Arquitectura del riego
Riego es flujo y la arquitectura dinámica no es sencilla. La estabilidad y solidez en el tiempo es algo que nos da tranquilidad mientras que lo opuesto parece desconcertarnos aunque tal vez es más cercana a la idea de la impermanencia, única ley universal.
La arquitectura molecular del H2O, es morfogénesis de la inestabilidad.
El descenso por gradiente parece ser el algoritmo mejor conocido por el agua en su estado líquido, generando a su paso cuencas innumerables.
La arquitectura del riego ha sido estudiada por la vida desde tiempos inmemorables, ha descubierto desde las estructuras vegetales el milagro de la capilaridad y desde entonces ha sido capaz de distribuir agua hasta las copas de los árboles más altos, mas de 100 metros algunos.
La dinámica de fluidos es desde en las matemáticas uno de los problemas más complejos. Descrito por las ecuaciones diferenciales de Navier-Stokes. Cada partícula parece no tener otra ley que la rija que la del caos. Es por eso que la humanidad simplifica el flujo entubando y canalizando. Así la complejidad se reduce a simples cálculos de presión y bombeo en tuberías y bifurcaciones.
La sed de los seres
Los requerimientos de agua de cada uno de los seres varían, algunos como los virus son capaces de ni siquiera requerirla para existir. Muchos otros requieren de agua para sus procesos fisiológicos, como nosotros, seres de agua en proporción de 2/3, cuyas reservas se satisfacen con la ingestión de algunos litros diarios. Además la ocupamos para nuestra higiene, varios litros de este precioso material escurren diariamente llevándose la mugre interna y externa de nuestro cuerpo y de nuestros utensilios. Otros seres animales requieren de riego similares a las nuestras de acuerdo a su biomasa y necesidades especificas de higiene. Pueden bastar bebederos, mangueras y cubetas.
Los seres vegetales tienen necesidades un poco diferentes pues el acto de beber no lo pueden hacer con ubicuidad. Solo a partir de sus raíces y algunas de sus cuerpos inmóviles es que pueden absorber este vital líquido. Necesario para la generación de sus estructuras de soporte, de la hinchazón de sus frutos y demás procesos esenciales.
Cuánta agua bebe aquél árbol de mango que genera casi una tonelada de fruta jugosa? Cuánta agua para las hojas de espinaca en mi ensalada?
Riego de temporal
La estacionalidad de las lluvias parece ser regida por los ciclos solares y lunares. Variando localmente por la geografía, es decir, el relieve, la cercanía a las costas, la altura, la latitud y longitud. Conocer la periodicidad de la lluvia en tu región puede ser clave para que logres la cosecha óptima. En México el verano parece ser la época de lluvia. Los milperos la ocupan para generar sus alimentos con mínima inversión más que la de su energía y devoción. Ocupa una superficie con gradiente y un canal para cosechar la lluvia y asegurar la hidratación durante la sequías.
Parece ser que el humano está cambiando los tiempos y con ello puede que algunos de estos ciclos ancestrales sufran inestabilidades. Mantén el ojo bien abierto, pregúntate por ejemplo mañana lloverá? Hoy llovió? Como se ve una nube de lluvia? Varios modelos son generados para el pronóstico de la lluvia, algunos de los mas simples y exitosos conocidos como cadenas de Markov, resumido en su forma más sencilla con qué tan probable es que llueva mañana dada las condiciones atmosféricas de hoy?
Riego por gravedad
El peso del agua parece determinarla a seguir el gradiente, la ramificación de los ríos opuesta a su dirección nos da una estructura obvia de la arquitectura de su descenso, muchas veces determinada por su caudal, pendiente y suelo. Los ríos en la montaña son rápidos y con cascadas.
Lentos cerca de la costa en la planicie, generando lagunas y meandros por su inundación.
Los canales generados por los humanos pretenden ocupar la gravedad a su favor y así hacerla llegar hasta su destino. En Actopan Veracruz, tierra húmeda en nahuatl, lugar de producción agrícola de malanga/taro, mango entre otros productos hemos llegado a la burocratizacion tal de este fenómeno existiendo el sindicato de los canales. El Valle del Okanagan en la Columbia británica en Canada, es un ejemplo a gran escala que riega siguiendo la linea Del Valle, campos infinitos de uvas, manzanas y cerezas siguiendo en paralelo el descenso de los ríos y lagos con cientos de kilómetros de norte a sur hasta llegar a Estados Unidos.
Una vez estructurado el ramal, el objetivo a regarse puede ser una pequeña apertura al canal que humedezca al contacto con el suelo, así como inundación completa de huertas frutales.
Riego por bombeo
La presión del agua obtenida por la diferencia de altura es capaz de simularse con bombas, estas existen de muchos tipos y permiten al humano llevar el agua a lo alto o a lo lejano. Existe una extensa variedad de bombas, desde la bicibomba que genera presión por el pedaleo, bombas eficientes de 1/2 caballo de fuerza conectadas directamente a paneles solares de 300 watts hasta bombas industriales con capacidades de presurización inmensas pero con similares requisitos de energía.
Las bombas pueden ser ocupadas para elevar el agua a un contenedor elevado que permita el posterior riego por gravedad, o simplemente presurizar mangueras que lleven el agua a sus objetivos. Una manguera presurizada puede distribuir finalmente el agua de distintas formas. Las más comunes suelen ser goteo o aspersión.
Automatización
La esencia de la automatización de los sistemas de riego radica en la apertura y cerrado de válvulas a partir de sistemas inteligentes de decisión.
Las mas simples pueden estar determinadas por periodicidad, a partir de un patrón CRON podría determinarse casi cualquier esquema periódico. Formas más inteligentes serían capaces de considerar variables como las condiciones de humedad actuales del suelo o los pronósticos de lluvias.
Las válvulas solenoides son suficientes para hacer fluir o no el agua en una manguera presurizada. Estas pueden controlarse emitiendo voltaje a decisión. Existe una variedad inmensa de microcontroladores capaces de emitir voltaje, los arduinos pueden ser una opción programable barata, muy capaz para emitir voltaje en la periodicidad deseada, además de permitir la lectura de sensores de humedad, atmosféricos y hasta fuentes alternativas de información como microservicios web. Un raspberry PI, una pequeña computadora capaz de correr LINUX, puede ser una opción un poco más elegante pues permite mucho mayor flexibilidad en la programación y monitoreo del sistema.
Un esquema jerárquico de riego podría tener una estación central de monitoreo inteligente en una RPI y pequeñas subestaciones de control de válvulas con necesidades de procesamiento mucho menores con Arduinos o otros microcontroladores. Un esquema como estos podría generarse naturalmente con una red inalámbrica generada con tarjetas XBees, antenas capaces de transmitir información en paquetes de 64 bytes, suficiente para incorporar en ellos señales de abrir/cerrar o muestreos de humedad y de salud. Un sistema como este podría ser capaz de volver inteligente cualquier ramificación de tuberías o canales con mínimo costo.
Aquí termina la arquitectura del riego esperando que el flujo de información haya logrado hidratar su destino. Conceptualizar estos sistemas será esencial para lograr la hidratación eficiente de los seres a los que amamos.