Abastecen los campos con agua de lluvia… tecnología sin motor de la Administración de Desarrollo Rural reduce el déficit de agua hasta un 57%

En el sitio de demostración de Hapcheon, en Gyeongnam, el déficit medio diario de agua, que alcanzaba 98.3㎥, se redujo a 41.3㎥. El período durante el cual la sequía continuó sin interrupción, es decir, el número máximo de días consecutivos con déficit de agua, también se acortó de 18~21 días a 13~16 días. Son cifras obtenidas en un sitio de demostración de Hapcheon donde no había electricidad, ni pozos de agua subterránea, ni cursos de agua que pudieran captarse para su uso. No hubo una fuente de energía que trajera el agua. El agua de lluvia, la diferencia de altura del terreno, y la presión que el propio agua genera por sí misma lo fueron todo.

Es la historia de la “tecnología integrada de suministro de agua agrícola sin motor” cuyo desarrollo lideró el investigador Yu Seok-cheol, del Departamento de Maquinaria para Agricultura de Secano del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas de la Administración de Desarrollo Rural. Con esta tecnología, el investigador Yu recibió el 2 de septiembre el premio ministerial en los “Premios de I+D en Seguridad ante Desastres de Corea”, organizados por el Ministerio del Interior y Seguridad. Es un galardón que el ministerio concede cada año desde 2019 a logros de investigación y desarrollo en seguridad ante desastres de universidades e instituciones de investigación de todo el país, y este año fueron seleccionadas 8 personas tras recomendaciones institucionales y evaluación de presentaciones. 

“Un premio que recibí como representante gracias al equipo de investigación conjunto”

El investigador Yu atribuyó el mérito al equipo de investigación desde sus primeras palabras tras recibir el premio. Dijo que “no fue algo que hice solo, sino gracias al equipo de investigación conjunto” y añadió: “La Universidad Nacional de Gyeongsang, la Universidad Soonchunhyang y el Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas realizaron juntos el proyecto, y gracias al duro trabajo del equipo, yo recibí el premio en su nombre”. Luego agregó: “Aunque me presenté por recomendación del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, tenía dudas de si podría recibir el premio”, y “como no lo esperaba, la alegría fue aún mayor después del anuncio de la evaluación”.

La investigación que condujo al premio fue un proyecto conjunto realizado de 2023 a 2025, pero el tiempo dedicado a estudiar el agua de lluvia es mucho más largo. Desde 2013, el investigador Yu ha continuado de forma constante investigaciones que utilizan agua de lluvia. Explicó el contexto: “Hasta ahora hemos distribuido recipientes de almacenamiento para que los agricultores de zonas llanas los utilizaran, pero en zonas de media montaña o de gran altitud existía la limitación de que era difícil utilizar pozos y agua subterránea”, y “comenzamos esta investigación para desarrollar una tecnología que pudiera usarse sin electricidad”.

Con el aumento de las sequías repentinas que avanzan bruscamente en poco tiempo debido al cambio climático, el riesgo de escasez de agua en las zonas de cultivo de secano se está volviendo permanente. En particular, en las áreas de cultivo de media montaña·y gran altitud es difícil desarrollar pozos y también suministrar electricidad, por lo que resulta complicado aplicar métodos existentes de obtención de agua alternativa, como la reutilización de aguas residuales o pozos de agua subterránea. En cierto modo, son zonas ciegas en la obtención de agua agrícola alternativa.

Captación-pretratamiento-almacenamiento-transporte, las 4 etapas para producir agua agrícola sin electricidad

La tecnología desarrollada es un sistema integrado en el que las 4 etapas de “captación-pretratamiento-almacenamiento-transporte” circulan automáticamente sin suministro eléctrico. La clave consiste en no dejar escapar el agua de escorrentía de lluvia, que cuando llueve no logra infiltrarse en el suelo y fluye por la superficie, sino retenerla como agua agrícola.

Al preguntarle por el principio de funcionamiento, el investigador Yu lo explicó siguiendo el recorrido del agua. Un pequeño arroyo de escorrentía se refiere a un curso de agua pequeño por el que fluye el agua a lo largo de la pendiente de una montaña cuando llueve. Dijo: “En zonas de media montaña, cuando llueve, utilizamos esos pequeños cauces por donde corre el agua, conectamos tuberías al dispositivo de captación, y el agua que pasa entra en un tanque principal de 5 toneladas”, y “los objetos extraños grandes se filtran en el dispositivo de captación, pero los pequeños se filtran en un filtro hidrociclónico que desarrollamos nosotros mismos”. Añadió: “Cuando el tanque principal se llena, el agua desbordada pasa una vez más por el filtro y va al siguiente tanque, de modo que llegue hasta las explotaciones agrícolas y las aldeas”.

Según el equipo de investigación, la eficiencia de separación del hidrociclón, que separa tierra e impurezas mediante fuerza centrífuga, alcanza hasta el 96%, y la capacidad máxima de captación del dispositivo de captación es de 8.4㎥ por hora.

La forma de enviar el agua almacenada hasta los campos depende del terreno. El investigador Yu explicó: “El transporte se divide entre zonas altas y bajas, en las zonas bajas hicimos que el agua fluyera naturalmente por gravedad aprovechando la diferencia de altura, y en las zonas altas se eleva con una bomba de ariete hidráulico”. La bomba de ariete hidráulico es un dispositivo que impulsa el agua hacia lugares elevados mediante la presión que se produce cuando el agua que fluye se detiene, y la altura máxima de elevación sin motor de la bomba desarrollada por el equipo es de 12m. Equivale aproximadamente a la altura de un edificio de 4 pisos.

En este punto, superar las limitaciones de los productos comerciales se considera un logro técnico. El investigador Yu dijo: “Al usar bombas de ariete comerciales, había problemas de grandes pérdidas, como consumo excesivo de agua y fugas”, y “desarrollamos por nuestra cuenta la válvula de retención de descarga, que es un componente clave, para complementar esa parte, y ya completamos la solicitud de patente”.

Las patentes que el equipo de investigación solicitó con esta tecnología suman 4 en total. “Sistema de monitoreo y control para el riego de cultivos de secano”(10-2025-0182493), “Dispositivo de captación y tratamiento de agua de escorrentía de lluvia, y método de tratamiento de agua de escorrentía de lluvia que lo utiliza”(10-2025-0046790), “Sistema de riego de campos sin motor”(10-2025-0117299), “Sistema de suministro de agua agrícola sin motor que utiliza agua de escorrentía de lluvia”(10-2025-0166502). 

Jangsu y Hapcheon, verificación separada en dos lugares con condiciones distintas

El equipo de investigación realizó demostraciones de campo desde abril de 2023 hasta noviembre de 2025 en 2 lugares con condiciones climáticas·y topográficas diferentes: el condado de Jangsu, en la Provincia Autónoma Especial de Jeonbuk, y el condado de Hapcheon, en Gyeongnam. Había una razón para elegir esos dos lugares.

El investigador Yu explicó: “La decisión fue probarlo en lugares con condiciones de terreno y clima diferentes”, y “Jangsu es una zona de media montaña donde fluye escorrentía de forma constante aunque no llueva, mientras que Hapcheon es una zona donde solo se puede recoger agua de lluvia cuando llueve”. Añadió: “Hicimos la demostración separando un lugar donde el agua fluye siempre y una zona donde se reúne el agua de lluvia, y ambos eran lugares con escasez de agua”.

Como resultado de las demostraciones en ambos lugares, el déficit medio diario de agua disminuyó hasta un 57% como máximo. En el caso del condado de Hapcheon, el déficit de agua de 98.3㎥ diarios se redujo a 41.3㎥. El número máximo de días consecutivos con déficit de agua se acortó de 18~21 días a 13~16 días, y el sistema integrado produjo por sí mismo una media diaria de 27㎥, suministrando de forma estable agua de riego. 18 modelos climáticos globales(GCM) y, entre los escenarios de trayectorias socioeconómicas compartidas(SSP), las verificaciones de clima futuro aplicando SSP2-4.5 y SSP5-8.5 también confirmaron de manera continua el efecto de reducción del déficit de agua.

La calidad del agua almacenada también cumplió todos los criterios para agua agrícola. El análisis del agua tratada en el sitio de demostración de Daegok-ri, Janggye-myeon, condado de Jangsu, arrojó pH 7.87, EC 0.001dS/m, TOC 5.832㎎/L, SS 26.8㎎/L, T-N 0.9㎎/L, T-P 0.0㎎/L, y los 6 parámetros estuvieron todos dentro de los criterios. 

Según explicó el investigador Yu, la reacción de los agricultores tampoco fue mala. Dijo: “Cuando hicimos la demostración en Hapcheon el año pasado, la respuesta de los agricultores fue buena”, y señaló: “Recibimos la evaluación de que, si se utiliza esta tecnología, sería posible asegurar agua incluso en zonas de media montaña y de gran altitud”. 

Un sistema de monitoreo que luchó contra la humedad de los tanques de agua

El proceso de desarrollo no fue del todo sencillo. La parte que causó más problemas, sorprendentemente, no fue el dispositivo para recoger y enviar el agua, sino el sistema de monitoreo que permite a los agricultores comprobar cuánta agua pueden usar.

El investigador Yu dijo: “Desarrollamos una aplicación que permite a los agricultores verificar cuánta agua hay en el tanque y cuánta pueden utilizar, pero durante la demostración, el medidor de nivel ultrasónico utilizado perdió precisión al acumularse humedad en el tanque de agua”, y “esa parte se convirtió en un problema”.

La solución fue cambiar el propio método de medición del nivel de agua. En lugar de un método sin contacto, se eligió un dispositivo que lee el nivel mediante la presión del agua estando sumergido. El investigador Yu explicó: “Al cambiar del medidor de nivel ultrasónico a un medidor de nivel por presión, se resolvió el problema de medición del nivel de agua”, y “gracias a ello, el sistema de monitoreo de agua de escorrentía de lluvia basado en aplicación pasó a funcionar sin problemas”.

Asegurar la durabilidad pensando en la distribución en campo también fue un reto. El investigador Yu dijo: “Al aplicarlo y demostrarlo en campo, la durabilidad del dispositivo de captación y del hidrociclón, entre otros, fue clave”, y “como al distribuirlo podía haber problemas de daños o de mantenimiento difícil, investigamos centrándonos en reducir los costos de mantenimiento frente a equipos comunes, para que agricultores y personal de campo pudieran mantenerlo·y repararlo con facilidad”. 

Inversión inicial de 8,7 millones de wones…más barato que un pozo

En cuanto a la viabilidad económica, clave para ampliar la distribución, también se evaluó que es más ventajoso que el método de pozos de agua subterránea. La inversión inicial del sistema integrado sin motor, que incluye 5 tanques de agua de 5 toneladas, es de 8,7 millones de wones, un 37.4% menos que los 13,9 millones de wones de un sistema de pozo de agua subterránea basado en energía solar. Los costos anuales de operación·y mantenimiento también son de 750.000 wones, un 25% menos que el método de pozo(1 millón de wones). Los costos operativos se componen de 500.000 wones para limpieza de tanques de agua, 150.000 wones para reemplazo de consumibles de tuberías·válvulas·juntas y bomba de ariete, y 100.000 wones para encargos externos de análisis de calidad del agua.

El investigador Yu dijo: “Al hacer la evaluación económica, vimos que el costo de instalación de las instalaciones está en el rango de los 8 millones de wones, mientras que instalar un pozo de agua subterránea cuesta alrededor de 14 millones de wones”, y “consideramos que nuestra tecnología es más económica que los pozos de agua subterránea, y por eso esperamos ampliar su distribución”. 

2027, objetivo de incorporarla a proyectos…también para ganadería·paisajismo·y agua contra incendios

La tecnología ya está pasando a la etapa de políticas. El equipo de investigación presentó en diciembre de 2025 una propuesta de política al Ministerio de Agricultura, Alimentación y Asuntos Rurales, solicitando que se incluya como objeto de apoyo del “proyecto de desarrollo de recursos hídricos para prepararse ante sequías”. El investigador Yu señaló: “Actualmente lo estamos impulsando y buscamos convertirlo en proyecto con el objetivo de 2027”, y “también nos contactan gobiernos locales diciendo que tienen curiosidad por este tipo de tecnología”. Añadió: “Al volver a hablar con el Ministerio de Agricultura y Alimentación, nos dijeron que si hay demanda de los gobiernos locales, se puede reflejar”, y “consideramos que puede incorporarse si continúan las solicitudes de los gobiernos locales, y lo seguimos impulsando”.

También planean ampliar los ámbitos de aplicación. El investigador Yu dijo: “Creemos que puede utilizarse suficientemente no solo en agricultura, sino también en ganadería o paisajismo, y planeamos ampliarlo a campos fuera de la agricultura”. También mencionó la posibilidad de utilizarlo para suministro temporal de agua en respuesta a desastres, especialmente como agua contra incendios. Dijo: “Como el agua almacenada puede usarse en situaciones urgentes como incendios con solo conectar una manguera, creemos que esa parte también es plenamente posible”. Sobre la aplicación en el extranjero, también dijo: “Creemos que puede integrarse suficientemente”.

Como es una estructura en la que los tanques de agua se van aumentando por etapas, también puede ampliarse la escala de suministro. El investigador Yu explicó: “Como es un método de instalación gradual de tanques de agua, puede suministrar una cantidad suficiente para la mayoría de las aldeas rurales”.

El centro de gravedad de las investigaciones posteriores se trasladará del desarrollo tecnológico a la difusión. El investigador Yu dijo: “Hemos investigado el agua de lluvia desde hace mucho tiempo y creo que ya aseguramos el avance tecnológico”, y “lo importante es cuánto se ampliará y difundirá esta tecnología”. También mencionó que Lee Seung-don, director de la Administración de Desarrollo Rural, ha enfatizado la difusión de tecnologías. El investigador Yu afirmó: “Dado que el director también enfatiza la difusión, en la investigación posterior intentaremos impulsar estudios de demostración orientados a ampliar la distribución y la designación como nueva tecnología de maquinaria agrícola”. También se está considerando ampliar el sistema hacia un método híbrido vinculado a aguas subterráneas de pequeña escala para prepararse ante sequías extremas. 

De la resistencia a desastres en invernaderos al agua de lluvia, y luego a la seguridad de la maquinaria agrícola

El investigador Yu ingresó en octubre de 2013, mediante concurso público, al Departamento de Ingeniería de Prevención de Desastres de la División de Ingeniería Agrícola del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Originario de Jeonju, estudió maquinaria agrícola y completó la licenciatura y la maestría en la Universidad Nacional de Jeonbuk. Explicó el contexto de su incorporación: “Escuché que la Administración de Desarrollo Rural se trasladaría a Jeonju, y también quería aprovechar mi especialidad”.

Su trayectoria de investigación atraviesa los desastres y la seguridad en el campo agrícola. Desde 2016 realizó investigaciones sobre la seguridad de instalaciones resistentes a desastres en invernaderos del sector hortícola y de cultivos especiales en el Departamento de Ingeniería de Prevención de Desastres, y el año pasado, cuando su laboratorio fue incorporado al Departamento de Maquinaria para Agricultura de Secano, trasladó el centro de gravedad a investigaciones centradas en la seguridad de la base productiva. Actualmente también realiza en paralelo investigaciones en el área de seguridad de maquinaria agrícola. GPS Es una investigación que analiza el uso de maquinaria agrícola utilizando datos GPS, y en un complejo piloto de Baeksan-myeon, ciudad de Gimje, Provincia Autónoma Especial de Jeonbuk, se colocan terminales GPS en tractores, trasplantadoras de arroz, y cosechadoras para analizar el nivel de optimización del trabajo. El investigador Yu explicó: “En los servicios de trabajo agrícola por encargo que realiza la Cooperativa Agrícola de Baeksan, estamos instalando terminales en cosechadoras y otros equipos para analizar el volumen de trabajo mediante datos GPS”.

Cuando se le preguntó qué quería decir a los agricultores que sufren dificultades por la sequía, el investigador Yu volvió a hablar del campo. Dijo: “El cambio climático es extremo y cultivar se vuelve cada vez más difícil”, y “en esta situación, nos esforzaremos por crear tecnologías útiles en el campo para que nuestra investigación pueda aliviar, aunque sea un poco, las dificultades de los agricultores”.