Con agua de lluvia se abastece de agua agrícola a los campos… La tecnología sin energía de la Administración de Desarrollo Rural reduce la escasez de agua hasta un 57%

En el sitio de demostración de Hapcheon, en Gyeongsang del Sur, la escasez media diaria de agua, que alcanzaba 98,3㎥, se redujo a 41,3㎥. El período en que la sequía continuó sin interrupción, es decir, el número máximo de días consecutivos con escasez de agua, también se acortó de 18~21 días a 13~16 días. Son cifras obtenidas en el sitio de demostración de Hapcheon, donde no había electricidad, ni pozos de agua subterránea, ni corrientes de agua que pudieran traerse para su uso. No hubo fuente de energía para llevar el agua. El agua de lluvia, la diferencia de altura del terreno y la presión que el agua genera por sí misma fueron todo.

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

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

El investigador Yoo atribuyó el mérito al equipo de investigación desde sus primeras palabras sobre el premio. Dijo: “No fue algo que hiciera yo 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 intenso trabajo del equipo de investigación, yo recibí el premio como representante”. Luego agregó: “Aunque me presenté por recomendación del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas, tenía dudas sobre si podría recibir el premio”, y “como no lo esperaba, la alegría fue aún mayor tras el anuncio de la evaluación”.

La investigación que condujo al premio fue un proyecto conjunto realizado de 2023 a 2025, pero el tiempo dedicado a la investigación sobre el agua de lluvia ha sido mucho más largo. El investigador Yoo ha continuado de forma constante la investigación utilizando agua de lluvia desde 2013. Explicó el trasfondo diciendo: “Hasta ahora habíamos distribuido recipientes de almacenamiento para que los agricultores de zonas llanas los utilizaran, pero en las zonas de media montaña o de gran altitud existía la limitación de que era difícil utilizar pozos y aguas subterráneas”, y “empezamos esta investigación para desarrollar una tecnología que pudiera usarse sin electricidad”.

A medida que aumentan las sequías repentinas que avanzan con rapidez 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 zonas de cultivo de media montaña y de gran altitud es difícil desarrollar pozos y también resulta complicado suministrar electricidad, por lo que es difícil aplicar métodos existentes de aseguramiento de fuentes alternativas de agua, como la reutilización de aguas residuales o los pozos de agua subterránea. En cierto modo, son puntos ciegos en el aseguramiento de agua agrícola alternativa.

Captación-pretratamiento-almacenamiento-transporte, 4 etapas que producen 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 que el agua de escorrentía de lluvia, que cuando llueve no logra infiltrarse en el suelo y fluye por la superficie, se pierda sin más, sino retenerla como agua agrícola.

Al preguntarle por el principio de funcionamiento, el investigador Yoo lo explicó siguiendo el recorrido del agua. Un arroyo menor se refiere a una pequeña vía de agua por la que fluye el agua a lo largo de las laderas de las montañas cuando llueve. Dijo: “En las zonas de media montaña, cuando llueve, aprovechamos los arroyos menores por los que fluye el agua, conectamos tuberías al dispositivo de captación, y el agua que pasa por él entra en un tanque principal de 5 toneladas”, y “los residuos grandes se filtran en el dispositivo de captación, pero los pequeños se eliminan con un filtro hidrociclón desarrollado por nosotros”. Añadió: “Cuando el tanque principal se llena, el agua que rebosa pasa una vez más por un filtro y se traslada al siguiente tanque, de modo que el sistema fue diseñado para llegar hasta el nivel de granjas y aldeas”.

Según el equipo de investigación, la eficiencia de separación del hidrociclón, que separa tierra e impurezas mediante fuerza centrífuga, alcanza un máximo del 96%, y la capacidad máxima de captación del dispositivo de captación es de 8,4㎥ por hora.

El método para enviar el agua almacenada hasta los campos varía según el terreno. El investigador Yoo explicó: “El transporte se realiza distinguiendo entre zonas altas y bajas; en las zonas bajas hicimos que el agua fluyera de forma natural 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 genera cuando el agua que fluye se detiene, y la altura máxima de elevación sin energía de la bomba desarrollada por el equipo de investigación es de 12m. Equivale aproximadamente a la altura de un edificio de 4 plantas.

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

Las patentes solicitadas por el equipo de investigación con esta tecnología son 4 en total. Son “Sistema de monitoreo y control para el riego de cultivos de campo”(10-2025-0182493), “Dispositivo de captación y tratamiento de agua de escorrentía pluvial, y método de tratamiento de agua de escorrentía pluvial que lo utiliza”(10-2025-0046790), “Sistema de riego de campos sin energía”(10-2025-0117299), y “Sistema de suministro de agua agrícola sin energía que utiliza agua de escorrentía pluvial”(10-2025-0166502). 

Jangsu y Hapcheon, verificación por separado en dos lugares con condiciones distintas

El equipo de investigación llevó a cabo demostraciones de campo desde abril de 2023 hasta noviembre de 2025 en dos lugares con condiciones climáticas y topográficas diferentes: el condado de Jangsu, en la Provincia Autónoma Especial de Jeonbuk, y el condado de Hapcheon, en Gyeongsang del Sur. Había una razón para elegir esos dos lugares.

El investigador Yoo explicó: “La decisión fue probarlo en lugares con condiciones topográficas y climáticas diferentes”, y “Jangsu es una zona de media montaña donde fluye escorrentía de manera permanente aunque no llueva, mientras que Hapcheon es una zona donde solo se puede recolectar agua de lluvia cuando llueve”. Añadió: “Hicimos la demostración dividiéndola entre un lugar donde el agua fluye siempre y una zona donde se acumula el agua de lluvia, y ambos eran lugares con escasez de agua”.

Como resultado de las demostraciones en los dos lugares, la escasez media diaria de agua disminuyó hasta un 57%. En el caso del condado de Hapcheon, la escasez de agua, que era de 98,3㎥ al día, se redujo a 41,3㎥. El número máximo de días consecutivos con escasez de agua se redujo 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. En la verificación de clima futuro aplicando SSP2-4.5 y SSP5-8.5 entre 18 modelos climáticos globales (GCM) y escenarios de trayectorias socioeconómicas compartidas (SSP), también se confirmó de manera continua el efecto de reducción de la escasez de agua.

La calidad del agua almacenada también cumplió todos los estándares de agua agrícola. Como resultado del análisis del agua tratada en el sitio de demostración de Daegok-ri, Janggye-myeon, condado de Jangsu, los valores fueron 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 estándares. 

Según el investigador Yoo, la reacción de los agricultores tampoco fue mala. Señaló: “Cuando lo demostramos el año pasado en Hapcheon, la respuesta de los agricultores fue buena”, y “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 del tanque de agua

El proceso de desarrollo no fue siempre sencillo. El punto que más dificultades causó, inesperadamente, no fue el dispositivo que reúne y envía el agua, sino el sistema de monitoreo que permite a los agricultores comprobar cuánta agua pueden usar.

El investigador Yoo dijo: “Desarrollamos una aplicación para que los agricultores pudieran comprobar cuánta agua hay en el tanque y cuánto pueden utilizar, pero durante el proceso de demostración el medidor ultrasónico de nivel de agua que usamos perdió precisión al acumularse humedad en el tanque”, 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 Yoo explicó: “Al cambiar del medidor ultrasónico de nivel de agua a un medidor de nivel por presión, se resolvió el problema de medición del nivel”, y “gracias a ello, el sistema de monitoreo de agua de escorrentía pluvial basado en aplicación empezó a funcionar sin problemas”.

Asegurar durabilidad con miras a la difusión en campo también fue una tarea pendiente. El investigador Yoo dijo: “Al aplicarlo y demostrarlo en el campo, la durabilidad de dispositivos como el de captación y el hidrociclón era clave”, y “como había problemas de posibles daños o dificultades de mantenimiento al difundirse, investigamos centrándonos en reducir los costos de mantenimiento frente a las instalaciones generales, para que el mantenimiento y la reparación fueran cómodos para los agricultores y en el campo”. 

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

También se evaluó que, en términos de viabilidad económica, clave para ampliar la difusión, es más ventajoso que el método de pozos de agua subterránea. La inversión inicial del sistema integrado sin energía, 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 sustitución de consumibles de tuberías, válvulas, juntas y bomba de ariete hidráulico, y 100.000 wones para encargos externos de análisis de calidad del agua.

El investigador Yoo dijo: “Al hacer la evaluación económica, vimos que el costo de instalación de las instalaciones está en el rango de 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 un pozo de agua subterránea, y por eso esperamos ampliar su difusión”. 

Objetivo de reflejarlo en un proyecto en 2027… también para agua ganadera, paisajismo y extinción de 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 y solicitó que se incluyera en los objetivos de apoyo del “proyecto de desarrollo de recursos hídricos para la preparación ante sequías”. El investigador Yoo señaló: “Actualmente se está impulsando y buscamos comercializarlo con el objetivo de 2027”, y “también recibimos contactos de gobiernos locales que dicen tener curiosidad por esta tecnología”. Añadió: “Al volver a hablar con el Ministerio de Agricultura, Alimentación y Asuntos Rurales, nos dijeron que, si hay demanda de los gobiernos locales, es posible reflejarlo”, y “consideramos que puede incorporarse si continúan las solicitudes de los gobiernos locales, por lo que seguimos impulsándolo”.

El plan también es ampliar los campos de aplicación. El investigador Yoo dijo: “Creemos que puede utilizarse suficientemente no solo en agricultura, sino también en ganadería o paisajismo, y planeamos expandirlo a áreas fuera de la agricultura”. También mencionó la posibilidad de utilizarlo para suministro temporal de agua en respuesta a desastres, especialmente como agua para extinción de incendios. Dijo: “Como el agua almacenada puede usarse simplemente conectando una manguera en situaciones urgentes como incendios, consideramos que esa parte también es plenamente posible”. Sobre su aplicación en el extranjero, también dijo: “Creemos que se puede integrar suficientemente”.

Como es una estructura en la que los tanques de agua se aumentan gradualmente, también se puede ampliar la escala de suministro. El investigador Yoo explicó: “Al ser un método de instalación gradual de tanques de agua, es una cantidad de agua suficiente para abastecer a la mayoría de las aldeas rurales”.

El centro de gravedad de la investigación posterior se trasladará del desarrollo tecnológico a la difusión. El investigador Yoo dijo: “La investigación sobre agua de lluvia la hemos realizado desde hace mucho tiempo y creo que ya hemos asegurado la sofisticación tecnológica”, y “lo importante es hasta qué punto ampliar y difundir esta tecnología”. También mencionó que el administrador de la Administración de Desarrollo Rural, Lee Seung-don, ha enfatizado la difusión de la tecnología. El investigador Yoo afirmó: “Dado que el administrador también enfatiza la difusión, en la investigación posterior pretendemos impulsar estudios de demostración orientados a ampliar la difusión y la designación como nueva maquinaria agrícola tecnológica”. También se examina la expansión a un método híbrido vinculado con pequeñas fuentes de agua subterránea 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 Yoo ingresó en octubre de 2013, mediante contratación abierta, al Departamento de Ingeniería de Prevención de Desastres de la División de Ingeniería Agrícola del Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas. Su trayectoria investigadora atraviesa los desastres y la seguridad en el campo agrícola. Desde 2016 realizó, en el Departamento de Ingeniería de Prevención de Desastres, investigaciones sobre la seguridad de instalaciones resistentes a desastres en invernaderos del sector de horticultura y cultivos especiales, y el año pasado, cuando su laboratorio fue incorporado al Departamento de Maquinaria para Agricultura de Campo, trasladó el centro de gravedad hacia investigaciones centradas en la seguridad de la base productiva. Actualmente también realiza en paralelo investigaciones en el área de seguridad de la maquinaria agrícola. Es una investigación que analiza el uso real de maquinaria agrícola mediante datos GPS, y en un complejo piloto de Baeksan-myeon, ciudad de Gimje, Provincia Autónoma Especial de Jeonbuk, se están colocando terminales GPS en tractores, trasplantadoras de arroz y cosechadoras para analizar el nivel de optimización del trabajo. El investigador Yoo explicó: “En los servicios de sustitución de labores agrícolas que realiza la Cooperativa Agrícola de Baeksan, se colocan terminales en cosechadoras y otras máquinas 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 Yoo volvió a mencionar el campo. Dijo: “El cambio climático es extremo y cultivar se vuelve cada vez más difícil”, y “en esta situación, me esforzaré por crear tecnologías útiles en el campo para que nuestra investigación pueda aliviar, aunque sea un poco, las dificultades de los agricultores”.