entre 0ºC y 3ºC. C). Período poco frecuente de heladas: Cuando la temperatura media de las mínimas está comprendida entre 3ºC y 7ºC. D). Período con heladas muy poco frecuentes: Cuando la temperatura media de las mínimas es superior a 7ºC. RIESGO T (ºC) INICIO FIN Nº DIAS SEGURO T.< 0ºC 0 FRECUENTE 0ºC < T< 3ºC DICIEMBRE MARZO 90 POCO FREUENTE 3ºC < T < 7ºC NOVIEMBRE ABRIL 181 MUY POCO FRE. T > 7ºC MAYO OCTUBRE 184 Tabla 7.2 4) CALCULO DEL NÚMERO DE HORAS DE FRIO: Para este cálculo utilizaremos distintos métodos o correlaciones de calcular las horas de frio, las horas de frio se definen como las horas del año que están por debajo de 7 ºC. Correlación de Weimberger (1956): Este método es de los más sencillos y directos ya que solo hay que fijarse en una tabla y relacionar nuestra temperatura media entre diciembre y enero, y traspasarlo a la tabla. T º C 3,2 2,3 1.4 0.6 0.8 9 8.3 7.6 6.9 6.3 Horas < 7ºC 450 550 650 750 850 950 1050 1150 1250 1350 Tabla 7.3 En nuestra zona tenemos temperaturas de 5,6 y 4,9 ºC en diciembre y enero respectivamente, por lo tanto la media nos da un valor de 5,3 que está un grado por Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 20 debajo del valor más bajo de la tabla, por lo tanto tomaremos como dato 1350 horas de frio. Correlación de Mota (1967): Es el número mensual de horas con temperaturas menores de 7 ºC y se calcula con la siguiente expresión: Y = 485,1 – 28,5 X donde Y es el número de horas de frio y X es la temperatura media mensual en ºC. X, Y OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO ABRIL X 14.3 8.9 5.6 4.9 7.0 9.6 11.4 Y 77.55 231.45 325.5 345.45 285.6 211.5 160.2 Tabla 7.4 Con estos datos mensuales de horas de frio podemos calcular las horas totales de frio en un año, que serán simplemente la suma de todos estos meses. ΣY= 1637 horas de frio. Método Tabuenca: Este método es una corrección del método de correlación de Mota, adaptado al valle del Ebro, los cálculos en este método van del 1 de noviembre al 1 de abril, y la fórmula que utiliza es la siguiente: Y = 700,1 – 48,6 X donde Y es el número de horas de frio y X es la temperatura media mensual en ºC. X, Y NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO X 8.9 5.6 4.9 7.0 9.6 Y 267.56 427.94 461.96 359.9 233.54 Tabla 7.5 Con estos datos mensuales de horas de frio podemos calcular las horas totales de frio en un año, que serán simplemente la suma de todos estos meses. ΣY= 1751 horas de frio. ELEMENTOS HÍDRICOS: 5) PRECIPITACIONES: En nuestra zona, las precipitaciones se concentran mayoritariamente en otoño y en primavera, siendo meses en los que las precipitaciones son siempre superiores a los 50 mm, teniendo también precipitaciones importantes en los meses de verano en forma de tormentas llegando a los 47 mm en junio o los 38 mm de agosto. El mes con más precipitaciones es mayo con 62 mm, contrastando con los 20 mm del mes menos lluvioso que es julio. Podemos observar que los días de lluvia están repartidos durante todo el año regularmente, excepto en los meses de verano que las precipitaciones están menos Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 21 repartidas, debido a que la lluvia recogida es toda en forma de tormentas. El mes con más días de precipitación es mayo con 8 días, y el mes con menos días de lluvia es julio con 3. ESTACIÓN MES PRECIPITACIÓN(mm) DÍAS DE LLUVIA OTOÑO SEPTIEMBRE 54 4 OCTUBRE 54 6 NOVIEMBRE 50 6 INVIERNO DICIEMBRE 51 6 ENERO 39 6 FEBRERO 32 5 PRIMAVERA MARZO 35 4 ABRIL 53 6 MAYO 62 8 VERANO JUNIO 47 5 JULIO 20 3 AGOSTO 38 4 TOTAL 535 62 Tabla 7.6 6) HUMEDAD RELATIVA: La humedad relativa es un dato imprescindible para el cálculo de la Eto, ya que de ello depende en gran parte la evaporación que se produce en el ambiente y la transpiración de la planta. La humedad relativa media máxima no la hemos considerado, ni tomado nota, ya que no se utiliza para ningún cálculo y además los valores rondan siempre el 99%. MES HR MEDIA (%) HR MÍNIMA (%) SEPTIEMBRE 57 18 OCTUBRE 67 20 NOVIEMBRE 76 29 DICIEMBRE 81 28 ENERO 78 24 FEBRERO 70 19 MARZO 60 16 ABRIL 59 19 MAYO 58 17 JUNIO 53 15 JULIO 48 13 AGOSTO 50 13 MEDIA 63 19 Tabla 7.7 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 28 Con estos datos podemos obtener la ET0 de cada mes del año, lo que se recogerá en la siguiente tabla: MES T(ºC) HR mi n n / N p a b U d (m/s) ET 0 dia Dias ET 0 Mes ENE 4.9 24 0.42 0.21 -1.72 1.25 2.75 1 31 31 FEB 7.0 19 0.52 0.24 -1.84 1.43 3.56 2.05 28 57.4 MAR 9.6 16 0.56 0.27 -1.9 1.47 3.16 3.07 31 95.17 ABR 11.4 19 0.56 0.3 -1.88 1.47 3.6 4.01 30 120.3 MAY 15.3 17 0.57 0.33 -1.9 1.47 3.08 5.45 31 168.95 JUN 19.7 15 0.65 0.34 -1.99 1.57 3.1 7.18 30 215.4 JUL 23.4 13 0.73 0.33 -2.08 1.66 2.99 8.27 31 256.37 AGO 23.3 13 0.73 0.31 -2.03 1.64 2.6 7.55 31 234.05 SEP 19.5 18 0.64 0.28 -1.97 1.51 2.71 5.25 30 157.5 OCT 14.3 20 0.57 0.25 -1.89 1.41 2.4 3.29 31 101.99 NOV 8.9 29 0.49 0.22 -1.77 1.26 2.66 1.61 30 48.3 DIC 5.6 28 0.39 0.21 -1.67 1.17 2.41 0.96 31 29.76 Tabla 7.14 La evapotraspiración anual nos da un valor de 1516.2 mm 19) EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO (ETC). Para el cálculo de la ETc de cada cultivo se utiliza la ET0 que se ha calculado anteriormente por el método Blaney-Criddle-FAO. • ETc = ET0 x Kc • Donde: • ET0 = Evapotranspiración de referencia, media de los métodos utilizados. • Kc = coeficiente del cultivo. Depende del cultivo y la fase de desarrollo. El coeficiente de cultivo de nuestro cultivo se refleja en la siguiente tabla para cada mes, los datos están tomados en Perú, y aunque el régimen de temperaturas es similar al de nuestra zona, los datos no son del todo correctos al no haber tenido en cuenta los parámetros exactos de nuestra zona. Mes Kc (Coeficiente de Cultivo) ETc ENERO 0.4 12.4 FEBRERO 0.3 17.4 MARZO 0.4 38.06 ABRIL 0.4 48.12 MAYO 0.6 101.37 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 29 JUNIO 0.85 183.09 JULIO 1 256.37 AGOSTO 1 234 SEPTIEMBRE 0.95 149.1 OCTUBRE 0.7 71.4 NOVIEMBRE 0.6 28.9 DICIEMBRE 0.4 11.9 Tabla 7.15 La ETc total es: 1152 mm Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 30 Capítulo 8: Estudio Edafológico 1) INTRODUCCIÓN: Un estudio edafológico para un proyecto como este es algo fundamental, ya que tenemos que comprobar que no existan limitaciones para el cultivo, además de recoger información para un mejor control y manejo de las necesidades de este. El estudio está basado en los mapas de clases agrológicas del ministerio, utilizando la hoja número 286 correspondiente a Huesca. El término municipal escogido es Alcalá del Obispo, ya que la finca se encuentra tocando con el núcleo urbano. La muestra seleccionada por el ministerio para hacer este estudio en Alcalá del Obispo prácticamente en la propia finca, así que tenemos unos datos muy fiables. 2) FISIOGRAFÍA, GEOLOGÍA Y LITOLOGÍA: La Hoja de Huesca se halla comprendida en la Depresión Terciaria del Ebro, Al pie de las sierras exteriores oscenses (Gratal, Guara, etc.). Presenta un relieve sensiblemente llano en general con cotas que oscilan entre los 650 y 380 msm. Se trata de materiales del Mioceno recubierto en los dos tercios de la superficie de la hoja aproximadamente, por cuaternario. La litología de la zona, es una alternancia de margas continentales, con areniscas, con un buzamiento a SO muy ligero casi imperceptible en tramos pequeños. Los bancos de areniscas tienen un espesor muy variable, de unos decímetros hasta varios metros. El conglomerado se apoya, en general, sobre arcillas y margas pardas y rojas que se superponen a areniscas amarillentas. Estos conglomerados que tienen un espesor y una resistencia muy variables se encuentran en NW y E. En la región recibe el nombre de “mallacán”. La sedimentación horizontal da lugar a las planicies denominadas “sasos”. La poca importancia de los cursos de agua y la escasa pendiente del terreno no permite que se hayan constituído aluviones modernos, siendo poco frecuentes las terrazas fluviales a lo largo de los ríos Isuela, Flumen y Guatizalema sobre todo, Siendo el resto de los terrenos cuaternarios de origen diluvial. 3) EDAFOLÓGIA: Casi un 95% de los suelos de la hoja son suelos cultivados y por tanto han sido alterados. Para su descripción nos ajustaremos a las principales unidades geomorfológicas. Indicaremos entre paréntesis la clasificación que le corresponde al perfil más corriente siguiendo la “Soil Taxonomy” USDA. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 31 - Los depósitos cuaternarios se saso y glacis ocupan una superficie importante. Tienen una profundidad variando entre 40 y 70 cm. Y es frecuente la formación de un horizonte cálcico. Texturas variando de francas a franco-arcillosas, estructura favorable y buena permeabilidad. No hay problemas de salinidad (XEROCHREPTS, y en ocasiones HAPLOXERALFS) - Sobre las plataformas estructurales más duras, que resistieron a la erosión, quedan suelos viejos muy evolucionados con horizonte argílico y en ocasiones costra caliza a escasa profundidad, 40-50 cm. (RHODOXERALFS, PALEXERALFS) - En la parte central de la hoja, se entrelazan los suelos de origen fluvial con los de origen coluvial. Los primeros son suelos profundos de texturas francas y estructura estable (XEROFLUVENTS). Los segundos tienen características de profundidad y textura variable según la potencia relativa de los bancos de arcillas y areniscas cuya erosión dio lugar a esos suelos de acumulación, aunque en general desarrollaron un horizonte estructural incompleto de profundididad entre 50 y 80 cm. (XEROCHREPTS), y texturas de tendencia arenosa (Franco-arenosa). - La disección por la red de drenaje de las superficies más altas dio lugar a una profusa red de vales más o menos amplias con suelos más o menos profundos en función de esa amplitud y texturas franco-limosas o francas (XEROFLUVENTS). - En las superficies no cultivadas es frecuente que la pendiente sea fuerte o muy fuerte, lo que unido a un sustrato inestable ha dado lugar a erosiones severas y ha impedido su evolución (XERORTHENTS). Solo pequeñas masas de Umbría o con menores pendiente presentan el suelo mejor conservado y puede distinguirse un horizonte cámbico (XEROCHREPTS). 4) DESCRIPCIÓN DE LAS CLASES AGROLÓGICAS: Reflejado en el anejo 8. 5) CARACTERIZACIÓN GENERAL DEL SUELO: Se recogieron y analizaron un total de 29 muestras de suelo para la hoja de Huesca, tocando con nuestra parcela se encuentra la muestra número 12, que será la que utilizaremos en este estudio. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 32 6) CARACTERES FÍSICOS: Color: Color Seco 10 VR 6/4 Color Húmedo 10 VR 5/4 Tabla 8.1 Análisis mecánico: Arena (%) 27.64 Limo (%) 49.46 Arcilla (%) 22.66 Tabla 8.2 Textura USDA : Franco-limosa 7) CARACTERES QUÍMICOS: Fertilidad: Matería orgánica (%) 3.6 Fósforo asimilable (ppm) 3.4 Potasio asimilable (ppm) 122 pH al agua 7.9 pH en ClK 7.4 Carbonatos (%) 24 Tabla 8.3 Cationes de cambio ( meq/100g): Calcio 13.21 Magnesio 3.15 Potasio 0.31 Sodio 1.43 Tabla 8.4 Salinidad: C.E en extracto 1:5 mmhos/cm 0.17 S.A.R en extracto 1:5 0.25 Tabla 8.5 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 33 8) CONCLUSIONES DE CARÁCTER FÍSICO: En cuanto a la granulometría y la estructura del suelo, podemos considerarlo un suelo aceptable para el cultivo, ya que no nos impide la implantación de nuestro cultivo, al tener una textura Franco-limosa. Sí que tendremos que tener cuidado con los encharcamientos, ya que el limo nos puede retener bastante el agua, lo cual lo controlaremos con las dosis, tiempo de riego y espaciamiento entre riegos. 9) CONCLUSIONES DE CARÁCTER QUÍMICO: En cuanto a las características químicas, tenemos que el porcentaje de materia orgánica es muy alto, por lo que no necesitaremos realizar ninguna enmienda húmica. El fósforo asimilable está en 3.4 ppm lo cual se considera muy bajo al estar en el rango de 0-6 con lo que habrá que aportar hasta llegar a niveles de 12-18 que es lo que se considera normal. El potasio asimilable son 122 ppm, es un nivel alto al encontrarse entre 90-150. Por lo que no tenemos que aportar nada. El valor del pH es 7.9 por lo que es un suelo básico pero tendiendo a neutro, lo que no nos provocara problemas en el cultivo, aunque siempre será preferible bajarlo si se puede. Los carbonatos forman un total del 24%, y están dentro del rango de 20-40 denominado alto, aunque muy próximo al normal. En cuanto a los cationes de cambio tenemos que el calcio con 13,21 meq/100g está dentro del rango 10-14 considerado como normal. El magnesio con 3.15 está en un nivel alto al estar dentro de 2.5-4. El potasio con 0.31 está en el rango de 0.3-0.6 el cual es bajo, pero muy próximo al muy bajo, por lo que habrá que realizar aportes. Y el sodio con 1.43 está considerado alto, por lo que tendremos que tener cuidado de no salinizar más el suelo. La salinidad nos da un valor de 0.17mmhos/cm lo cual está por debajo de 0.35 y es considerada como inapreciable la influencia en cualquier cultivo. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 34 Capítulo 10: Cálculo de las necesidades hídricas. 1) INTRODUCCIÓN: En este anejo se va a conocer la cantidad de agua que hay que aportar al cultivo, teniendo en cuenta varios factores que nos afectan a la hora de conocer la reserva de agua en el suelo y la efectividad en la aplicación de dicha agua. Lo más importante para calcular la cantidad de agua a aportar es conocer las necesidades exactas de la plantación, teniendo en cuenta todos los parámetros utilizados en el anejo 7 del estudio climatológico. Las precipitaciones cubren una parte de las necesidades pero al estar en una zona semiárida no llegaremos a cubrirlas totalmente, además que hay que prestar especial atención en que dichas precipitaciones no son 100% efectivas sino que una parte de estas no será recogida por la reserva del suelo y no utilizada por la planta. 2) NECESIDADES DE AGUA DE RIEGO: El agua a utilizar es recogida del rio Guatizalema, y todos sus parámetros están recogidos en el anejo 9 de calidad del agua, cuyo resultado nos dio positivo para poder llevar a cabo la plantación. 2.1) NECESIDADES NETAS: La fórmula completa para el cálculo de las necesidades netas utilizada en teoría pero no en la práctica es la siguiente: N = (ETc + Pp) – (Pe + Ca + ∆θ) Donde : - Pp : Percolación profunda. - Pe: Precipitación efectiva. - Ca : Aporte ascenso capilar. - ∆θ: Variación humedad del suelo. Pero podemos prescindir de varios de estos parámetros ya que no afectan de manera significativa al resultado final y podemos calcular las necesidades con la expresión: Nn = ETc - Pe Donde: - Nn = Necesidades netas mensuales. - Pe = Precipitación efectiva. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 35 - ETc = Evapotranspiración mensual del cultivo. La precipitación efectiva se determina mediante la siguiente ecuación (Cuenca, 1989): Pe = f(D)[1.25 x P0.824 –2.93] x 100.000955 x Etc Siendo: - Pe = Precipitación efectiva mensual, en mm/mes. - P = Precipitación total mensual, mm/ mes. - ETc = Evapotranspiración del cultivo, en mm/ mes. - f(D) = Función correctora para el déficit de humedad del suelo, diferente de 75 mm. Esa función correctora se calcula mediante la siguiente fórmula (Cuenca, 1989); f(D) = 0.53 + (0.0116xD) – (8.94x10-5 x D2) + (2.32x10-7 x D3) Donde: - D : Déficit de humedad en el suelo, en mm. MES PRECIPITACIÓN EFECTIVA (Pe) (mm) JUNIO 17.98 JULIO 14.5 AGOSTO 26.6 SEPTIEMBRE 28.13 OCTUBRE 28.13 Tabla 10.1 2.2) NECESIDADES REALES. Para el cálculo de las necesidades reales de los cultivos se tienen en cuenta las necesidades netas (Nn), la eficiencia de aplicación del sistema (Ea), y las necesidades de lavado de sales (FL). En la eficiencia de aplicación se incluyen las pérdidas de agua por percolación, evaporación y escorrentía, además del coeficiente de uniformidad del sistema de riego elegido. La eficiencia de aplicación que tomaremos para el riego localizado es del 90%. La fracción o necesidad de lavado se calcula como (1 – FL), y solo se aplica fuera de los meses de máximas necesidades, para no sobredimensionar la red de riego, y no causar de esta manera un gasto innecesario en la instalación. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 36 De esta forma, las necesidades reales pueden calcularse mediante la siguiente expresión: Donde: - Nr = Necesidades reales. - Nn = Necesidades netas. - Ea = Eficiencia de aplicación. - FL = Fracción de lavado de sales. La fracción de lavado, al tratarse de un riego localizado, se calcula con la siguiente expresión: Siendo: - FL = necesidad de lavado en tanto por uno. - CEw = Conductividad eléctrica del agua de riego (mmhos/cm). - CEe = Conductividad electrica del extracto de saturación del suelo (máximo que tolera un cultivo determinado sin que se produzca reducción del rendimiento de cosecha, en mmhos/cm). Por lo tanto tenemos que: FL= 0,538/2*1,5= 0,18 Para el cálculo de las necesidades reales, son necesarios aplicar una serie de factores correctores a la ETc, obteniéndose así un valor de ETc corregido, dado que son cultivos que se van a regar mediante riego localizado, y este sistema lo requiere para no sobredimensionar la red de riego. Por otra parte no se ha tenido en cuenta la precipitación efectiva para el cálculo de las necesidades netas. 2.2.1) CORRECCION POR EFECTO DE LOCALIZACIÓN. Este método corrige la ETc, basándose en la “fracción de área sombreada por el cultivo”, a la que se denomina A y que se define como “la fracción de la superficie del suelo sombreada por la cubierta vegetal a mediodía en el solsticio de verano, respecto a la superficie total”. A efectos prácticos se hace coincidir con la proyección sobre el terreno de la cubierta vegetal de la planta. Este método supone que a efectos de evapotranspiración el área sombreada se comporta casi igual que la superficie del suelo en riegos no localizados, mientras que el área no sombreada elimina agua con una intensidad mucho menor. La corrección por localización consiste pues, en, multiplicar la ETc por un coeficiente de localización K1, cuyo valor depende de A. )F-(1 Ea N NL n r⋅ = e w L CE CE F⋅ =2 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 37 Se toma la parcela tipo con un marco de plantación para la especie paulownia de 3 x 2 m, dando un área ocupada de 6 m2 por planta, y con un diámetro de área sombreada de 2 m., obteniéndose un área sombreada de: As = π * 22 / 4 = 3.14 La fracción de suelo sombreado es: A = As / marco de plantación = 3.14 / 3*2 = 0.52 Una vez conocida la A, se pasa al cálculo del coeficiente de localización K1 por medio de los métodos de diferentes autores: - Aljibury et al.: K1 = 1.34 x A = 0.69 - Decroix: K1 = 0.1 + A = 0.62 - Hoare et al.: K1 = A + 0.5 (1 – A) = 0.76 - Keller: K1 = A + 0.15 (1 – A) = 0.59 Se deprecia el valor más alto y el valor más bajo, y se realiza la media entre los dos restantes y no da como resultado k1 = 0.655 2.2.2) CORRECCIÓN POR CONDICIONES LOCALES. Corrección por variación climática. Cuando la ET0 utilizada en el cálculo equivale al valor medio del periodo estudiado, debe mayorarse multiplicándola por un coeficiente, pues de otra forma las necesidades calculadas serían también un valor medio, lo que quiere decir que aproximadamente la mitad de los años el valor calculado sería insuficiente. En los riegos localizados de alta frecuencia, el volumen de suelo mojado es reducido y por tanto los coeficientes son siempre elevados. Adoptamos el criterio de Hernández Abreu de aplicar siempre un coeficiente comprendido entre 1.15 y 1.20. Se adopta pues un valor de Kv = 1.20 Corrección por advección. Los efectos del movimiento de aire por advención, tienen un efecto considerable en el microclima que afecta al cultivo, ya que este microclima depende, además del propio cultivo, de la extensión de la superficie regada y de las características de los terrenos colindantes. En caso de pequeñas parcelas, el microclima del cultivo será distinto según esté rodeado de una masa verde o de un terreno sin cultivar, lo que origina un aire más caliente en el segundo caso. Por lo tanto, el siguiente coeficiente Ka vendrá en función de la naturaleza del cultivo y del tamaño de la superficie regada Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 44 Capítulo 11: Cálculo hidráulico 1) INTRODUCCIÓN: En este anejo se van a realizar los cálculos pertinentes para conocer las pérdidas de carga existentes en toda la red, para que una vez conocidas estas podamos determinar los diámetros de las tuberías que de momento están sin asignar, ya que tenemos que saber las pérdidas que se ocasionan en los ramales portagoteros para así designar un diámetro a las terciarias que no provoque más pérdidas que las admisibles. Para lo cual crearemos una hoja de cálculo, que nos permitirá ir modificando diámetros dependiendo de las necesidades de presión. El procedimiento de cálculo ha sido: Primero, se calcula sin total exactitud la pérdida de carga en el lateral más desfavorable para tener una idea aproximada de la presión necesaria en la toma de cada parcela. Una vez tenemos este dato y las características de funcionamiento de los goteros tenemos una presión necesaria al inicio de cada parcela, por lo que vamos a asignar diámetros a la tubería primaria para compensar las pérdidas de carga por rozamiento y los desniveles dejando una presión aceptable en cada toma. Ya tenemos las presiones al inicio de cada parcela, por lo que calculamos las perdidas en el lateral más desfavorable y con la diferencia de presiones, asignamos un diámetro comercial a las tuberías secundarias. 2) DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES: 2.1) ELECCIÓN DE LAS TOMAS EN CADA PARCELA. Con los datos del caudal continuo de cada parcela y su superficie, tenemos un caudal necesario para cada una de ellas. Elegiremos una toma del catálogo en función de este caudal. PARCELA SUPERFICIE (Has) CAUDAL (l/s) 1 13.5 172.5 2 13.8 176.3 3 15 191.7 4 14.15 180.8 5 14.2 181.4 6 14.8 189.1 7 14.5 185.3 8 12.8 163.6 9 13.2 168.6 10 13.5 172.5 11 12.5 159.7 12 13.2 168.6 13 12 153.3 14 15.8 201.7 15 14.3 182.7 Tabla 11.1 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 45 2.2) TRAZADO DE LA RED DE RIEGO: Para el trazado de la red de riego se ha tenido en cuenta, tanto el lugar de captación del agua, como la posición de las parcelas, y el colocar las tuberías lo más rectas posibles para mantener las válvulas alineadas. Por lo tanto se ha intentado siempre que las tuberías vayan por los lindes de las parcelas cuando sea posible. Con esto facilitaremos la instalación y el mantenimiento de la red de riego, además de abaratar costes. 2.3) CÁLCULO DE CAUDALES EN LA RED DE RIEGO: El cálculo de los caudales circulantes por las tuberías se calcula según dos criterios dependiendo del número de tomas al que abastece cada tramo. -Cuando el número de tomas es menor de 10, el caudal es igual a la suma de los caudales de las diferentes tomas. -Para la determinación del caudal de cada tramo cuando el número de tomas es mayor de 10 se utiliza la fórmula de Clement propuesta en las normas IRYDA. Dado que en este caso el número de tomas es inferior a 10, se aplicará para el cálculo de las tomas el sumatorio de caudales, es decir, el caudal acumulado. 3) ELECCIÓN DE MATERIALES. Reflejado en el anejo 11. 4) CÁLCULO HIDRÁULICO DE LA RED DE RIEGO Una vez obtenidos los caudales en cada parcela y hecho el diseño de la red, sabemos los caudales que tendremos en cada tramo de tubería y con esto podemos elegir un diámetro comercial que nos de pérdidas de carga aceptables. Seleccionamos una presión inicial aportada por las bombas y a partir de ahí vamos asignando diámetros dependiendo de las pérdidas de carga y los desniveles para ir manteniendo una presión deseada en la red. Con estos diámetros ya tenemos una presión inicial en cada parcela y con esto calcularemos los diámetros de los laterales y la tubería secundaria. Para el cálculo de los diámetros de los laterales y la secundaría, primero se han calculado las pérdidas que provoca el lateral, y con la presión necesaria que necesita al inicio y sus pérdidas, podemos asignar un diámetro a la tubería terciaria para ajustar la presión admisible y las perdidas. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 46 4.1) METODO DE CÁLCULO UTILIZADO: Para el cálculo de la pérdidas de carga en la tubería por rozamiento continuo se utiliza la fórmula general propuesta por Darcy-Weisbach, que responde a la siguiente expresión: 2g v D L fLJh 2 r ⋅⋅=×= Siendo: - hr: Pérdidas de carga por rozamiento continuo, en mca. - J: Pérdida de carga unitaria, en m/m. - L: Longitud de la conducción, en m. - f : Factor de fricción. - v: Velocidad del fluído dentro de la tubería, en m/s. - D: Diámetro interior de la conducción, en m. - g: Aceleración de la gravedad, en m/s2. El factor de fricción “f” se ha calculado con la fórmula logarítmica de Jain para régimen turbulento en zona de transición:       × +−= D3,71 K Re 5,73 2log f 10,9 Donde: - Re: número de Reynolds. - K: rugosidad absoluta de la conducción que depende del tipo de material de que se trate, en mm.  Para el Polietileno K = 0,002 mm.  Para el PVC K= 0,02 mm - D: diámetro de la conducción, en mm. 4.2) CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍA PRIMARIA: Para comenzar hemos dividido la tubería primaria en 10 tramos, dependiendo del caudal a trasportar y de las pendientes del terreno, teniendo siempre en cuenta que en un mismo tramo la pendiente sea constante. Tomamos como punto de partida los 20 m.c.a que nos aporta el sistema de impulsión y a partir de ahí vamos probando diferentes diámetros de la tubería para ir manteniendo una presión aceptable al final de cada tramo. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 47 Los dos primeros tramos, que son los que van de la estación de bombeo hasta las parcelas, hemos colocado un diámetro comercial de 400 para ganar algo de presión al final, ya que tenemos diferencias de cotas favorables en ambos y con esto conseguimos llegar con una presión suficiente para el resto de la red. A partir de ahí ya vamos tomando un diámetro menor, de 315, el cual mantenemos hasta el tramo 8 inclusive, y la presión en cada toma sigue siendo aceptable. En los dos últimos tramos, volvemos a seleccionar el diámetro de 400, ya que son de mayor longitud y las pérdidas se harían demasiado grandes para mantener la presión que queremos. Con este diseño nos aseguramos que no hay ninguna toma en la que llegue menos de 30 m.c.a y por lo tanto tendremos margen para seleccionar las tuberías secundarias y laterales, para un correcto funcionamiento. Tabla 11.4 Tramo Presion ini. Dif. Cotas Pérdidas Presion fin 0 20 13 0,63 33,63 1 33,63 16 -6,9 42,73 2 42,73 4 -2,47 44,26 3 44,26 -3 -4,44 36,82 4 44,26 2 -6,85 39,41 5 39,41 1 -3,13 37,28 6 37,28 -1 -1,3 34,98 7 37,28 1 -3,33 34,95 8 34,95 4 -5,55 33,4 9 33,4 3 -2,84 33,56 10 33,56 4 -3,26 34,3 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 48 Tabla11.5 Tramo Longitud Q acumulado D (mm) Tub.comercial K µ v Re f HR 0 106 726000 376,6 400 PN 6 0,02 1,14E-06 1,810437794 598079,7134 0,013543969 0,63685377 1 1148 726000 376,6 400 PN 6 0,02 1,14E-06 1,810437794 598079,7134 0,013543969 6,89724649 2 139 690000 296,6 315 PN 6 0,02 1,14E-06 2,774050834 721739,8925 0,013446498 2,471625595 3 274 657000 296,6 315 PN 6 0,02 1,14E-06 2,641378838 687221,8976 0,013522377 4,442166499 4 385 690000 296,6 315 PN 6 0,02 1,14E-06 2,774050834 721739,8925 0,013446498 6,845869454 5 176 690000 296,6 315 PN 6 0,02 1,14E-06 2,774050834 721739,8925 0,013446498 3,129540322 6 93 607000 296,6 315 PN 6 0,02 1,14E-06 2,440360661 634921,9054 0,013648919 1,299029702 7 187 690000 296,6 315 PN 6 0,02 1,14E-06 2,774050834 721739,8925 0,013446498 3,325136592 8 312 690000 296,6 315 PN 6 0,02 1,14E-06 2,774050834 721739,8925 0,013446498 5,547821479 9 520 690000 376,6 400 PN 6 0,02 1,14E-06 1,720664019 568422,8681 0,013634841 2,840967517 10 665 651000 376,6 400 PN 6 0,02 1,14E-06 1,623409096 536294,619 0,013741353 3,259325899 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 49 4.3) CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN LATERALES: La parcela destinada al riego localizado se divide en 15 posturas de unas superficies aproximadamente iguales y en torno a las 14 hectáreas. Son en total quince módulos alimentados por una primaria cada uno. Para calcular la presión necesaria a la entrada de cualquiera de los módulos de los que está compuesta la parcela, se debe calcular en primer lugar la presión necesaria a la entrada de uno de los ramales porta goteros que componen dicho módulo. La longitud de los laterales o ramales van variando dependiendo del contorno de la parcela. Los datos necesarios para el cálculo hidráulico de las pérdidas de carga en los laterales son: - La presión mínima de trabajo de estos goteros autocompensantes es de 3mca. - La presión máxima de trabajo de estos goteros autocompensantes es de 40 mca. - La presión nominal de funcionamiento se toma como referencia en 20 mca. - La separación entre laterales (So) es de 0,8 m. La separaración entre emisores (Se) es de 0,4 m. - El diámetro nominal es de 25 mm y diámetro interior 22,4 mm. - El caudal del emisor es de 1,2 l/h 4.3.1) PERDIDAS DE CARGA EN LOS RAMALES PORTAGOTEROS: El lateral que se toma como base es el más desfavorable, debido a su mayor número de emisores, por lo tanto mayor necesidad de agua, y más alejado de su tubería secundaria suministradora. En cada módulo tenemos que ver cuál es el lateral más desfavorable y realizar los cálculos en torno a él. Describiremos con detalle los cálculos realizados para el primer módulo y todos los demás los calcularemos mediante una hoja Excel. En el primer módulo tenemos una parcela de XXXX hectáreas, en la cual el lateral más desfavorable tiene una longitud de 230 metros de longitud, tiene insertados 460 emisores y el caudal que ha de transportar es de 1610 L/h. Una vez determinado dicho lateral, se pasan a determinar las pérdidas de carga unitaria mediante la fórmula propuesta por Cruciani para tuberías de polietileno. 4,75 1,75 D Q 0,592J⋅= Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 50 Donde: o Q: caudal del lateral, en L/h. o D: diámetro del lateral, en mm. De esta forma se obtiene la pérdida de carga unitaria: m/m 0,044 26,2 1610 0,592J 4,75 1,75 =⋅= El efecto de la conexión emisor-lateral ocasiona una pérdida de carga cuyo valor depende de las características de la conexión y del diámetro del lateral. A efectos de cálculo, las conexiones se pueden sustituir por una longitud equivalente de tubería (Leq). Esta longitud se calcula con la expresión dada por Montalvo, que es: Leq = 18,91·d-1,87. Sustituyendo en la anterior resulta un valor de 0,09. Así pues, la pérdida de carga unitaria incluido el efecto de las conexiones (J’) se obtiene mayorando la que se produciría de no existir conexiones (J), según la siguiente expresión: J’=J · S LS eq + Sustituyendo los valores correspondientes en la expresión anterior da un resultado de J’ = 0,052 m/m. La pérdida de carga en el lateral, de mayor longitud, se calcula mediante la siguiente expresión: hf = J’ · F · L Donde: • J’: Pérdida de carga unitaria. • L: Longitud del ramal. • F: Factor de Christiansen. Valor tabulado en función del número de emisores, la relación entre la separación entre laterales y emisores y en función del coeficiente m. En este caso F = 0,364. De esta forma el resultado es: hf = 0,052 · 0,364 · 230 = 4.38 mca. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 51 4.3.2) PRESIÓN NECESARIA AL INICO DEL LATERAL: Se obtiene a partir de la expresión: P0 = Pn + αZlat + βhf lat Donde: • Pn: Presión media en el lateral, en mca. • α y β: Coeficientes adimensionales, dados por: o α 2n1n+ = β 2m 1m + + = • Zlat: Desnivel de la tubería del lateral, en m. • hf: Pérdida de carga en el lateral, en mca. Así pues: P0 = 20 + 0,514*(0) + 0,73·4.38 = 23.2 mca. A continuación procedemos a hacer lo mismo para los siguientes 15 módulos. Con lo que tendremos unos valores de presión mínima a la entrada del lateral, para cada parcela. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 52 Tabla 11.6 ZONA LATERAL (m) SECUNDARIA (m) n (emisores) Q lateral (l/h) J´ (m/m) lateral hf ( mca) P inicial (mca) necesaria ZONA 1 230 211 460 1610 0,052386317 4,38578243 23,20162117 ZONA 2 317 262 634 2219 0,09184338 10,597624 27,73626549 ZONA 3 226 352 452 1582 0,050802364 4,17920564 23,05082012 ZONA 4 360 263 720 2520 0,114742294 15,0358301 30,97615601 ZONA 5 360 478 720 2520 0,114742294 15,0358301 30,97615601 ZONA 6 313 302 626 2191 0,0898249 10,2339305 27,47076925 ZONA 7 293 235 586 2051 0,080022568 8,53456696 26,23023388 ZONA 8 321 380 642 2247 0,093881054 10,9694379 28,00768965 ZONA 9 360 461 720 2520 0,114742294 15,0358301 30,97615601 ZONA 10 316 462 632 2212 0,091336958 10,5059423 27,66933788 ZONA 11 237 305 474 1659 0,055208221 4,76270284 23,47677307 ZONA 12 364 178 728 2548 0,116982681 15,4997374 31,31480827 ZONA 13 303 154 606 2121 0,084863072 9,35971796 26,83259411 ZONA 14 370 154 740 2590 0,120378012 16,2125107 31,83513279 ZONA 15 370 252 740 2590 0,120378012 16,2125107 31,83513279 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 53 4.4) PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍA SECUNADARIA: Una vez tenemos ya la presión inicial que tenemos que aportar en cada lateral más desfavorable de cada módulo y la presión que nos aporta la tubería primaria, podemos sacar las pérdidas de carga admisibles en la tubería secundaria. ZONA P inicial (mca) necesaria P inicial (mca) obtenida hf para TS(mca) ZONA 1 23,20162117 34,3 11,0983788 ZONA 2 27,73626549 34,3 6,56373451 ZONA 3 23,05082012 33,56 10,5091799 ZONA 4 30,97615601 34,3 3,32384399 ZONA 5 30,97615601 33,56 2,58384399 ZONA 6 27,47076925 33,4 5,92923075 ZONA 7 26,23023388 33,4 7,16976612 ZONA 8 28,00768965 35 6,99231035 ZONA 9 30,97615601 35 4,02384399 ZONA 10 27,66933788 39,41 11,7406621 ZONA 11 23,47677307 39,41 15,9332269 ZONA 12 31,31480827 36,82 5,50519173 ZONA 13 26,83259411 42,75 15,9174059 ZONA 14 31,83513279 42,75 10,9148672 ZONA 15 31,83513279 36,82 4,98486721 Tabla 11.7 Y cuando tenemos las pérdidas de carga para cada tramo, sacamos el diámetro correspondiente mediante la fórmula de Cruciani, tal como hemos hecho antes para calcular las perdidas mediante un diámetro pero al contrario: Primero sacamos la J mediante las pérdidas que hemos obtenido de la resta entre la necesaria y la obtenida, y la distancia de cada una de las secundarias. A continuación con los datos del caudal (Q) y la pérdidas (J), tenemos el diámetro que se ajustara exactamente a las necesidades que teníamos. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 60 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 61 5) ESTUDIO DE LA CAVITACION. Reflejado en el anejo 12. 6) CÁLCULO DEL GOLPE DE ARIETE EN LA INSTALACIÓN DE BOMBEO. Reflejado en el anejo 12. 6.4) ELECCIÓN DEL TIMBRAJE. La válvula de retención se sitúa al inicio de la tubería de impulsión, por ello la presión estática máxima coincide con la diferencia de cota que ha de vencer la bomba. Disponiendo de un timbraje de 0,6 MPa sería suficiente para que no hubiera problemas de fisuración causados por un exceso de presión. El timbraje anterior soporta presiones de hasta 60 metros de columna de agua, que es superior a la presión máxima de cálculo. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 62 Capítulo 13: Diseño del cabezal de riego 1) INTRODUCCIÓN El cabezal de riego es el elemento central de la instalación. Está formado por un conjunto de elementos que permiten realizar un tratamiento adecuado del agua de riego (filtrado, medición de caudal, control de presión, aplicación de fertilizantes, etc.). Más detalles reflejados en el anejo 13. 2) CÁLCULO DEL CABEZAL DE RIEGO Reflejado en el anejo 13. 3) PROGRAMADOR DE RIEGO. El programador de riego que se ha elegido permite realizar el control total de la red de riego activando de forma automática cada uno de los módulos de riego, ya sea en base volumétrica o temporal. También puede controlar la fertilización, apertura y cierre de los hidrantes. - Las características principales del programador son: - Control simultáneo de varias líneas principales definidas por el usuario. - Operación simple y fácil mediante teclado numérico y funcional. - Pantalla de cristal líquido. - Menú de ayuda con información e instrucciones de funcionamiento de pantalla, accesible desde cualquier punto del programa. - La aplicación de agua y fertilización puede aplicarse en base temporal o volumétrica. - Programas de riego independientes para cada válvula. - Acumulación de las cantidades de agua y fertilizante aplicadas en cada válvula. - Capacidad de actuación de las válvulas de forma manual. - Batería auxiliar de mantenimiento de programas e información, en caso de fallo de la tensión de alimentación. - Condiciones de arranque, paro y espera independientes para cada sistema. - Permite controlar diferentes entradas para contadores de agua, presostátos, tensiómetros, etc. - Autotest y programas de diagnóstico tanto para el hardware como para el software. - Capacidad de comunicación con un ordenador central vía cable. El programador se alimenta a 12 V. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 63 Capítulo 14: Cálculo estructural de la estación de bombeo. 1) INTRODUCCIÓN Se proyecta la construcción de una nave que albergará todos los equipos necesarios para la elevación del agua de riego. La edificación se compone de una captación en la margen derecha del río Alcanadre junto con un muro de protección, seguidamente una estación de filtrado, y en el interior de la nave, un foso que en el que se encuentra la cámara de carga y los tres grupos motobombas, en la parte superior y al mismo nivel que el terreno se encuentra una zona reservada como centro general de mando. Parte de la estructura se proyecta en hormigón armado: la captación, el muro de protección, los muros de la sala de bombas, y la cámara de carga, la estructura de cerramiento en fábrica de bloque y la estructura de cubierta con pendiente a un agua compuesta por correas de perfiles IPE apoyados en zuncho perimetral o riostra de unión sobre muro de carga y chapa de acero lacada. 2) NORMATIVA Las normas que se han tenido en cuenta para el cálculo del edificio son la NBE-AE-88; la EHE-98; la NBE-EA-95 y la NTE-E. 3) CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO Se trata de una nave de planta cuadrada cuyas dimensiones son las siguientes: - Altura máxima sobre nivel del suelo de la nave: 6 m. - Altura mínima sobre nivel del suelo de la nave: 5 m. - Altura foso para las bombas: 4 m. - Longitud de la nave: 7 m. - Anchura de la nave: 7 m. - Separación entre correas: 1,4 m. Todos los cálculos están reflejados en el anejo 14. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 64 4) DIMENSIONADO DEL MURO DEL FOSO DE BOMBAS. El foso que alberga la instalación de bombeo está constituido por paredes y solera de hormigón armado. Dentro del mismo se encuentra la cámara de carga, formada también por paredes de hormigón armado unidas a la solera del foso y a las paredes del mismo foso, dado que es encuentra en la esquina superior izquierda de esta. Al interior de la sala de bombas se accede mediante escaleras metálicas tal y como se indica en el plano correspondiente. Cálculos reflejados en el anejo 14. 5) DIMENSIONADO DEL DEPÓSITO QUE CONSTITUYE LA CÁMARA DE CARGA. Para el abastecimiento de las bombas se dispone una cámara de carga que será un depósito de hormigón armado cuyas dimensiones son 1,6 m de ancho; 5 m de largo y 4m de altura. En sus paredes irán alojadas las tuberías de aspiración de las bombas tal como se indica en el plano. Deberá conseguirse la estanqueidad de estas uniones mediante juntas con el fin de que no existan filtraciones que puedan perjudicar al edificio. Cálculos reflejados en el anejo 14. 6) CÁLCULO DE LA VIGA CARRIL DEL PUENTE GRÚA. Para el montaje, desmontaje y mantenimiento de la instalación de bombeo se instalará una viga carril dispuesta a lo largo del eje que una las tres bombas. Cálculos reflejados en el anejo 14. 7) MACIZOS DE ANCLAJE. Dentro del foso de bombas se dispondrán macizos de anclaje en los puntos en los que se prevé se pueden producir desplazamientos de la tubería de impulsión. El hormigón armado utilizado en estos elementos será del tipo HA25/B/20/IIa. La localización y sus dimensiones se especifican en los planos de detalle correspondientes. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 65 8) CERRAMIENTOS. El cerramiento de la estación de bombeo se ejecutará en fábrica de bloque de hormigon de 20 x 20 x 40 cm. Se colocan 3 ventanas para la refrigeración de los grupos motobombas. Las dimensiones de estas y la puerta aparecen en los planos de detalle. Además los cerramientos exteriores se enfoscarán con mortero de cemento 1:3 y en el interior se utilizará pintura al blanca al temple. 9) SOLERA. En el interior del edificio se dispondrá una solera de hormigón en masa H-20/B/20/I, de fck = 20 MPa, de 20 cm de espesor mínimo. 10) PAREDES DE CARGA. Cálculos reflejados en el anejo 14. 11) ZAPATA CORRIDA. Cálculos reflejados en el anejo 14. 12) CAPTACIÓN DE AGUA DEL RÍO GUATIZALEMA La captación del agua del río Guatizalema hasta la cámara de carga de la estación de bombeo se realiza mediante una arqueta instalada en la base del río, una tubería de acero inoxidable 1,2 m de longitud, D = 500 mm. comandada por una llave de mariposa del mismo diámetro, pasa el agua a un foso de decantación, y posteriormente atraviesa un filtro rotativo de 3 m. de diámetro accionado por medio de una motor de 1,5 CV, para entrar en la cámara de carga donde ceba las bombas por su peso, por lo que estas trabajan en carga. Los elementos de entrada y tratamiento del agua del río se encuentran en un foso construido en hormigón armado de 25 MPa con armaduras B-500S. De dimensiones 4x4 metros, y una profundidad de 5 metros, se encuentra entre el muro de protección y la estación de bombeo. El muro de protección tiene unas dimensiones de 15m. de longitud por 6 m. de altura y 0,5 metros de espesor, construido en hormigón armado HA-25/B/20/IIa con armaduras de acero B-500S. La toma del río se hace mediante un depósito de hormigón armado con paredes de 30 cm de espesor y mallas electrosoldadas de acero B-500S formadas por Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 66 redondos de ∅8 mm en cuadrados de 15×15 cm. La solera de este depósito en el que se toma el agua se encuentra 1m por debajo de la solera del río. Levantando 0,9 metros por encima de la solera, en la parte superior se colocará una reja conformada por barras de acero inoxidable para evitar la entrada de elementos extraños procedentes de los arrastres del río. El filtro rotativo realiza la función de limpieza del agua de riego. Las dimensiones del filtro y sus características se indican en el plano de detalle. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 67 Capítulo 15: Elementos singulares 1) INTRODUCCIÓN Los elementos singulares que se disponen a lo largo de la red de riego tienen la misión de control y regulación de los caudales circulantes así como el control y mantenimiento de la presión en la red de riego, el filtrado y la evacuación de aire. 2) ELEMENTOS SINGULARES DE LA RED DE RIEGO Reflejados en el anejo 15. 3) ANCLAJES. En determinados puntos de la red como son los cambios de sección, cambios de dirección, derivaciones en té y tapones terminales se producen empujes en la tubería debido a la presión hidrostática. Para evitar el desplazamiento de la tubería en estos puntos, así como en los tramos con pendiente elevada, se han colocado macizos de hormigón que sirven de anclaje a la conducción. Para el diseño de los anclajes según su finalidad se ha seguido la norma NTE relacionada con las instalaciones de abastecimiento. La fuerza de reacción del agua es la que debe calcularse para establecer las dimensiones de los macizos de hormigón que impidan los desplazamientos de la tubería. Los macizos son de hormigón HA-250 armado con acero B-500S. Reflejados en el anejo 15. 4) FILTROS. El cálculo y elección de los filtros a instalar en cada parcela para el filtrado del agua de riego se recogen en el anejo 13 “Diseño del cabezal de riego”. Aunque son elementos singulares, este apartado se detalla en el otro apartado ya que el filtrado se hará en la propia estación de bombeo, saliendo así el agua de riego filtrada hacia cada parcela. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 68 Capítulo 16: Estudio de viabilidad económica 1) INTRODUCCIÓN: Con el objeto de analizar si este proyecto es viable económicamente, se analizan varias variables económicas que reflejarán si la inversión es rentable. Así de esta forma se va a calcular el VAN o Valor Actual Neto y el TIR o Tasa Interna de Rentabilidad. Los dos primeros son indicadores de rentabilidad absoluta y el tercero es un indicador de rentabilidad relativa. El VAN dice que una inversión es rentable y viable cuando es mayor de cero. El TIR es el tipo de interes que hace el VAN de una inversión igual a cero, da las unidades monetarias que se ganan por cada unidad monetaria invertida y año. Para calcular los índices señalados anteriormente, se considera una vida útil de la inversión de 25 años, sobre la cual se define la corriente de pagos y cobros analizando toda su superficie en conjunto. La rotación de cultivos se repite cada 24 años, por lo tanto será de un ciclo. 2) SITUACIÓN ACTUAL: Actualmente la finca objeto de la transformación se viene cultivando de cereal de invierno de secano, normalmente cebada y ocasionalmente trigo. Debido a las características de la zona los rendimientos medios de estos cultivos son bajos. Por estos motivos se plantea la necesidad de transformar a regadío la finca objeto de este proyecto, y así de esta forma procurar un aumento de los rendimientos de la misma con la consiguiente mejora del nivel de vida de los propietarios de las mismas. 3) DATOS CONSIDERADOS PARA EL ESTUDIO ECONÓMICO: Reflejados en el anejo 16. 4) COSTES DE PRODUCCIÓN DE LOS CULTIVOS. Reflejados en el anejo 16. 5) INGRESOS ANUALES. Reflejados en el anejo 16. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de “Paulownia” para la obtención de biomasa en Alcalá del obispo (Huesca) 69 6) FLUJO DESTRUIDO. Reflejados en el anejo 16. 7) COSTE DEL AGUA DE RIEGO. Reflejados en el anejo 16. 8) ESTUDIO DE RENTABILIDAD DE LA INVERSIÓN. 8.1) CONSIDERACIONES PREVIAS. El presupuesto total de la inversión asciende a 2.242.000 €, sin incluir los honorarios del ingeniero. Los beneficios anuales serán los calculados anteriormente y serán fijos. No se tendrá en cuenta el factor que juega la inflación. No se considerará el valor residual de los elementos de la explotación. El flujo destruido es de 74.975 €. El coste de la mano de obra no se tiene en cuenta, ya que la explotación en principio se establece que va a ser dirigida y trabajada por el propietario y por su familia. Se estima una vida útil de la instalación de 24 años. En un principio no se establece ningún tipo de ayudas a la conversión a regadío de la finca, aunque el decreto 48/2001 de la Diputación General de Aragón establece ayudas en el ámbito de la Comunidad Autónoma de Aragón para obras de creación y mejora de infraestructuras agrarias de regadío, subvencionando con un 40% de la inversión a realizar. Como en este momento por diversas razones esta ayuda se encuentra “congelada” se realiza el estudio considerando que se obtiene un crédito de tres millones y medio de euros a 24 años a un tipo de interés del 5,5%. Con lo expuesto anteriormente se realiza el estudio de rentabilidad económica. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 2 9) CARACTERIZACIÓN DE LAS CONDICIONES CLIMÁTICAS (índices climáticos): ................................................................................................................ 24 10) CLASIFICACIÓN CLIMÁTICA DE KÖPPEN: .......................................... 25 11) clasificación bioclimatica de UNESCO-FAO: .......................................... 26 12) CLASIFICACIÓN CLIMÁTICA DE THORNTHWAITE ............................. 28 13) DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE HUMEDAD. BALANCE HÍDRICO . 29 14) ÍNDICE DE HUMEDAD: .......................................................................... 30 15) EFICACIA TERMICA ............................................................................... 31 16) VARIACIÓN ESTACIONAL DE LA HUMEDAD ...................................... 31 17) CONCENTRACION TERMICA EN VERANO. ........................................ 31 18) CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ET0) POR EL MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLE-FAO ................... 32 19) EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO (ETC). ................................... 33 Anejo 8: Estudio Edafológico ........................................................................ 34 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 34 2) FISIOGRAFÍA, GEOLOGÍA Y LITOLOGÍA: .............................................. 34 3) EDAFOLÓGIA: .......................................................................................... 34 4) DESCRIPCIÓN DE LAS CLASES AGROLÓGICAS: ................................ 35 5) CARACTERIZACIÓN GENERAL DEL SUELO: ........................................ 38 6) CARACTERES FÍSICOS: ......................................................................... 39 7) CARACTERES QUÍMICOS: ...................................................................... 39 8) CONCLUSIONES DE CARÁCTER FÍSICO: ............................................. 39 9) CONCLUSIONES DE CARÁCTER QUÍMICO: ......................................... 40 Anejo 10: Cálculo de las necesidades hídricas. .......................................... 41 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 41 2) NECESIDADES DE AGUA DE RIEGO: .................................................... 41 2.1) NECESIDADES NETAS: .................................................................... 41 2.2) NECESIDADES REALES. .................................................................. 42 3) DIMENSIONADO DEL RIEGO LOCALIZADO. ......................................... 46 3.1) DOSIS DE RIEGO: ............................................................................. 46 3.2) PORCENTAJE DE SUELO MOJADO. ............................................... 46 3.3) ÁREA MOJADA POR UN EMISOR. ................................................... 46 3.4) NÚMERO MÍNIMO DE EMISORES. .................................................. 47 3.6) INTERVALO ENTRE RIEGOS. .......................................................... 48 3.7) VOLUMEN EMITIDO POR EL EMISOR. ............................................ 49 3.8) TIEMPO DE RIEGO EN CADA MODULO. ......................................... 49 4) CÁLCULO DEL CAUDAL FICTICIO CONTINUO EN EL RIEGO LOCALIZADO. .......................................................................................................... 49 Anejo 11: Cálculo hidráulico .......................................................................... 51 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 3 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 51 2) DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES: ............................................................. 51 2.1) ELECCIÓN DE LAS TOMAS EN CADA PARCELA. .......................... 51 2.2) TRAZADO DE LA RED DE RIEGO: ................................................... 52 2.3) CÁLCULO DE CAUDALES EN LA RED DE RIEGO: ......................... 52 3) ELECCIÓN DE MATERIALES. ................................................................. 52 3.1) DIÁMETROS COMERCIALES: .......................................................... 53 3.2) TIMBRADO DE LAS TUBERÍAS: ....................................................... 55 3.3) UNIONES: .......................................................................................... 55 3.4) SOBREPRESIONES EN LA RED DE RIEGO: ................................... 55 4) CÁLCULO HIDRÁULICO DE LA RED DE RIEGO .................................... 55 4.1) METODO DE CÁLCULO UTILIZADO: ............................................... 56 4.2) CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍA PRIMARIA: ............................................................................................................................... 57 4.3) CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CARGA EN LATERALES: ......... 59 4.4) PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍA SECUNADARIA: ................... 63 5) MOVIMIENTO DE TIERRAS: .................................................................... 64 5.1) DEFINICIÓN DE LAS ZANJAS: ......................................................... 64 5.2) EXCAVACIÓN DE LA ZANJA TUBERÍA PRIMARIA: ........................ 65 5.3) EXCAVACIÓN DE LA ZANJA TUBERÍA SECUNDARIA: .................. 65 Anejo 12: Cálculo instalación de bombeo .................................................... 66 1) INTRODUCCIÓN: ..................................................................................... 66 2) DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS: .............. 66 3) CALCULO DEL CAUDAL DE BOMBEO: .................................................. 67 4) DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE BOMBEO: .......................... 67 4.1) POTENCIA NECESARIA EN LA INSTALACIÓN DE BOMBEO: ....... 68 4.2) ELECCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO. ........................................... 69 5) ESTUDIO DE LA CAVITACION. ............................................................... 72 5.1) CALCULO DE LA ALTURA NETA DE ASPIRACIÓN (NPSH). .......... 72 6) CÁLCULO DEL GOLPE DE ARIETE EN LA INSTALACIÓN DE BOMBEO. .................................................................................................................................. 72 6.1) CÁLCULO DEL TIEMPO DE PARADA DE LA BOMBA. .................... 72 6.2) CÁLCULO DE LA CELERIDAD DE LA ONDA Y DE LA LONGITUD CRÍTICA. ............................................................................................................... 73 6.3) CÁLCULO DE LA SOBREPRESIÓN DEBIDA AL GOLPE DE ARIETE. ............................................................................................................................... 74 6.4) ELECCION DEL TIMBRAJE. .............................................................. 75 6.5) ABSORCIÓN DEL GOLPE DE ARIETE. ............................................ 75 Anejo 13: Diseño del cabezal de riego .......................................................... 76 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 4 1) INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 76 2) CALCULO DEL CABEZAL DE RIEGO. .................................................... 78 2.3) CALCULO Y ELECCIÓN DE LOS FILTROS DE MALLA. .................. 81 2.4) ELECCIÓN DEL CONTADOR DE AGUA. .......................................... 82 2.6.- CALCULO DE LA PERDIDA DE CARGA TOTAL EN EL CABEZAL. 83 3) PROGRAMADOR DE RIEGO. .................................................................. 83 Anejo 14: Cálculo estructural de la estación de bombeo. .......................... 84 1) INTRODUCCIÓN ...................................................................................... 84 2) NORMATIVA ............................................................................................. 84 3) CÁLCULO DE LA ESTRUCTURA DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO ....... 84 3.1) CALCULO DE LAS ACCIONES ACTUANTES SOBRE LA ESTRUCTURA ...................................................................................................... 85 3.2) CALCULO DE LOS PILARES. ........................................................... 87 3.3) RIOSTRAS DE UNIÓN. ...................................................................... 87 4) DIMENSIONADO DEL MURO DEL FOSO DE BOMBAS. ........................ 87 4.1) PREDIMENSIONADO DEL MURO. ................................................... 87 4.2) CÁLCULO DEL EMPUJE SOBRE EL MURO. ................................... 88 4.3) COMPROBACIÓN DE SEGURIDAD AL DESLIZAMIENTO. ............. 89 4.4) COMPROBACIÓN DE SEGURIDAD AL VUELCO. ........................... 89 4.5) COMPROBACIÓN DE LAS TENSIONES SOBRE EL TERRENO DE CIMENTACIÓN EN CONDICIONES DE SERVICIO. ............................................ 90 4.6) DIMENSIONADO DEL MURO COMO ESTRUCTURA DE HORMIGÓN ARMADO. ......................................................................................... 91 5) DIMENSIONADO DEL DEPÓSITO QUE CONSTITUYE LA CÁMARA DE CARGA. .................................................................................................................... 93 5.1) PREDIMENSIONADO DE LA CAMARA DE CARGA. ........................ 93 6) cálculo de la viga carril del puente grua. ................................................... 95 6.1) CARACTERÍSTICAS DE LA VIGA CARRIL. ...................................... 95 6.2) CÁLCULO DE LA VIGA CARRIL. ....................................................... 95 6.3) ESFUERZOS A SOPORTAR POR LA VIGA CARRIL. ...................... 95 7) MACIZOS DE ANCLAJE. .......................................................................... 97 8) CERRAMIENTOS. .................................................................................... 97 9) SOLERA. ................................................................................................... 98 10) PAREDES DE CARGA. .......................................................................... 98 10.1) DATOS PARA EL CALCULO. .......................................................... 98 10.2) COMPROBACIÓN DE LA SECCION PESIMA DE LA PARED DE CARGA. ................................................................................................................. 98 11) ZAPATA CORRIDA. ................................................................................ 99 11.1) DATOS DE PARTIDA. ...................................................................... 99 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 5 11.2) COMPROBACION DE LA PRESION ADMISIBLE POR EL TERRENO. ............................................................................................................ 99 12) CAPTACIÓN DE AGUA DEL RÍO GUATIZALEMA ................................ 99 Anejo 15: Elementos singulares .................................................................. 101 1) INTRODUCCIÓN .................................................................................... 101 2) ELEMENTOS SINGULARES DE LA RED DE RIEGO ........................... 101 2.1) VÁLVULAS DE VENTOSA. .............................................................. 101 2.2) TOMAS DE RIEGO. ......................................................................... 102 2.3) VALVULAS DE MARIPOSA. ............................................................ 103 2.4) VÁLVULAS HIDRÁULICAS. ............................................................. 103 2.5) VÁLVULAS DE RETENCION. .......................................................... 104 2.6) VÁLVULAS DE ESFERA. ................................................................. 105 2.7) DESAGÜES. ..................................................................................... 105 2.8) CODOS. ............................................................................................ 105 2.9) REDUCCIONES. .............................................................................. 106 2.10) PIEZAS DE DERIVACIÓN. ............................................................. 106 3) Anclajes. .................................................................................................. 106 Pieza ............................................................................................................... 107 Dimensiones en cm ......................................................................................... 107 Codo 45º ......................................................................................................... 107 4) FILTROS. ................................................................................................ 108 Anejo 16: Estudio de viabilidad económica ............................................... 109 1) INTRODUCCIÓN: ................................................................................... 109 2) SITUACIÓN ACTUAL: ............................................................................. 109 3) DATOS CONSIDERADOS PARA EL ESTUDIO ECONÓMICO: ............ 109 3.1) RENDIMIENTOS DEL CEREAL DE SECANO. ................................ 109 3.2 SUBVENCIONES DE LA PAC. .......................................................... 110 3.3 PRECIOS DE LAS PRODUCCIONES DE LOS CULTIVOS. ............ 110 4) COSTES DE PRODUCCIÓN DE LOS CULTIVOS. ................................ 110 4.1) COSTES DE UNA HECTÁREA DE CEBADA. ................................. 110 4.2) COSTES DE UNA HECTÁREA DE PAULOWNIA. .......................... 111 5) INGRESOS ANUALES. ........................................................................... 111 6) FLUJO DESTRUIDO. .............................................................................. 111 7) COSTE DEL AGUA DE RIEGO. ............................................................. 112 8) ESTUDIO DE RENTABILIDAD DE LA INVERSIÓN. .............................. 112 8.1) CONSIDERACIONES PREVIAS. ..................................................... 112 8.3) ESTUDIO DE VIABILIDAD. .............................................................. 114 9) CONCLUSIONES. ................................................................................... 114 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 6 Anejo 17: Instalación eléctrica ..................................................................... 115 1) INTRODUCCIÓN: ................................................................................... 115 2) INSTALACIÓN DE ALUMBRADO. ......................................................... 115 3) INSTALACIÓN DE FUERZA. ................................................................. 116 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 1 Anejo 1: Antecedentes y objeto del proyecto 1) ANTECEDENTES: A pesar de la incertidumbre actual respecto de la evolución de la economía mundial y su recuperación en el futuro, la demanda energética mundial sigue creciendo a un ritmo considerable: un 5% en el año 2012. En los escenarios elaborados por la Agencia Internacional de la Energía al año 2035, la demanda energética mundial aumentaría un tercio, básicamente en países que no pertenecen a la OCDE. A la luz de las perspectivas inciertas en el sector energético a nivel mundial y al papel fundamental que juega la energía en el desarrollo de las sociedades modernas, la política energética se desarrolla alrededor de tres ejes: • La seguridad de suministro • La preservación del medio ambiente • La competitividad económica. El Plan de Energías Renovables (PER) 2011-2020 aprobado por Acuerdo del Consejo de Ministros de 11 noviembre de 2011, establece objetivos acordes con la directiva 2009/28/CE del Parlamento Europeo, relativa al fomento del uso de energía procedente de fuentes renovables, y atendiendo a los mandatos del Real Decreto 661/2007, por el que se regula la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial y de la le 2/2011, de economía sostenible. El PER 2011-2020 establece unos objetivos en el campo de los usos de calor/frio que representan un 25% del objetivo global. Los usos térmicos, pues, van a tener que contribuir con una aportación muy importante y, en el caso de no conseguir los objetivos en este ámbito, sería muy difícil que el sector eléctrico pudiera aumentar su participación para asegurar el cumplimiento de los objetivos obligatorios que fija la Directiva de energías renovables. Por todo ello, para alcanzar los objetivos planteados, es importante el desarrollo de propuestas novedosas que aceleren y aseguren el crecimiento de todas las tecnologías renovables para usos térmicos. En este sentido, se ha comprobado que el fomento de las aplicaciones térmicas a través de Empresas de Servicios Energéticos Renovables (ESEs) es un método efectivo para solventar las barreras detectadas. Por lo tanto, una de las propuestas más destacadas del PER 2011-2020 es el establecimiento de un nuevo mecanismo de incentivos al uso del calor renovable, denominado ICAREN. Se trataría de un sistema de apoyo directo a la producción de energía térmica donde una empresa de servicios energéticos (ESE), que transmite energía a un consumidor realizando una actividad económica, tiene derecho a recibir un incentivo por la energía renovable producida y facturada. Este mecanismo abarcaría la actividad de suministro de energía térmica renovable. La biomasa para energía se obtiene mayoritariamente de las industrias de primera y segunda transformación de los productos agrícolas y forestales, de los Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 2 residuos de explotaciones ganaderas, de los restos de aprovechamientos forestales, de los residuos de los cultivos y también de cultivos implantados y explotados con el único objetivo de la obtención de biomasa. A estos últimos se les denomina cultivos energéticos, pero no dejan de ser cultivos forestales o agrícolas. La ventaja fundamental de los cultivos es la predictibilidad de su disposición y la concentración espacial de la biomasa, asegurando el suministro. La predictibilidad de la disposición de la materia prima es fundamental para cualquier industria, y la de la energía no es distinta. La concentración del recurso permite una gestión mecanizada, poco intensiva en mano de obra, y relativamente barata. Los cultivos energéticos se pueden clasificar de diversas formas, por ejemplo por su aprovechamiento final: • Cultivos oleaginosos para la producción de biodiesel. • Cultivos alcoholígenos para la producción de etanol. • Cultivos lignocelulósicos para la obtención de biomasa sólida: En este proyecto se abarca el área de los cultivos lignocelulósicos y dentro de estos en los usados para la fabricación de combustibles más elaborados y con más valor añadido que la biomasa bruta. Para aplicaciones térmicas, como climatización de edificios, agua caliente sanitaria, y aplicaciones industriales (preparación de cualquier fluido de proceso). Desde un punto de vista económico la utilización de biomasa supone: • Mejora de la garantía de suministro ya que es un combustible local. • Disminución de costes de suministro energético respecto a combustibles de importación. • Mayor estabilidad de precios. • Mejora de la rentabilidad de la industria que genera subproductos biomásicos aumentando su competitividad. • Disminución del déficit exterior. • Mayor rentabilidad que los combustibles fósiles debido al precio que han alcanzado y siendo que 2kg de biomasa suele equivaler a 1l de gasóleo en cuanto a poder calorífico, la diferencia de precios es significativa. Desde un punto de vista medioambiental: • Contribuye al mejor cumplimiento de los compromisos de España con la Unión Europea. • Reducción de emisiones de CO2: mitigación del cambio climático. • Utilización de energías renovables. • Mayor eficiencia energética desde el momento que una parte significativa de la biomasa se pudre o quema en las cunetas para su destrucción. • Es una energía renovable, totalmente compatible con la protección de nuestro entorno. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 3 • La utilización energética de subproductos domésticos y de la industria que actualmente van a vertedero reduce el volumen de material desechado y aumenta la duración de dichos depósitos de rechazos. • Facilita la gestión de los montes colaborando al aprovechamiento sostenible de sus productos, especialmente para masas forestales de especies con aprovechamiento energético tradicional que se abandonó con la generalización del butano. • Facilita la recogida de restos del cultivo agrícola. • Disminuye los riesgos de incendio mejorando por tanto a largo plazo la biodiversidad. • Mejora el estado fitosanitario de los montes reduciendo el riesgo de plagas. • Pone en valor amplias superficies agrícolas y forestales marginales que actualmente están sumidas en el abandono. 2) OBJETO: Todos estos hechos han hecho pensar a la cooperativa de Alcalá del Obispo en realizar una explotación para el aprovechamiento de los restos de poda de la zona y ayudarse por una plantación de 207 ha de Paulownias para tener un suministro constante a los consumidores. Se ha elegido esta zona porque tiene las características necesarias para el cultivo, por tipo de suelo, climatología, disponibilidad de agua ya que es una zona de regadío pero no tiene asignada la suficiente dosis como para poner otros cultivos de alta rentabilidad, además de encontrarse cerca de la ciudad de Huesca lo que abarata mucho el suministro del producto. La especie Paulownia se ha escogido porque tiene un crecimiento muy rápido, superando a las especies que se han empleado hasta ahora como el chopo, eucalipto, pino. Además tiene un rebrotamiento muy potente que hace que se pueda cortar cada 3 años e incluso crezca con más rapidez, y se puede hacer unos 8 cortes lo cual implica una duración de plantación para 24 años. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 4 Anejo 2: Descripción del proceso El proceso consta de dos fases bien diferenciadas: La parte del cultivo en el campo y la de su procesado una vez cosechado y seco el producto. En campo se realizará la plantación en un periodo de tres años, ya que los cortes se realizan cada tres años y así nos aseguramos una cosecha más continua y homogénea, además de repartir los gastos de inversión en tres años. La cosecha se llevara a cabo en los meses de invierno, cuando la planta está en parada vegetativa, lo que facilita la recolección, el secado, y deja los tocones preparados para el rebrotamiento en primavera. La tala de árboles se realizará mediante el uso de procesadoras, las cuales su función principal es apear y trocear la parte maderable de la paulownia, pero también trocea las ramas y las copas de los árboles, dejando el tronco limpio para facilitar el posterior trabajo del manejo, ya que los residuos los deja amontonados en el campo para facilitar su posterior recolección. Una vez se hayan talado los árboles, y los troncos estén apilados en distintos puntos de acopio, mediante el uso de tractores forestales con un sistema articulado se cargaran y llevaran a la planta de procesado. Una vez la procesadora ha dejado el tronco limpio, las restas vegetales, las cuales no tendrán un volumen muy significativo, se acopiaran y se trituraran con un equipo compuesto por JENZ+máquina cargadora, para posteriormente ser trasladadas a planta. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 5 Anejo 3: Elección del cultivo. 1) INTRODUCCION: Paulownia Enlongata es un árbol perteneciente a la familia de las pauloniaceae del orden de las Lamiales, clase Magnoliopsida, y división Magnoliophyta. El nombre de Paulownia proviene de un homenaje a la gran duquesa Ana Pavlovna de Rusia, Hija del Zar Pablo I de Rusia. El nombre Paulownia fue otorgado por el botánico suizo Thuberg, quien lo publicó en Japanese Flora en 1781 bajo la clasificación de las Bignoniaceae y reconociéndole como especie Bignonia Tomentosa (Paulownia Tomentosa). En 1835 Ducht Scholasrs, Zuccarni y Sibold la transfirieron a la familia de las Scrophulariaceae y encontraron 23 especies. Sin embargo, desde 1998, en la clasificación APG I de la Angiosperm Phylogeny Group (Grupo para la Filogenia de las Angiospermas) se cambia la ubicación de la Paulownia, sacándola del orden scrofulares y situándola en lamiales, con una nueva familia mono-genérica llamada pauloniaceae. Esa nueva filogenia se mantienen en el APG II del 2003 y en la nueva APG III, publicada en el 2009. Las Paulownias son árboles originarios de China, donde hay más de dos millones de hectáreas plantadas y se cultiva desde hace muchos siglos. En EEUU también se lleva cultivando desde la década de los 70, con un gran aumento en superficie desde entonces y numerosos estudios y mejora genética en la especie. Las paulownias son árboles de elevado crecimiento, lo que las convierten en árboles muy rentables y versátiles. Se conocen cuatro especies importantes de Paulownia: - Paulownia Elongata - Paulownia Fortunei - Paulownia Tomentosa - Paulownia Kawakamii Estas especies son susceptibles de cruzamiento y mejora y los trabajos científicos han ido en esta dirección. 2) HIBRIDOS, CARACTERISTICAS: Vicedex ha seleccionado y registrado para producir biomasa los clones chinos “SunTZU” para su crecimiento superior y para su tolerancia a los diferentes suelos y climas en España y Europa. Vicedex vende en exclusiva los siguientes clones: • Sun Tzu11 (HybridElongata) • Sun Tzu33 (HybridFortunei) • Sun Tzu104 (HybridFortunei) • Sun Tzu105 (HybridTomentosa) Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 12 En el momento de plantar las Paulownias no han de quedar muy enterradas, y tampoco comprimir la tierra alrededor del tallo para no producirles heridas. La Paulownia cuando es joven tiene un tallo muy tierno y hay que ir con cuidado. Dependiendo del riego, se elige un sistema de plantación u otro, ya que con el riego a manta podríamos tener problemas de encharcamiento, por lo que se recomienda plantar en caballones, pero al tener un sistema de riego por goteo basta con dejar una pequeña elevación de tierra, para que no quede un hoyo alrededor y se produzca el encharcamiento. La época de plantación: en nuestro país la mejor época de plantación es en primavera. En la cuenca mediterránea, en sitios libres de heladas tardías se puede plantar incluso a finales de febrero primeros de marzo. Por el contrario en zonas donde se tenga constancia de heladas primaverales, la plantación deberá retrasarse hasta que el peligro de heladas sea bajo. Plantando en primavera, los árboles provenientes de vivero tienen tiempo de aclimatarse y desarrollar un sistema radicular y un tronco que les permitirán superar perfectamente el primer invierno si se superan los -5 º C. Si en la zona dónde se pretende plantar Paulownias se tiene constancia de que las temperaturas invernales raramente sobrepasan los 0 º C y si lo hacen no son muy bajas y de corta duración, se podría plantar la Paulownia a finales de agosto o principios de septiembre. El árbol tiene el tiempo justo para hacer raíces, aclimatarse al terreno y también aprovecharíamos las lluvias otoñales, de esta manera a la primavera siguiente la planta ya está establecida en el campo y tiene más tiempo para crecer y desarrollarse. Éste tipo de plantación evidentemente tiene sus peligros, un final de verano fresco y un otoño corto hace que la Paulownia no desarrolle lo suficiente. Además que hay que tener en cuenta en la época del año en que se producen los vientos más fuertes, lo cual nos puede hacer cambiar de idea. El período de plantación de la Paulownia en maceta sin riesgo va desde finales de marzo hasta finales del mes de junio, ajustándose a las diferentes zonas. Los meses de julio y agosto no se aconsejan por ser meses de mucho calor, y las plantas sufrirían un excesivo estrés hídrico. La plantación con raíces y trasplante de árboles se hará antes o justo cuando mueva la savia en primavera. Si después de brotada la Paulownia se efectúa el trasplante lo más probable es que tenga éxito, pero haciéndolo antes evitamos el parón post-trasplante por estrés. 4) LABORES CULTURALES: Una vez instalada la plantación las labores culturales de los siguientes años se resumirán en controlar la cubierta vegetal que sale de forma espontánea, dando algún pase de grada los primeros años del cultivo si vemos que pueden ejercer mucha competencia con agua y nutrientes. Si la cubierta vegetal que tenemos no da buenos resultados se probarán otro tipo de cubiertas vegetales más aptas. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 13 5) ABONADO: El abonado se realizará en fondo y en cobertera, ya que se aplicaran de 30 a 40 toneladas de estiércol de vacuno por hectárea dependiendo de los nutrientes que estén ya almacenados en el suelo, lo cual lo sabremos haciendo un análisis de la tierra. Después en cobertera se aplicara básicamente purines ya que este cultivo es altamente tolerable y el coste es más económico. La cantidad dependerá de los años de implantación del cultivo, ya que los primeros años las raíces no están desarrolladas del todo y perderíamos los nutrientes móviles por percolación. Si con el estiércol y el purín no cubrimos las necesidades podremos utilizar abonos de síntesis como por ejemplo un 15-15-15 en una dosis de unos 300 Kg/ha. Si lo que queremos es abonar por fertirrigación lo que haremos será elegir el abono en cuanto a las necesidades que tenemos pero sin superar nunca los 2 m/S ya que podríamos quemar la planta, y también tendremos en cuenta el pH del suelo para abonar con abonos más o menos ácidos. 6) PLAGAS Y ENFERMEDADES: Las enfermedades de la paulownia dependen totalmente de la zona del mundo en la que se encuentren, en España a no ser un cultivo popularizado y no abarcar muchas hectáreas, las enfermedades que se conocen son pocas, pero vamos a nombrar también las más importantes de otros países ya que cualquier día pueden llegar al nuestro: • Mycoplasma sp: afecta a toda la planta, tallo, hojas, raíz y flores. Produce la enfermedad llamada "Escoba de Bruja" o "Witches' Broom". Se propaga por el empleo de material contaminado y por insectos chupadores de savia. Esta enfermedad aparentemente está localizada en las áreas de distribución natural de la Paulownia en Asia, también ha aparecido en Estados Unidos. • Las semillas y plantas de micropropagación no transmiten la enfermedad. El problema lo tenemos con los esquejes, pero al no ser esta una forma muy utilizada, ya que casi todo proviene de micropropagación, no va a ser un problema importante, además de que se pueden desinfectar los esquejes si se quiere. • Hongos: Sensible a antracnosis (Sphaceloma sp y S. paulowniae) Atacan hojas, tallos y brotes. Especialmente en arboles jóvenes y en condiciones de temperatura cálida 25º C y alta humedad 90 - 100%. - Hongos de las especies Rhizoctonia solani and Fusarium sp. - Otros hongos: Phyllactinia imperialis Miyabe, Uncinula clintonii Peck, Cercospora paulowniae Hori, Mycosphaerella paulowniae Shirai et Hara, Valsa paulowniae Miyabe et Hemmi, Septobasidium tanakae (Miyabe) Boed et Steinm. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 14 • Parasitos vegetales: Dos especies de Loranthus, también conocidos como Muérdagos, Loranthus parasiticus (Linn.) Merr. and Loranthus yadoriki Sieb. Son plantas parásitas de considerable tamaño y capaces de causar algunos daños al debilitar la planta atacada. En cultivo fuera de Asia es muy improbable que la planta se vea atacada. • Insectos fitófagos y defoliadores: Debido a la naturaleza de las hojas de las paulownias, grandes y nutritivas, que constituyen un buen forraje, esta planta, aunque muy resistente, puede ser atacada por algunas especies. En Asia las principales plagas de insectos fitófagos que le pueden afectar son: Agrotis ypsilon (Rott.), A. toxionis Butler, Euxoa segetum Schiff, Serica orientalis Matsch, Anomala corpulenta Matsch, Holotrichia diomphalia, Gryllotalpa unispina Saussure, G. africana palisot de Beauvois, Empoasca flavescens (Fabricius), Cicadalla viridis L., Cryptotothlea variegata Snellen, Psilogramma menephron Cramer, Batocera horsfieldi Hope, Megopis sinica White y Basiprionota bisignata Boh. • Ácaros: "Two spotted mite", "Tomato russet mite" y "Broad mite". Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 15 Anejo 5: Diseño de la plantación. En el diseño de la plantación tendremos en cuenta varias cosas importantes, como son: el marco de plantación, el sistema de riego utilizado, y la orientación de las calles y filas. El marco de plantación será de 3 x 2 m dando como resultado unas 1600 plantas por hectárea, dependiendo de las características de la parcela. Realizamos este marco tan denso, porque toda la madera va a ser empleada como biomasa por lo que no nos interesan grandes troncos sino la mayor cantidad de cosecha posible. El sistema de riego utilizado es el riego localizado de bajo caudal y alta frecuencia, por lo que las tuberías irán por las filas en las que la separación es de 2 metros por árbol, para permitir el paso por las calles. La orientación de la parcela se determina por los vientos dominantes, ya que en verano con el exceso de calor, se pueden producir daños en la plantación. De esta forma podremos minimizar estos daños ya que el aire circulará mucho mejor por las calles en la dirección dominante. No solo es importante una correcta aireación para disminuir los daños por altas temperaturas, sino que también ayuda a una mejor renovación del aire, lo que aumenta el rendimiento. También se podría tener en cuenta la orientación solar, aunque al ser un cultivo que cubre toda la parcela una vez bien establecido y que no estará por filas, no es la forma que más conveniente de orientar la plantación. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 16 Anejo 6: Descripción de la zona. 1) INTRODUCCIÓN: La parcela se encuentra en Alcalá del obispo, en las afueras del pueblo, tocando con el mismo pueblo y con las carreteras que lo cruzan. Se encuentra a 13 km al sudeste de Huesca, pertenece a la provincia de Huesca, y a la comarca de la Hoya de Huesca que está emplazada en la parte central del somontano oscense, es atravesada por los ríos Isuela, Flumen y Guatizalema. Se sitúa entre los ríos Sotón y Alcanadre y está limitada por las sierras de Gratal y Guara. Sus comarcas limítrofes: • Norte – Jacetania y Alto Gállego • Sur – Zaragoza y Monegros • Este – Somontano de Barbastro • Oeste – Cinco Villas El municipio limita: al N con el municipio de Siétamo, al NE con el municipio de Angüés al E con el municipio de Blecua y Torres, al S con el municipio de Argavieso, al SO con el municipio de Albero Alto, al O con el municipio de Monflorite-Lascasas, y al NO con el municipio de Loporzano. El municipio está comunicado por la A-1217 con el aeropuerto HuescaPirineos, Monflorite y de ahí con la A-131 hasta Huesca. También está comunicado con la Autovía A-22 Huesca-Lerida a 3 km de distancia por la A-1219. 2) DESCRIPCCIÓN LITOLÓGICA Los materiales que aparecen son del mioceno y están afectados por una deformación “póstuma” de edad post-miocénica de carácter anticlinal que da lugar a pendientes muy suaves. Normalmente la disposición de estos materiales es un estrato duro y calcáreo o calco-arenisco en la parte superior protegiendo los yesos más erosionables. Al pie de esta sierra, donde se encuentran los glacis, aparecen los materiales detríticos (cantos angulosos predominantemente calizos) que fosilizan los materiales terciarios que bordean las calizas miocenas. Por último, los valles de fondo plano están formados por depósitos continentales: limos, margas y algunos cantos. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 17 3) DESCRIPCIÓN HRIDROLÓGICA La finca se encuentra en el propio cauce del rio Botella, (aunque el agua es tomada del propio rio Guatizalema) en la subcuenca del Guatizalema, la cual tiene una superficie de terrenos en regadío de 1250 ha. Pertenece a la cuenca del Alcanadre. Agrupa a un conjunto de ríos singulares que drenan el prepirineo central aragonés hacia el Cinca. Se extiende por la vertiente Sur de la Sierra de Guara y se reúne con el Cinca aguas abajo de Ontiñena, cerca de Ballobar, en la provincia de Huesca. El Vero es el cauce más oriental de este conjunto y se dirige directamente al Cinca con quien confluye aguas abajo de Barbastro. El río Alcanadre tiene una cuenca vertiente superficial de 3.385 km2. En su margen derecha presenta dos afluentes principales: el río Guatizalema (362 km2) y el río Flumen (1.545 km2). Todos ellos nacen entre las sierras exteriores pirenaicas de Javierre y Balces. Su recorrido principal toma una dirección norte-sur, aunque en las proximidades de sus desembocaduras (Guatizalema y Flumen al Alcanadre, y Alcanadre al Cinca) tienen una dirección noroestesureste. La subcuenca del río Guatizalema tiene una morfología claramente alargada de norte a sur, con una anchura que no suele sobrepasar los 7 km. Su superficie, de 372,79 km2, se enmarca en la provincia de Huesca (CC.AA. de Aragón) rodeada por las subcuencas de los ríos Flumen, al oeste, Gállego, al norte, y Alcanadre, al este. El cauce principal, el río Alcanadre, con una dirección N-SE, tiene una longitud aproximada de 73 km y se subdivide en cinco masas de agua, de las cuales cuatro tienen punto de muestreo biológico. En este colector principal desemboca un único afluente, el río Botella, por su margen derecha. Este río, de 22 km de longitud, y caudales esporádicos, no ha sido valorado por el índice hidrogeomorfológico IHG. Hay una aportaciçon de aguas residuales que proceden de las instalaciones del Aeropuerto de Huesca-Pirineos. Existen dos flujos de aguas residuales: aguas sanitarias, que son tratadas en un decantadordigestor y filtro biológico de 105 hab-eq con desbaste y aguas pluviales potencialmente hidrocarburadas, que son tratadas a través de un macro-separador de hidrocarburos, modelo AQUA IHDC para el tratamiento de un caudal nominal de 700l/s. El volumen anual máximo de vertido será de 23.750 m³ para las aguas sanitarias y de 320.000 m³ para las aguas pluviales potencialmente hidrocarburadas. La descripción de Edafológica y de las clases agrícolas se muestra en el anejo 8 del estudio edafológico. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 18 Anejo 7: Estudio climatológico 1) INTRODUCCIÓN: El estudio climatológico es una parte muy importante, ya que dependiendo del clima que tengamos en nuestra parcela, se condicionarán muchas cosas, como por ejemplo la cantidad de agua que hay que aportar en la dosis de riego, algo que también depende del cultivo a instalar. Las labores culturales, tratamientos, fertilizaciones también dependen del clima que tengamos para ajustar las fechas de realización de dichas tareas. La estación seleccionada para la toma de datos ha sido la del aeropuerto Huesca-Pirineos, anteriormente denominada como Monflorite. Ya que se encuentra muy cercana a nuestra parcela, a menos de 500m, lo cual nos da valores muy fiables, porque esta estación lleva muchos años recopilando datos de nuestro interés. Las coordenadas de la estación son 721141.21x, 4662490.24y, huso 30, con una altitud sobre el nivel del mar de 541m. El índice climatológico es 9898, y pertenece al municipio de Alcalá del Obispo. 2) TEMPERATURAS: La temperatura es un parámetro muy importante a la hora de realizar un estudio climático, porque será utilizada para muchos cálculos, como son los regímenes de heladas, la evapotranspiración, etc. En nuestra zona tenemos unas buenas temperaturas desde el punto de vista técnico ya que en los meses en los que se desarrolla el cultivo las temperaturas medias rondan los 20 ºC, lo que implica que podremos implantar el cultivo aunque tenga unas exigencias de temperatura altas, ya que disponemos de agua de riego. El clima lo podemos definir como mediterráneo continental, ya que es el que más se aproxima a nuestros datos, con temperaturas medias anuales de unos 14 a 16ºC, con unas temperaturas medias del mes más frío superiores a los 4ºC y con unas temperaturas medias en los meses más cálidos de unos 23 a 25 ºC. El periodo de frío es de larga duración, alrededor de 5 a 7 meses, pero poco intenso, siendo enero el mes más frío y julio el más cálido, con medias de 4.9 ºC y 23.4 ºC respectivamente. MES T media (ºC) T mínima media(ºC) T máxima media(ºC) SEPTIEMBRE 19.5 13.5 25.4 OCTUBRE 14.3 9.5 19.1 NOVIEMBRE 8.9 4.9 12.9 DICIEMBRE 5.6 2.1 9.1 ENERO 4.9 1.3 8.5 FEBRERO 7.0 2.5 11.5 MARZO 9.6 4.2 15 ABRIL 11.4 5.7 17.2 MAYO 15.3 9.3 21.3 JUNIO 19.7 12.9 26.5 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 19 JULIO 23.4 16.1 30.8 AGOSTO 23.3 13.5 30.2 MEDIA 13.6 8.2 19 Tabla 7.1 3) RÉGIMEN DE HELADAS SEGÚN EMBERGER: Divide el año en períodos según la posibilidad de producirse helada, utiliza la media de las temperaturas mínimas, con el siguiente criterio: A). Período seguro de heladas: Se produce cuando la temperatura media de las mínimas es inferior a 0ºC. B). Período frecuente de heladas: Cuando la temperatura media de las mínimas está comprendida entre 0ºC y 3ºC. C). Período poco frecuente de heladas: Cuando la temperatura media de las mínimas está comprendida entre 3ºC y 7ºC. D). Período con heladas muy poco frecuentes: Cuando la temperatura media de las mínimas es superior a 7ºC. RIESGO T (ºC) INICIO FIN Nº DIAS SEGURO T.< 0ºC 0 FRECUENTE 0ºC < T< 3ºC DICIEMBRE MARZO 90 POCO FREUENTE 3ºC < T < 7ºC NOVIEMBRE ABRIL 181 MUY POCO FRE. T > 7ºC MAYO OCTUBRE 184 Tabla 7.2 4) CALCULO DEL NÚMERO DE HORAS DE FRIO: Para este cálculo utilizaremos distintos métodos o correlaciones de calcular las horas de frio, las horas de frio se definen como las horas del año que están por debajo de 7 ºC. Correlación de Weimberger (1956): Este método es de los más sencillos y directos ya que solo hay que fijarse en una tabla y relacionar nuestra temperatura media entre diciembre y enero, y traspasarlo a la tabla. T º C 3,2 2,3 1.4 0.6 0.8 9 8.3 7.6 6.9 6.3 Horas < 7ºC 450 550 650 750 850 950 1050 1150 1250 1350 Tabla 7.3 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 20 En nuestra zona tenemos temperaturas de 5,6 y 4,9 ºC en diciembre y enero respectivamente, por lo tanto la media nos da un valor de 5,3 que está un grado por debajo del valor más bajo de la tabla, por lo tanto tomaremos como dato 1350 horas de frio. Correlación de Mota (1967): Es el número mensual de horas con temperaturas menores de 7 ºC y se calcula con la siguiente expresión: Y = 485,1 – 28,5 X donde Y es el número de horas de frio y X es la temperatura media mensual en ºC. X, Y OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO ABRIL X 14.3 8.9 5.6 4.9 7.0 9.6 11.4 Y 77.55 231.45 325.5 345.45 285.6 211.5 160.2 Tabla 7.4 Con estos datos mensuales de horas de frio podemos calcular las horas totales de frio en un año, que serán simplemente la suma de todos estos meses. ΣY= 1637 horas de frio. Método Tabuenca: Este método es una corrección del método de correlación de Mota, adaptado al valle del Ebro, los cálculos en este método van del 1 de noviembre al 1 de abril, y la fórmula que utiliza es la siguiente: Y = 700,1 – 48,6 X donde Y es el número de horas de frio y X es la temperatura media mensual en ºC. X, Y NOVIEMBRE DICIEMBRE ENERO FEBRERO MARZO X 8.9 5.6 4.9 7.0 9.6 Y 267.56 427.94 461.96 359.9 233.54 Tabla 7.5 Con estos datos mensuales de horas de frio podemos calcular las horas totales de frio en un año, que serán simplemente la suma de todos estos meses. ΣY= 1751 horas de frio. ELEMENTOS HÍDRICOS: 5) PRECIPITACIONES: En nuestra zona, las precipitaciones se concentran mayoritariamente en otoño y en primavera, siendo meses en los que las precipitaciones son siempre superiores a los 50 mm, teniendo también precipitaciones importantes en los meses de verano en forma de tormentas llegando a los 47 mm en junio o los 38 mm de agosto. El mes con más precipitaciones es mayo con 62 mm, contrastando con los 20 mm del mes menos lluvioso que es julio. Podemos observar que los días de lluvia están repartidos durante todo el año regularmente, excepto en los meses de verano que las precipitaciones están menos Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 21 repartidas, debido a que la lluvia recogida es toda en forma de tormentas. El mes con más días de precipitación es mayo con 8 días, y el mes con menos días de lluvia es julio con 3. ESTACIÓN MES PRECIPITACIÓN(mm) DÍAS DE LLUVIA OTOÑO SEPTIEMBRE 54 4 OCTUBRE 54 6 NOVIEMBRE 50 6 INVIERNO DICIEMBRE 51 6 ENERO 39 6 FEBRERO 32 5 PRIMAVERA MARZO 35 4 ABRIL 53 6 MAYO 62 8 VERANO JUNIO 47 5 JULIO 20 3 AGOSTO 38 4 TOTAL 535 62 Tabla 7.6 6) HUMEDAD RELATIVA: La humedad relativa es un dato imprescindible para el cálculo de la Eto, ya que de ello depende en gran parte la evaporación que se produce en el ambiente y la transpiración de la planta. La humedad relativa media máxima no la hemos considerado, ni tomado nota, ya que no se utiliza para ningún cálculo y además los valores rondan siempre el 99%. MES HR MEDIA (%) HR MÍNIMA (%) SEPTIEMBRE 57 18 OCTUBRE 67 20 NOVIEMBRE 76 29 DICIEMBRE 81 28 ENERO 78 24 FEBRERO 70 19 MARZO 60 16 ABRIL 59 19 MAYO 58 17 JUNIO 53 15 JULIO 48 13 AGOSTO 50 13 MEDIA 63 19 Tabla 7.7 7) DIAS DE NIEBLA Y ROCIO: Los días de niebla y rocío son utilizados para el cálculo de la clasificación bioclimática de la UNESCO-FAO, y más concretamente para los índices xerotérmicos. Como podemos observar en la siguiente tabla, los meses con más días de niebla y rocío son los meses próximos al invierno. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 28 Para calcular dicho índice utilizaremos esta expresión Xm = [ N – (P + b/2) ] ∙ f Donde N es el número de días del mes, P es la precipitación en mm de ese mes, n es el número de días hábiles del mes, b es el número de días de niebla y rocío del mes y f es un factor que depende de la humedad relativa diaria, que será siempre 0,9 por estar entre el 40-60% de humedad. De donde el índice xerotérmico de un periodo seco (IPx) es la suma de los índices mensuales correspondientes a la duración del periodo seco. Se obtendrá a partir del diagrama ombrotérmico sumando los índices xerotérmicos de los meses completos que alcance el periodo de aridez. IPx = Σ Xm MES N P b f Xm n Xm total Junio 30 5 1 0.9 22.05 30 22.05 Julio 31 3 0 0.9 25.2 31 25.2 Agosto 31 4 1 0.9 23.85 21 16.15 Tabla 7.11 Se obtiene que ΣXm TOTAL es de 63.4, por lo tanto este valor pertenece al intervalo 40 < IPx < 75, por lo tanto le corresponde la clasificación climática de mesomediterráneo atenuado. Con todas estas clasificaciones podemos definir finalmente nuestro clima como del grupo 1 cálidos, templado-cálidos y templados, es monoxérico y mesomediterráneo atenuado. 12) CLASIFICACIÓN CLIMÁTICA DE THORNTHWAITE La fórmula utilizada para caracterizar un clima, según Thornthwaite, está compuesta por cuatro letras y unos subíndices. Las dos primeras letras, mayúsculas, se refieren al Índice de humedad y a la Eficacia térmica de la zona, respectivamente. Las letras tercera y cuarta, minúsculas, correspondes a la Variación estacional de la humedad y a la concentración térmica en verano, respectivamente. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL (ETP): La evapotranspiración potencial (ETP) se calcula mediante la siguiente fórmula propuesta por Thornthwaite: Donde: tª = temperatura media mensual. I = Índice de calor anual. Se obtiene como: y donde a = 6,75x10-7 I3 – 7,71x10-5 I2 +1,79x10-2 I + 0,49239 a ajustada I t10 16ETP      ⋅ ⋅= ∑ =12 1 iI ( ) 514.1 5 t i= Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 29 ETP (mm/mes) = ETPajustada ∙ K K = coeficiente corrector. d = nº días del mes N = nº máximo horas de sol (depende de la latitud). MES T(ºC) D(DIAS) i I a ETPajustada K ETP ENERO 4.9 31 0.97 59.12 1.36 14.68 0.81 11.89 FEBRERO 7.0 28 1.66 59.12 1.36 23.85 0.82 19.55 MARZO 9.6 31 2.68 59.12 1.36 36.65 1.02 37.38 ABRIL 11.4 30 3.48 59.12 1.36 46.3 1.12 51.85 MAYO 15.3 31 5.43 59.12 1.36 69.08 1.26 87.04 JUNIO 19.7 30 7.97 59.12 1.36 97.42 1.28 124.69 JULIO 23.4 31 10.34 59.12 1.36 123.12 1.29 158.82 AGOSTO 23.3 31 10.27 59.12 1.36 122.4 1.20 146.88 SEPTIEMBRE 19.5 30 7.85 59.12 1.36 96.08 1.04 99.92 OCTUBRE 14.3 31 4.9 59.12 1.36 63.01 0.95 59.85 NOVIEMBRE 8.9 30 2.39 59.12 1.36 33.06 0.81 26.77 DICIEMBRE 5.6 31 1.18 59.12 1.36 17.6 0.8 14.08 Tabla 7.12 La ETP anual es: 748.72 mm. 13) DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE HUMEDAD. BALANCE HÍDRICO Es necesario hacer un balance de agua del suelo para calcular el índice de humedad. • En este balance intervienen los siguientes parámetros: • Precipitaciones medias mensuales (P). • Evapotranspiraciones potenciales medias mensuales (ETP). • Reservas de agua del suelo (R). • Variación de la reserva de agua (VR). • Evapotranspiraciones reales mensuales (ETR). • Déficits (D). • Excesos (E). Para poder aplicar la fórmula a toda clase de suelos, sin particularizar unas condiciones concretas, se establecen las siguientes hipótesis: • La reserva de agua en el suelo varÍa entre 0 y 100 mm (0 ≤ R ≤ 100). 12 N 30 d K⋅= Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 30 • La evapotranspiración real (ETR) corresponde, en los meses que por falta de humedad no se alcancen las condiciones potenciales, a las precipitaciones del mes sumadas a la reserva del suelo en el mes anterior (ETRi = Pi + R i-1). • En los meses suficientemente húmedos, la ETR coincide con la potencial. • Existe déficit de humedad en los meses en los que la ETR es inferior a la ETP. • Existe exceso de humedad en los meses en que al acumular agua en las reservas del suelo, éstas superan el valor de 100. MES SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO TOTAL P 54 54 50 51 39 32 35 53 62 47 20 38 535 ETP 100 60 27 14.1 11.9 19.5 37.4 51.9 87 125 159 147 748.2 R 0 0 0 23 59.9 87 99.5 97.1 98.2 73.2 0 0 - VR 0 0 23 36.9 27.1 12.5 -2.4 1.1 -25 -78 0 0 - ETR 54 54 27 14.1 11.9 19.5 37.5 51.9 87 120.2 20 38 535 D 46 46 0 0 0 0 0 0 0 4.8 139 109 344.8 E 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Tabla 7.13 14) ÍNDICE DE HUMEDAD Se determinan los índices de falta (ID) y de exceso (IE) de humedad, relacionando el déficit y el exceso total anual con la ETP anual y expresando los resultados en %. Aplicando los datos del cuadro anterior se obtienen los siguientes índices: 46.05%100 748.72 344.8 100 ETP D I D =⋅=⋅= 0%100 748.72 0 100 ETP E I E =⋅=⋅ = El índice de humedad de Thornthwaite se determina por la expresión: Ih = IE – 0.6 ID Aplicando los datos que se vienen considerando: Ih = 0 – 0.6 ·46.05 = -27.63 Con lo cual el valor de Ih se encuentra está muy cerca del intervalo -20-40, entonces el tipo de clima es semiárido, y la sigla C1 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 31 15) EFICACIA TERMICA Según Thornthwaite, la ETP es un índice de eficacia térmica. La suma de las ETP medias mensuales sirve de índice de la eficacia térmica del clima considerado. La ETP anual es de 755,59 mm, es decir, 75,6 cm; luego se encuentra comprendida en el intervalo 85.5 > ETP 71.2. Por lo tanto es un clima mesotérmico, y la sigla B’2. 16) VARIACIÓN ESTACIONAL DE LA HUMEDAD Interesa determinar si en los climas húmedos existe periodo seco, y, viceversa, si en los climas secos existe periodo húmedo. Asimismo, deberá caracterizarse la estación en la que se presentan estos periodos. Para la determinación se usan los valores de IE en los climas secos (C, D, E), y los valores de ID en los climas húmedo (A, B, C2). Como en este caso el clima es del tipo C, se usará el valor del IE que es nulo. Por lo tanto, pertenece al intervalo de 10 > IE 0, que dice que hay un nulo o pequeño exceso de humedad, su sigla es d. 17) CONCENTRACION TERMICA EN VERANO. Está determinada por la suma de la ETP durante los meses de verano, en relación con la ETP anual, y expresada en %. • ETP junio = 124.7 mm • ETP julio = 158.8 mm • ETP agosto = 149.9 mm • ETP septiembre = 99.9 mm • ETP verano = 533.3 mm • ETP anual = 748.72 mm %71.0100 ETPanual =×= verano VETP C Como CV corresponde al intervalo 76.3 > CV > 68, le corresponde una alta concentración de la eficacia térmica en verano y la sigla c’2. En consecuencia, el clima de la zona, de acuerdo con los datos obtenidos puede expresarse por la siguiente definición climática, según Thornthwaite: Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 32 “Clima semiárido, mesotérmico, con nulo o pequeño exceso de humedad durante el invierno y alta concentración de la eficacia térmica en verano”. CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACION. 18) CÁLCULO DE LA EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO DE REFERENCIA (ET0) POR EL MÉTODO DE BLANEY-CRIDDLEFAO Este método se basa en la ecuación formulada por Blaney-Criddle modificada por Doorembos y Pruitt (1977) para la FAO, esta ecuación es: Donde: • ET0 = Media mensual de la evapotranspiración de referencia (mm/día). • a = 0.0043 x HRmín (en %) - (n/N) – 1.41. • b = 0.81917 – 0.0040922 x HRmín + 1.0705 x (n/N) + 0.065649 x Ud – 0.0059684 x HRmín x (n/N) - 0.0005967 x HRmín x Ud. • p = porcentaje medio de horas diurnas anuales. • HRmin =humedad relativa minima en %. • n/N= media mensual del coeficiente de insolación. • Ud = Media mensual de la velocidad diurna del viento en m/s (a 2 metros sobre el suelo). Con estos datos podemos obtener la ET0 de cada mes del año, lo que se recogerá en la siguiente tabla: MES T(ºC) HR min n / N p a b U d (m/s) ET 0 dia Dias ET 0 Mes ENE 4.9 24 0.42 0.21 -1.72 1.25 2.75 1 31 31 FEB 7.0 19 0.52 0.24 -1.84 1.43 3.56 2.05 28 57.4 MAR 9.6 16 0.56 0.27 -1.9 1.47 3.16 3.07 31 95.17 ABR 11.4 19 0.56 0.3 -1.88 1.47 3.6 4.01 30 120.3 MAY 15.3 17 0.57 0.33 -1.9 1.47 3.08 5.45 31 168.95 JUN 19.7 15 0.65 0.34 -1.99 1.57 3.1 7.18 30 215.4 JUL 23.4 13 0.73 0.33 -2.08 1.66 2.99 8.27 31 256.37 AGO 23.3 13 0.73 0.31 -2.03 1.64 2.6 7.55 31 234.05 SEP 19.5 18 0.64 0.28 -1.97 1.51 2.71 5.25 30 157.5 OCT 14.3 20 0.57 0.25 -1.89 1.41 2.4 3.29 31 101.99 NOV 8.9 29 0.49 0.22 -1.77 1.26 2.66 1.61 30 48.3 DIC 5.6 28 0.39 0.21 -1.67 1.17 2.41 0.96 31 29.76 ( ) [ ] 8.13 tª 0.46 pba ET 0 + ⋅⋅+= Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 33 Tabla 7.14 La evapotraspiración anual nos da un valor de 1516.2 mm 19) EVAPOTRANSPIRACION DEL CULTIVO (ETC). Para el cálculo de la ETc de cada cultivo se utiliza la ET0 que se ha calculado anteriormente por el método Blaney-Criddle-FAO. • ETc = ET0 x Kc • Donde: • ET0 = Evapotranspiración de referencia, media de los métodos utilizados. • Kc = coeficiente del cultivo. Depende del cultivo y la fase de desarrollo. El coeficiente de cultivo de nuestro cultivo se refleja en la siguiente tabla para cada mes, los datos están tomados en Perú, y aunque el régimen de temperaturas es similar al de nuestra zona, los datos no son del todo correctos al no haber tenido en cuenta los parámetros exactos de nuestra zona. Mes Kc (Coeficiente de Cultivo) ETc ENERO 0.4 12.4 FEBRERO 0.3 17.4 MARZO 0.4 38.06 ABRIL 0.4 48.12 MAYO 0.6 101.37 JUNIO 0.85 183.09 JULIO 1 256.37 AGOSTO 1 234 SEPTIEMBRE 0.95 149.1 OCTUBRE 0.7 71.4 NOVIEMBRE 0.6 28.9 DICIEMBRE 0.4 11.9 Tabla 7.15 La ETc total es: 1152 mm Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 34 Anejo 8: Estudio Edafológico 1) INTRODUCCIÓN: Un estudio edafológico para un proyecto como este es algo fundamental, ya que tenemos que comprobar que no existan limitaciones para el cultivo, además de recoger información para un mejor control y manejo de las necesidades de este. El estudio está basado en los mapas de clases agrológicas del ministerio, utilizando la hoja número 286 correspondiente a Huesca. El término municipal escogido es Alcalá del Obispo, ya que la finca se encuentra tocando con el núcleo urbano. La muestra seleccionada por el ministerio para hacer este estudio en Alcalá del Obispo prácticamente en la propia finca, así que tenemos unos datos muy fiables. 2) FISIOGRAFÍA, GEOLOGÍA Y LITOLOGÍA: La Hoja de Huesca se halla comprendida en la Depresión Terciaria del Ebro, Al pie de las sierras exteriores oscenses (Gratal, Guara, etc.). Presenta un relieve sensiblemente llano en general con cotas que oscilan entre los 650 y 380 msm. Se trata de materiales del Mioceno recubierto en los dos tercios de la superficie de la hoja aproximadamente, por cuaternario. La litología de la zona, es una alternancia de margas continentales, con areniscas, con un buzamiento a SO muy ligero casi imperceptible en tramos pequeños. Los bancos de areniscas tienen un espesor muy variable, de unos decímetros hasta varios metros. El conglomerado se apoya, en general, sobre arcillas y margas pardas y rojas que se superponen a areniscas amarillentas. Estos conglomerados que tienen un espesor y una resistencia muy variables se encuentran en NW y E. En la región recibe el nombre de “mallacán”. La sedimentación horizontal da lugar a las planicies denominadas “sasos”. La poca importancia de los cursos de agua y la escasa pendiente del terreno no permite que se hayan constituído aluviones modernos, siendo poco frecuentes las terrazas fluviales a lo largo de los ríos Isuela, Flumen y Guatizalema sobre todo, Siendo el resto de los terrenos cuaternarios de origen diluvial. 3) EDAFOLÓGIA: Casi un 95% de los suelos de la hoja son suelos cultivados y por tanto han sido alterados. Para su descripción nos ajustaremos a las principales unidades geomorfológicas. Indicaremos entre paréntesis la clasificación que le corresponde al perfil más corriente siguiendo la “Soil Taxonomy” USDA. - Los depósitos cuaternarios se saso y glacis ocupan una superficie importante. Tienen una profundidad variando entre 40 y 70 cm. Y es Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 35 frecuente la formación de un horizonte cálcico. Texturas variando de francas a franco-arcillosas, estructura favorable y buena permeabilidad. No hay problemas de salinidad (XEROCHREPTS, y en ocasiones HAPLOXERALFS) - Sobre las plataformas estructurales más duras, que resistieron a la erosión, quedan suelos viejos muy evolucionados con horizonte argílico y en ocasiones costra caliza a escasa profundidad, 40-50 cm. (RHODOXERALFS, PALEXERALFS) - En la parte central de la hoja, se entrelazan los suelos de origen fluvial con los de origen coluvial. Los primeros son suelos profundos de texturas francas y estructura estable (XEROFLUVENTS). Los segundos tienen características de profundidad y textura variable según la potencia relativa de los bancos de arcillas y areniscas cuya erosión dio lugar a esos suelos de acumulación, aunque en general desarrollaron un horizonte estructural incompleto de profundididad entre 50 y 80 cm. (XEROCHREPTS), y texturas de tendencia arenosa (Franco-arenosa). - La disección por la red de drenaje de las superficies más altas dio lugar a una profusa red de vales más o menos amplias con suelos más o menos profundos en función de esa amplitud y texturas franco-limosas o francas (XEROFLUVENTS). - En las superficies no cultivadas es frecuente que la pendiente sea fuerte o muy fuerte, lo que unido a un sustrato inestable ha dado lugar a erosiones severas y ha impedido su evolución (XERORTHENTS). Solo pequeñas masas de Umbría o con menores pendiente presentan el suelo mejor conservado y puede distinguirse un horizonte cámbico (XEROCHREPTS). 4) DESCRIPCIÓN DE LAS CLASES AGROLÓGICAS: El método fue elaborado por el Soil Conservation Service de USA según el sistema propuesto por Klingebiel y Montgomery (1961). Ha sido ampliamente utilizado en todo el mundo con numerosas adaptaciones. Es un sistema categórico que, en su versión original, utiliza criterios cualitativos. La inclusión de un suelo en una clase se efectúa de una manera inversa, es decir, no buscando de forma directa la idoneidad, sino su grado de limitación respecto de un parámetro en función de un uso concreto. Para clasificar un suelo se utilizan un conjunto de caracteres. En un principio Klingebiel y Montgomery utilizaron unos que definen la capacidad productiva (intrínsecos: profundidad del suelo, textura/estructura, permeabilidad, pedregosidad, rocosidad, salinidad, manejo del suelo; extrínsecos: temperatura y pluviometría) y otros que valoran la pérdida de productividad (pendiente del terreno y grado de erosión). Pero los distintos autores que han utilizado este método han ido cambiando los parámetros diferenciantes según sus necesidades (se han introducido valores de materia orgánica, pH, grado de saturación, capacidad de cambio de cationes, carbonatos). Además es frecuente que en su aplicación se introduzcan criterios cuantitativos (se obtienen medidas de cada uno de los parámetros y a cada clase se le asignan unos intervalos de cada parámetro). Se definen 8 clases con limitaciones de utilización crecientes desde la I (la mejor) a la VIII (la peor). Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 36 - laboreo permanente (o cualquier tipo de explotación). Clase I, suelos ideales; clase II, suelos buenos pero con algunas limitaciones; clase III, suelos aceptables pero con severas limitaciones - laboreo ocasional (o pastos, bosques, o reservas naturales). Clase IV - no laboreo, solo pastos o bosques (o reservas naturales) no recomendable un uso agrícola por presentar muy severas limitaciones y/o requerir un cuidadoso manejo; clases V, VI y VII) - reservas naturales (clase VIII). Dependiendo del tipo de limitación se establecen varias subclases de capacidad, Klingebiel y Montgomery definieron cuatro - e, para riesgos de erosión; - w, para problemas de hidromorfía; - s, para limitaciones del suelo que afectan al desarrollo radicular; - c, para limitaciones climáticas. Las principales características de las ocho clases las relacionamos a continuación (pero bien entendido que se trata de la descripción de las características centrales de cada clase y que un suelo concreto no tiene que presentar todas ellas). -Clase I. Los suelos de la clase I no tienen, o sólo tienen ligeras, limitaciones permanentes o riesgos de erosión. Son excelentes. Pueden cultivarse con toda seguridad empleando métodos ordinarios. Estos suelos son profundos, productivos, de fácil laboreo y casi llanos. No presentan riesgo de encharcamiento, pero tras un uso continuado pueden perder fertilidad. Cuando los suelos de esta clase se emplean para cultivo, necesitan labores que mantengan su fertilidad y preserven su estructura. Entre ellas se cuentan el abonado, la aplicación de la caliza, las cubiertas vegetales o el abonado en verde y también la aplicación de restos de la cosecha, además de las rotaciones de cultivos. -Clase II. Esta clase la integran suelos sujetos a limitaciones moderadas en el uso. Presentan un peligro limitado de deterioro. Son suelos buenos. Pueden cultivarse mediante labores adecuadas, de fácil aplicación. Estos suelos difieren de los de la clase I en distintos aspectos. La principal diferencia estriba en que presentan pendiente suave, están sujetos a erosión moderada, su profundidad es mediana, pueden inundarse ocasionalmente y pueden necesitar drenaje. Cada uno de estos factores requiere atención especial. Los suelos pueden necesitar prácticas comunes, como cultivo a nivel, fajas, rotaciones encaminadas a la conservación de los mismos, mecanismos de control del agua o métodos de labranza peculiares. Con frecuencia requieren una combinación de estas prácticas. -Clase III. Los suelos de esta clase se hallan sujetos a importantes limitaciones en su cultivo. Presentan serios riesgos de deterioro. Son suelos medianamente Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 37 buenos. Pueden cultivarse de manera regular, siempre que se les aplique una rotación de cultivos adecuada o un tratamiento pertinente. Sus pendientes son moderadas, el riesgo de erosión es más severo en ellos y su fertilidad es más baja. Sus limitaciones y sus riesgos son mayores que los que afectan a la clase anterior, estas limitaciones con frecuencia restringen las posibilidades de elección de los cultivos o el calendario de laboreo y siembra. Requieren sistemas de cultivo que proporcionen una adecuada protección vegetal, necesaria para defender al suelo de la erosión y para preservar su estructura (fajas, terrazas, bancales, etc). Puede cultivarse en ellos el heno u otros cultivos herbáceos en lugar de los cultivos de surco. Necesitan una combinación de distintas prácticas para el cultivo sea seguro. -Clase IV. Esta clase está compuesta por suelos con limitaciones permanentes y severas para el cultivo. Son suelos malos. Pueden cultivarse ocasionalmente si se les trata con gran cuidado. Generalmente deben limitarse a cultivos herbáceos. Los suelos de esta clase presentan características desfavorables. Con frecuencia se hallan en pendientes fuertes sometidos a erosión intensa. Su adecuación para el cultivo es muy limitada. Generalmente deben ser dedicados a heno o a pastos, aunque puede obtenerse de ellos una cosecha de grano cada cinco o seis años. En otros casos puede tratarse de suelos someros o moderadamente profundos. -Clase V. Los suelos de esta clase deben mantener una vegetación permanente. Pueden dedicarse a pastos o a bosques. La tierra es casi horizontal. Tienen escasa o ninguna erosión. Sin embargo, no permiten el cultivo, por su carácter encharcado, pedregoso, o por otras causas. El pastoreo debe ser regulado para evitar la destrucción de la cubierta vegetal. Y tener en cuenta la no sobrecarga del mismo. -Clase VI. Los suelos de esta clase deben emplearse para el pastoreo o la silvicultura y su uso entraña riesgos moderados. Se hallan sujetos a limitaciones permanentes, pero moderadas, y no son adecuados para el cultivo. Su pendiente es fuerte, o son muy someros. No se debe permitir que el pastoreo destruya su cubierta vegetal. La tierra de la clase VI es capaz de producir forraje o madera cuando se administra correctamente. Si se destruye la cubierta vegetal, el uso del suelo debe restringirse hasta que dicha cubierta se regenere. Si no podemos sufrir alteraciones. -Clase VII. Los suelos de esta clase se hallan sujetos a limitaciones permanentes y severas cuando se emplean para pastos o silvicultura. Son suelos situados en pendientes fuertes, erosionados, accidentados, someros, áridos o inundados. Su valor para soportar algún aprovechamiento es mediano o pobre y deben manejarse con cuidado, ya que no ofrecen mucha productividad. En zonas de pluviosidad fuerte estos suelos deben usarse para sostener bosques. En otras áreas, se pueden usar para pastoreo; en este último caso debe extremarse el rigor y el cuidado en su manejo. Debido a que es más vulnerable. -Clase VIII. Los suelos de esta clase no son aptos ni para silvicultura ni para pastos. Deben emplearse para uso de la fauna silvestre, para esparcimiento o para Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 44 Se toma la parcela tipo con un marco de plantación para la especie paulownia de 3 x 2 m, dando un área ocupada de 6 m2 por planta, y con un diámetro de área sombreada de 2 m., obteniéndose un área sombreada de: As = π * 22 / 4 = 3.14 La fracción de suelo sombreado es: A = As / marco de plantación = 3.14 / 3*2 = 0.52 Una vez conocida la A, se pasa al cálculo del coeficiente de localización K1 por medio de los métodos de diferentes autores: - Aljibury et al.: K1 = 1.34 x A = 0.69 - Decroix: K1 = 0.1 + A = 0.62 - Hoare et al.: K1 = A + 0.5 (1 – A) = 0.76 - Keller: K1 = A + 0.15 (1 – A) = 0.59 Se deprecia el valor más alto y el valor más bajo, y se realiza la media entre los dos restantes y no da como resultado k1 = 0.655 2.2.2) CORRECCIÓN POR CONDICIONES LOCALES. Corrección por variación climática. Cuando la ET0 utilizada en el cálculo equivale al valor medio del periodo estudiado, debe mayorarse multiplicándola por un coeficiente, pues de otra forma las necesidades calculadas serían también un valor medio, lo que quiere decir que aproximadamente la mitad de los años el valor calculado sería insuficiente. En los riegos localizados de alta frecuencia, el volumen de suelo mojado es reducido y por tanto los coeficientes son siempre elevados. Adoptamos el criterio de Hernández Abreu de aplicar siempre un coeficiente comprendido entre 1.15 y 1.20. Se adopta pues un valor de Kv = 1.20 Corrección por advección. Los efectos del movimiento de aire por advención, tienen un efecto considerable en el microclima que afecta al cultivo, ya que este microclima depende, además del propio cultivo, de la extensión de la superficie regada y de las características de los terrenos colindantes. En caso de pequeñas parcelas, el microclima del cultivo será distinto según esté rodeado de una masa verde o de un terreno sin cultivar, lo que origina un aire más caliente en el segundo caso. Por lo tanto, el siguiente coeficiente Ka vendrá en función de la naturaleza del cultivo y del tamaño de la superficie regada Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 45 Teniendo una parcela regada de 228 ha y un cultivo de árboles caducifolios con cubierta vegetal, tenemos que nuestro coeficiente Ka = 0.82 Teniendo ya los tres coeficientes podemos saber el valor de la evapotranspiración corregida: ETc corregida = K1*Kv*Ka*ETc = 0.655*1.2*0.82 = 0.644*ETc MES P total(mm) P efectiva (mm) ET (mm) ETc corregida (mm) Nn (mm/mes) Nr (mm/mes) JUNIO 47 17.98 183.09 117.9 117.9 159.7 JULIO 20 14.5 256.37 165.1 165.1 223.7 AGOSTO 38 26.6 234 150.7 150.7 204.2 SEPTIEMBRE 54 28.13 149.1 96 96 130.1 OCTUBRE 54 28.13 71.4 46 46 62.3 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 46 3) DIMENSIONADO DEL RIEGO LOCALIZADO. Se trata de un riego de alta frecuencia y se aplican dosis muy ajustadas, no debiendo dejar de esta manera posibilidad alguna de acumulación de sales, que pueden llegar a provocar estrés hídrico si se produjera dicha acumulación, en el mes crítico se regará todos los días del mes y durante una jornada determinada, para no sobredimensionar la instalación, dado que fuera de este mes crítico no será necesario regar todos los días. El mes crítico lo tenemos en julio con 223.7 mm de necesidades reales por lo tanto dimensionaremos la instalación teniendo en cuenta dicha cifra y los días del mes de julio. 3.1) DOSIS DE RIEGO: La dosis de riego se considera como las necesidades reales diarias del mes critico por lo tanto tenemos que: Nr diarias = 223.7 / 31 = 7.22 mm/dia 3.2) PORCENTAJE DE SUELO MOJADO. Una de las características del riego localizado es que solo aplican el agua a una parte del suelo. En la práctica del diseño, el concepto de porcentaje de suelo mojado se constituye por el “porcentaje de superficie mojada”, que aunque es menos significativo es más fácil de manejar y medir. El parámetro “porcentaje de superficie mojada” se representa por P. Keller recomienda los siguientes valores mínimos para el caso de árboles: - Clima húmedo  Pminimo = 20% - Clima árido  Pminimo = 30% Por lo tanto, en nuestro caso, con una masa arbórea y un clima árido tendremos un valor del 30%. 3.3) ÁREA MOJADA POR UN EMISOR. Los emisores elegidos para la instalación del riego localizado son mangueras de polietileno de alta calidad con un diámetro interior de 17.6 mm. y un espesor de 1.2 mm. que presentan el gotero incorporado. Este tipo de emisor tiene un caudal nominal de 3.5 litros a la hora dentro del rango de presiones recomendadas por el fabricante, que van desde 0.3 a 4 atmósferas de presión. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 47 El radio del bulbo húmedo del emisor se calcula mediante diferentes expresiones dependiendo de la textura del suelo, ya que esta influenciará la forma del bulbo y por lo tanto su radio. La fórmula que tenemos que escoger es la de textura media, por ser la más cercana a nuestras características. Textura del suelo Diámetro Textura fina D = 1,2 + 0,10 · q Textura media D = 0,7 + 0,11 · q Textura gruesa D = 0,3 + 0,12 · q Tabla10.3 D = Diámetro de la superficie mojada (m) q = Caudal del emisor (l/h) Estas fórmulas deben usarse con prudencia, ya que la textura del suelo no informa adecuadamente el movimiento del agua en el mismo, puesto que influyen otros factores, tales como la estratificación o la presencia de piedras. D = 0.7 + 0.11*3.5 = 1.085 m De esta manera el área mojada por emisor es de: Ae = π*r2 = π*0.5422 = 0.92 m2 3.4) NÚMERO MÍNIMO DE EMISORES. El mínimo número de emisores a implantar se calcula mediante la siguiente expresión: Donde: - e = número de emisores. - Sp = superficie ocupada por planta. - P = porcentaje mínimo de suelo mojado. - Ae = Área mojada por un emisor, en m2. Sustituyendo los valores correspondientes en la expresión anterior se obtiene que: e > 6*30/100*0.92 = 1.95 Se utilizarán como mínimo 2 emisores por planta, aunque colocaremos 8 emisores por planta, colocándolos en dos mangueras para mejorar la eficiencia, colocando 4 emisores por planta y manguera Ae100 pSp e ⋅ ⋅ ≥ Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 48 3.5) SEPARACIÓN ENTRE EMISORES. Tenemos un marco de plantación de 3x2, y 4 emisores por planta y tubería, lo cual nos dice que tenemos que tener 4 emisores en 2m, ya que la separación entre plantas en esa y la separación entre filas son los 3m. Pero como tenemos dos tuberías por fila y las dispondremos de modo q la separación entre emisores sea de 0.25 m. Por lo tanto tenemos que la separación entre emisores tiene que ser de: Se = 2m / 4 emisores = 0.5 m/emisor Una vez conocida la separación entre emisores, se realiza la comprobación del solapamiento entre bulbos. Los valores de solape se recomienda que estén comprendidos entre el 10 y el 20 por ciento, que será el utilizado. El solapamiento se calcula de la siguiente manera: Donde: a = Porcentaje de solapamiento r = Radio del bulbo húmedo. Se = 0.542*(2-20/100) = 0.97 Como da una distancia de separación de emisores de 0.97m que es mayor que la que se había propuesto, se cumple perfectamente el solapamiento del 20% que buscábamos. Como hay que adaptarse a las distancias que nos da el fabricante escogeremos una separación de 0.5 m, que cumple perfectamente con lo propuesto. Con esta distancia entre emisores tenemos un nuevo porcentaje de solapamiento: 0.5 = 0.542*(2-a/100); a = 107.74 % 3.6) INTERVALO ENTRE RIEGOS. El intervalo de riego es generalmente la variable menos rígida y por lo tanto la que más se puede modificar. Desde el punto de vista agronómico no existe un valor mínimo, se podría incluso regar continuamente las 24 horas del día, pero ello conlleva muchísimos inconvenientes, entre otros la inflexibilidad del sistema que, por ejemplo, no permitiría recuperar el tiempo perdido por una avería. En la práctica valores inferiores a la unidad, es decir, más de un riego diario exigen un cierto automatismo en la instalación. Nuestros cálculos estarán dirigidos entonces a hacer un riego al día, al menos en el periodo más crítico.       ⋅= 100 a -2r Se Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 49 3.7) VOLUMEN EMITIDO POR EL EMISOR. El volumen emitido por el emisor (Ve) se calcula mediante la siguiente expresión: e IN Ve t⋅ = Donde: - Ve = Volumen emitido por el emisor, en litros por emisor. - Nt = Necesidades totales diarias, en mm/día. - I = Intervalo entre riegos, en días. - e = Número de emisores por metro cuadrado. Así pues el volumen emitido resulta de: Ve = 7.22*1 / 1.33 = 5.42 l/día por emisor 3.8) TIEMPO DE RIEGO EN CADA MODULO. Se entiende por módulo, el conjunto de emisores que riegan al mismo tiempo. El tiempo de riego se calcula de la siguiente forma: Siendo: - t = Tiempo de riego en horas - Ve = Volumen de agua emitido por el emisor, en litros. - qq = Caudal nominal del emisor, en L/h. Aplicando la expresión anterior, se obtiene que: T = 5.42 / 3.5 = 1.54 horas = 1 horas y 32 minutos. 4) CÁLCULO DEL CAUDAL FICTICIO CONTINUO EN EL RIEGO LOCALIZADO. El caudal ficticio continuo representa las necesidades reales de riego calculadas mes a mes (para todo el periodo de riegos) y expresadas en forma de caudal continuo, es decir, en litros/ segundo y hectárea. En particular, al caudal ficticio continuo del mes de máximas necesidades se le va a llamar caudal característico, y se calcula de la siguiente manera: q q Ve t = N8.64 1 E N qa n c⋅ ⋅= Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 50 Donde: - qc = Caudal característico en L/ s y Ha. - Nn = Necesidades netas del cultivo más exigente en el mes crítico, en mm/mes. - Ea = Eficiencia de aplicación del sistema de riego, en tanto por uno. - N = Número de días del mes crítico. Aplicando la expresión anterior se obtiene el siguiente valor: qc = 165.1 / 0.9*31*8.64 = 0.68 l/s y ha. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 51 Anejo 11: Cálculo hidráulico 1) INTRODUCCIÓN: En este anejo se van a realizar los cálculos pertinentes para conocer las pérdidas de carga existentes en toda la red, para que una vez conocidas estas podamos determinar los diámetros de las tuberías que de momento están sin asignar, ya que tenemos que saber las pérdidas que se ocasionan en los ramales portagoteros para así designar un diámetro a las terciarias que no provoque más pérdidas que las admisibles. Para lo cual crearemos una hoja de cálculo, que nos permitirá ir modificando diámetros dependiendo de las necesidades de presión. El procedimiento de cálculo ha sido: Primero, se calcula sin total exactitud la pérdida de carga en el lateral más desfavorable para tener una idea aproximada de la presión necesaria en la toma de cada parcela. Una vez tenemos este dato y las características de funcionamiento de los goteros tenemos una presión necesaria al inicio de cada parcela, por lo que vamos a asignar diámetros a la tubería primaria para compensar las pérdidas de carga por rozamiento y los desniveles dejando una presión aceptable en cada toma. Ya tenemos las presiones al inicio de cada parcela, por lo que calculamos las perdidas en el lateral más desfavorable y con la diferencia de presiones, asignamos un diámetro comercial a las tuberías secundarias. 2) DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES: 2.1) ELECCIÓN DE LAS TOMAS EN CADA PARCELA. Con los datos del caudal continuo de cada parcela y su superficie, tenemos un caudal necesario para cada una de ellas. Elegiremos una toma del catálogo en función de este caudal. PARCELA SUPERFICIE (Has) CAUDAL (l/s) 1 13.5 172.5 2 13.8 176.3 3 15 191.7 4 14.15 180.8 5 14.2 181.4 6 14.8 189.1 7 14.5 185.3 8 12.8 163.6 9 13.2 168.6 10 13.5 172.5 11 12.5 159.7 12 13.2 168.6 13 12 153.3 14 15.8 201.7 15 14.3 182.7 Tabla 11.1 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 52 2.2) TRAZADO DE LA RED DE RIEGO: Para el trazado de la red de riego se ha tenido en cuenta, tanto el lugar de captación del agua, como la posición de las parcelas, y el colocar las tuberías lo más rectas posibles para mantener las válvulas alineadas. Por lo tanto se ha intentado siempre que las tuberías vayan por los lindes de las parcelas cuando sea posible. Con esto facilitaremos la instalación y el mantenimiento de la red de riego, además de abaratar costes. 2.3) CÁLCULO DE CAUDALES EN LA RED DE RIEGO: El cálculo de los caudales circulantes por las tuberías se calcula según dos criterios dependiendo del número de tomas al que abastece cada tramo. -Cuando el número de tomas es menor de 10, el caudal es igual a la suma de los caudales de las diferentes tomas. -Para la determinación del caudal de cada tramo cuando el número de tomas es mayor de 10 se utiliza la fórmula de Clement propuesta en las normas IRYDA. Dado que en este caso el número de tomas es inferior a 10, se aplicará para el cálculo de las tomas el sumatorio de caudales, es decir, el caudal acumulado. 3) ELECCIÓN DE MATERIALES. Los materiales utilizados en la red de distribución son el Polietileno (PE) de alta densidad, el Policloruro de Vinilo (PVC). El primero se utiliza para diámetros nominales superiores a 315 mm y el segundo para los diámetros nominales inferiores. La elección de materiales plásticos como son el Polietileno y el Policloruro de Vinilo para la red se justifica por sus características que son: - El polietileno presenta la ventaja de ser flexible, con lo que puede amoldarse a las curvas sin perder la sección útil. - Para ejecutar las tomas de las parcelas o las derivaciones la puesta en obra resulta sencilla con ambos materiales, ya que basta con la instalación de un manguito tope brida y un brida loca. - El funcionamiento hidráulico de estos plásticos presenta coeficientes de fricción bajos, reduciendo las pérdidas de carga y en consecuencia reduciendo los diámetros de las tuberías. - En la fase de explotación de la red presentan una gran facilidad de reparación ya que existe una gran cantidad de piezas especiales en el mercado que facilitan éstas operaciones. - Las tuberías plásticas permiten el montaje fuera de la zanja, con lo que el coste del mismo es mínimo. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 53 3.1) DIÁMETROS COMERCIALES: Los diámetros comerciales existentes de tubería de P.V.C. según la norma U.N.E. 53-112 son: PVC PRESIONES NOMINALES 0,4 MPa 0,6 MPa 1,0 MPa 1,6 MPa Diámetro nominal (mm) Diámetro interior (mm) Diámetro interior (mm) Diámetro interior (mm) Diámetro interior (mm) 16 - - - 13,60 20 - - - 17,00 25 - - 28,40 21,20 32 - - 36,00 27,20 40 - 36,40 36,00 34,00 50 - 46,40 45,20 42,60 63 59,40 59,20 57,00 53,60 75 71,40 70,60 67,80 63,80 90 86,40 86,60 81,40 76,60 110 105,60 103,60 99,40 93,60 125 120,00 117,60 113,00 106,40 140 134,40 131,80 126,60 119,20 160 153,60 150,60 144,60 136,20 180 172,80 169,40 162,80 153,20 200 192,00 188,20 180,80 170,40 250 240,20 235,40 226,20 213,00 315 302,60 296,60 285,00 268,20 400 384,20 376,60 361,80 340,60 500 480,40 470,80 452,20 - Tabla 11.2 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 60 Donde: o Q: caudal del lateral, en L/h. o D: diámetro del lateral, en mm. De esta forma se obtiene la pérdida de carga unitaria: m/m 0,044 26,2 1610 0,592J 4,75 1,75 =⋅= El efecto de la conexión emisor-lateral ocasiona una pérdida de carga cuyo valor depende de las características de la conexión y del diámetro del lateral. A efectos de cálculo, las conexiones se pueden sustituir por una longitud equivalente de tubería (Leq). Esta longitud se calcula con la expresión dada por Montalvo, que es: Leq = 18,91·d-1,87. Sustituyendo en la anterior resulta un valor de 0,09. Así pues, la pérdida de carga unitaria incluido el efecto de las conexiones (J’) se obtiene mayorando la que se produciría de no existir conexiones (J), según la siguiente expresión: J’=J · S LS eq + Sustituyendo los valores correspondientes en la expresión anterior da un resultado de J’ = 0,052 m/m. La pérdida de carga en el lateral, de mayor longitud, se calcula mediante la siguiente expresión: hf = J’ · F · L Donde: • J’: Pérdida de carga unitaria. • L: Longitud del ramal. • F: Factor de Christiansen. Valor tabulado en función del número de emisores, la relación entre la separación entre laterales y emisores y en función del coeficiente m. En este caso F = 0,364. De esta forma el resultado es: hf = 0,052 · 0,364 · 230 = 4.38 mca. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 61 4.3.2) PRESIÓN NECESARIA AL INICO DEL LATERAL: Se obtiene a partir de la expresión: P0 = Pn + αZlat + βhf lat Donde: • Pn: Presión media en el lateral, en mca. • α y β: Coeficientes adimensionales, dados por: o α 2n1n+ = β 2m 1m + + = • Zlat: Desnivel de la tubería del lateral, en m. • hf: Pérdida de carga en el lateral, en mca. Así pues: P0 = 20 + 0,514*(0) + 0,73·4.38 = 23.2 mca. A continuación procedemos a hacer lo mismo para los siguientes 14 módulos. Con lo que tendremos unos valores de presión mínima a la entrada del lateral, para cada parcela. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 62 Tabla 11.6 ZONA LATERAL (m) SECUNDARIA (m) n (emisores) Q lateral (l/h) J´ (m/m) lateral hf ( mca) P inicial (mca) necesaria ZONA 1 230 211 460 1610 0,052386317 4,38578243 23,20162117 ZONA 2 317 262 634 2219 0,09184338 10,597624 27,73626549 ZONA 3 226 352 452 1582 0,050802364 4,17920564 23,05082012 ZONA 4 360 263 720 2520 0,114742294 15,0358301 30,97615601 ZONA 5 360 478 720 2520 0,114742294 15,0358301 30,97615601 ZONA 6 313 302 626 2191 0,0898249 10,2339305 27,47076925 ZONA 7 293 235 586 2051 0,080022568 8,53456696 26,23023388 ZONA 8 321 380 642 2247 0,093881054 10,9694379 28,00768965 ZONA 9 360 461 720 2520 0,114742294 15,0358301 30,97615601 ZONA 10 316 462 632 2212 0,091336958 10,5059423 27,66933788 ZONA 11 237 305 474 1659 0,055208221 4,76270284 23,47677307 ZONA 12 364 178 728 2548 0,116982681 15,4997374 31,31480827 ZONA 13 303 154 606 2121 0,084863072 9,35971796 26,83259411 ZONA 14 370 154 740 2590 0,120378012 16,2125107 31,83513279 ZONA 15 370 252 740 2590 0,120378012 16,2125107 31,83513279 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 63 4.4) PÉRDIDAS DE CARGA EN TUBERÍA SECUNADARIA: Una vez tenemos ya la presión inicial que tenemos que aportar en cada lateral más desfavorable de cada módulo y la presión que nos aporta la tubería primaria, podemos sacar las pérdidas de carga admisibles en la tubería secundaria. ZONA P inicial (mca) necesaria P inicial (mca) obtenida hf para TS(mca) ZONA 1 23,20162117 34,3 11,0983788 ZONA 2 27,73626549 34,3 6,56373451 ZONA 3 23,05082012 33,56 10,5091799 ZONA 4 30,97615601 34,3 3,32384399 ZONA 5 30,97615601 33,56 2,58384399 ZONA 6 27,47076925 33,4 5,92923075 ZONA 7 26,23023388 33,4 7,16976612 ZONA 8 28,00768965 35 6,99231035 ZONA 9 30,97615601 35 4,02384399 ZONA 10 27,66933788 39,41 11,7406621 ZONA 11 23,47677307 39,41 15,9332269 ZONA 12 31,31480827 36,82 5,50519173 ZONA 13 26,83259411 42,75 15,9174059 ZONA 14 31,83513279 42,75 10,9148672 ZONA 15 31,83513279 36,82 4,98486721 Tabla 11.7 Y cuando tenemos las pérdidas de carga para cada tramo, sacamos el diámetro correspondiente mediante la fórmula de Cruciani, tal como hemos hecho antes para calcular las perdidas mediante un diámetro pero al contrario: Primero sacamos la J mediante las pérdidas que hemos obtenido de la resta entre la necesaria y la obtenida, y la distancia de cada una de las secundarias. A continuación con los datos del caudal (Q) y la pérdidas (J), tenemos el diámetro que se ajustara exactamente a las necesidades que teníamos. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 64 SECUNDARIA (m) J (m/m) TS Q TS (l/h) φ SECUNDARIA (mm) φ TS comercial ZONA 1 211 0,14450 621000 181,67 200 ZONA 2 262 0,06883 634000 215 225 ZONA 3 352 0,08202 690000 215 225 ZONA 4 263 0,03472 460000 221 250 ZONA 5 478 0,01485 335800 235 250 ZONA 6 302 0,05394 446000 200 225 ZONA 7 235 0,08382 501400 190 200 ZONA 8 380 0,05055 588000 216 225 ZONA 9 461 0,02398 607200 246 280 ZONA 10 462 0,06982 621000 209 225 ZONA 11 305 0,14352 575000 177 200 ZONA 12 178 0,08497 607200 191 225 ZONA 13 154 0,28396 331200 126 140 ZONA 14 154 0,19471 400000 146 160 ZONA 15 252 0,05434 657000 229 250 Tabla 11.8 5) MOVIMIENTO DE TIERRAS: Toda instalación de riego fija y permanente, conlleva consigo un movimiento de tierra para enterrar las tuberías primarias y secundarias, ya que en este caso los laterales de riego no irán enterrados al ser un riego por goteo y no por aspersión. Para enterrar la tubería haremos una zanja, y la acondicionaremos para después colocar la tubería. La dimensión de la zanja dependerá del diámetro de la tubería a colocar y de la longitud de esta. 5.1) DEFINICIÓN DE LAS ZANJAS: Para la colocación de las tuberías en el terreno se hace necesaria la excavación de una zanja y cuyas dimensiones varían en función del diámetro a colocar. Las dimensiones correspondientes se muestran en la siguiente tabla: Diámetro exterior de la tubería (mm) Anchura de la zanja (m) Profundidad de la zanja (m)   200  (m) + 0,6  (m) + 1  > 200  (m) + 0,7  (m) + 1 Tabla 11.9 La sección tipo de la tubería se compone de una cama de arena de espesor 10 + /10 (cm). Desde la generatriz inferior hasta 30 cm por encima de la generatriz Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 65 superior, se rellenará con material seleccionado de tamaño menor de 2 cm. La parte superior se rellena con material procedente de la excavación. 5.2) EXCAVACIÓN DE LA ZANJA TUBERÍA PRIMARIA: Tramo Longitud (m) Tubería Anchura (m) Profundidad (m) Volumen (m 3 ) 0 106 400 PN 6 1.1 1.4 163.24 1 1148 400 PN 6 1.1 1.4 1790.9 2 139 315 PN 6 1 1.3 180.7 3 274 315 PN 6 1 1.3 356 4 385 315 PN 6 1 1.3 500.5 5 176 315 PN 6 1 1.3 228.8 6 93 315 PN 6 1 1.3 120.9 7 187 315 PN 6 1 1.3 243.1 8 312 315 PN 6 1 1.3 405.6 9 520 400 PN 6 1.1 1.4 811.2 10 665 400 PN 6 1.1 1.4 1037.4 Tabla 11.10 Total de m3 excavados para la tubería primara: 5838 m3 5.3) EXCAVACIÓN DE LA ZANJA TUBERÍA SECUNDARIA: Zona Longitud (m) Tubería Anchura (m) Profundidad (m) Volumen (m 3 ) ZONA 1 211 200 0.8 1.2 202.56 ZONA 2 262 225 0.9225 1.225 296 ZONA 3 352 225 0.9225 1.225 397.76 ZONA 4 263 250 0.925 1.25 304.1 ZONA 5 478 250 0.925 1.25 552.56 ZONA 6 302 225 0.9225 1.225 341.26 ZONA 7 235 200 0.8 1.2 225.6 ZONA 8 380 225 0.9225 1.225 429.4 ZONA 9 461 280 0.928 1.28 457.59 ZONA 10 462 225 0.9225 1.225 522 ZONA 11 305 200 0.8 1.2 292.8 ZONA 12 178 225 0.9225 1.225 201.14 ZONA 13 154 140 0.74 1.14 129.9 ZONA 14 154 160 0.76 1.16 135.76 ZONA 15 252 250 0.925 1.25 291.37 Tabla 11.11 Total de m3 excavados para tubería secundaria: 4780 m3 Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 66 Anejo 12: Cálculo instalación de bombeo 1) INTRODUCCIÓN: En este anejo se va a diseñar la instalación partiendo de la situación del mes de julio, por ser el de mayor evapotraspiración y de máximas necesidades del cultivo, y del tercer año de la plantación que es cuando alcanza su máxima evapotraspiración. Se va a proceder regando cada parcela por separado para no sobredimensionar la instalación. Cada postura tiene un tiempo de riego de una hora y media por lo que al haber 15 posturas, tenemos las bombas funcionando todo el día excepto una hora y media que paran. Por lo que el tiempo de funcionamiento de las bombas para este mes será de 22,5 horas al día. El caudal a bombear mayor es de 726 m3/h, que corresponde a la postura con mayor superficie, por lo tanto diseñaremos la estación de bombeo con respecto a este dato. 2) DESCRIPCIÓN Y FUNCIONAMIENTO DE LOS ELEMENTOS Dentro de la instalación de bombeo pueden distinguirse los siguientes elementos: • Arqueta de captación de agua del río Guatizalema y la tubería de toma. • Filtro rotativo para el tamizado del agua bombeada. • Foso para albergar tres grupos electrobombas. Las bombas serán centrífugas de eje horizontal. • Cámara de carga ejecutada en hormigón armado conectada a la toma del río. • Estructura de hormigón armado para la ejecución de los edificios que albergan la instalación, equipada con un puente grúa para el montaje y desmontaje de los equipos mecánicos y electromecánicos. • Sistema de automatismo y control que determinará el funcionamiento de los grupos de bombeo y el filtro rotativo. La arqueta de captación tiene unas dimensiones de 2 m de anchura, por 2 m de largo, por 0,8 m de altura (sin tener en cuenta el empotramiento), tapada por una reja de acero inoxidable de barras cuadradas de 1 cm2 de sección, se une con la estación por medio de una tubería de 500 mm. de diámetro, en la cual se instala una llave de mariposa de 500 mm., que comanda el paso del agua a la estación de filtrado. Esta se compone por un foso en el cual el agua pasa primeramente por un foso de decantación, de 0,5 m. de profundidad por 3,5 m. de larga, dispuesta en la dirección del río, donde se depositarán los sólidos más pesados, y posteriormente el agua será tamizada en un filtro rotativo, el cual será accionado por medio de un motor eléctrico y un temporizador, que comandará el limpiado (mediante unas boquillas que lavaran a presión el tamiz del filtro, a la vez que este gira, tomando el agua de la tubería de impulsión) y giro simultáneamente, en determinados intervalos de tiempo. Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 67 Las dimensiones de la estación de filtrado son 4 m. de largo por 4 m. de ancho y una profundidad de 5 m. para proteger esta de posibles crecidas del río. Espesor de la pared de 0,3 m. y separado este por un muro de idénticas dimensiones para la instalación del filtro rotativo. La estación de filtrado se conecta con la cámara de carga por medio de un paso en la parte inferior de la cámara de carga. La cámara de carga se construye dentro de la estación de bombeo, se hace en hormigón armado, y con unas dimensiones de 5 m. de larga por 1,6 m. de anchura y 4 m. de profundidad, al igual que el foso donde irán instaladas las bombas. En el interior de la estación de bombeo las tuberías son de acero A-42-b de diámetro 315 mm estas se unen a otras de diámetro 200 mm que son las que comunican la cámara de carga con las bombas. En la aspiración se ha proyectado la colocación de una válvula de mariposa y en la impulsión se coloca una válvula de retención, una válvula de mariposa servoasistida y un carrete de desmontaje. Los colectores de aspiración e impulsión de cada bomba se enlazan mediante piezas troncocónicas para poder ajustar los diferentes diámetros. En la unión de las tuberías se construyen anclajes de hormigón que eviten el desplazamiento de las piezas de la instalación. 3) CALCULO DEL CAUDAL DE BOMBEO: Una vez determinado el volumen diario que se hace necesario para el llenado del embalse, se hace necesario conocer el caudal que debe impulsar cada grupo motobomba. Para ello se decide instalar tres grupos electrobombas, con uno en reserva por si acaeciese algún incidente. De esta manera el volumen que tendrá que impulsar cada grupo es de 242m3/h (0,067 m3/s). 4) DIMENSIONADO DE LA INSTALACIÓN DE BOMBEO: Para calcular los elementos que constituyen la instalación de bombeo se hace necesario conocer: • Caudal a impulsar: 0,201 m3/s (726 m3/h). • Densidad del agua ( ): 1000 Kg/m 3 • Cota de aspiración: 380 m.s.n.m. • Cota de descarga: 386 m.s.n.m. • Longitud tubería aspiración: 2 m. • Longitud tubería de impulsión: 0 m. • Diámetro de la tubería de impulsión (Di): 400 mm. • Temperatura de cálculo: 15 ºC • Velocidad media del agua en la tubería: 1,8 m/s El primer paso para dimensionar la instalación es determinar la altura manométrica de elevación. Esta altura se expresa como: Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 68 Hme = Ha + ha + Hi + hi Donde: • Ha: Altura geométrica de aspiración. • ha: Perdidas de carga producidas en la aspiración. • Hi: Altura geométrica de la impulsión. • hi: Pérdidas de carga producidas en la impulsión. Así pues, tenemos unas pérdidas de carga, producidas tanto en la aspiración como en la impulsión, totalmente insignificantes. Debido a que las longitudes son muy pequeñas y prácticamente no se producen pérdidas por rozamiento. Por lo que solo tendremos en cuenta las alturas geométricas a superar. De esta forma, ahora se puede pasar a determinar la altura manométrica de elevación (Hme), que resulta de: Hme = Ha + ha + Hi + hi Hme = 2 + 0 + 20 + 0 = 22 mca. Se adopta como altura manométrica de elevación de diseño el valor de 22 mca. 4.1) POTENCIA NECESARIA EN LA INSTALACIÓN DE BOMBEO: Lo primero a realizar es calcular la potencia útil del grupo electrobomba que viene dada por la siguiente expresión: Nu 75 HQ me ⋅⋅ = ρ Donde: Nu: Potencia del grupo de bombeo, en C.V. - Q : Caudal a elevar por cada bomba, en m3/s. - Hme: Altura manométrica de elevación, en m. - ρ : Densidad del agua, en Kg/m3. De esta forma: Nu CV 19.6 75 220,0671000 = ⋅⋅ = Para que la bomba pueda aportar la potencia útil al flujo es necesario que reciba una potencia algo superior en su eje de accionamiento de tal manera que se puedan compensar los rendimientos. Así surge la potencia en el eje de la bomba, que Proyecto de explotación agrícola del cultivo de Paulownia para la obtención de biomasa en Alcalá del Obispo (Huesca) 69 es la que deja disponible el motor para ser aprovechada por la bomba a la hora de transmitir la potencia útil y vencer rozamientos y pérdidas de carga. De esta manera: Neje CV 26.13 0,75 19,6 η N B u=== Para que el motor de accionamiento deje disponible una potencia en el eje igual a la calculada anteriormente, es necesario que absorba una potencia eléctrica superior de manera que se compensen los rozamientos mecánicos y las pérdidas eléctricas en ese motor. Esos rozamientos y pérdidas se evalúan a través del rendimiento del motor (  m) y se calcula como: Nmotor CV 34.84 0,75 26.13 η N m eje === 4.2) ELECCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO. Para cubrir las necesidades de la instalación tanto en caudal como en altura manométrica, se necesita una equipo de bombeo que proporcione un caudal total de 726 m3/h y una altura de 20 mca, así como un conjunto de motores que desarrolle aproximadamente 100 CV. Con estos datos se elige de los diferentes catálogos comerciales un grupo electrobomba con las siguientes características: • Régimen de revoluciones: 960 rpm. • Diámetro del rodete: 360 mm. • Rendimiento: 83% • Modelo: FP-250/150 De esta forma se colocan tres grupos electrobombas de 242 m3/h cada uno, con las características detalladas. Las curvas de las diferentes bombas a seleccionar son las siguientes: