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Memoria
Fertirrigación de Hortalizas
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Fundación Produce Sinaloa, A.C.
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Índice Equipo de riego por goteo...............................................................................7 Descripción.......................................................................................................7 Ventajas..............................................................................................................7 Desventajas.......................................................................................................8 Partes integrantes............................................................................................8 Instalación de un sistema de riego por goteo........................................15 Operación y mantenimiento de un sistema de riego............................16 Evaluación......................................................................................................19 Calidad de agua para la agricultura................................................................21 Salinidad..........................................................................................................21 Velocidad de infiltración del agua.............................................................22 Toxicidad.........................................................................................................22 Misceláneos....................................................................................................22 Parámetros considerados en la clasificación de las aguas de uso agrícola y la interpretación de los análisis...............................................23 Deficinión de conceptos.............................................................................24 Otras deter minaciones para aguas utilizadas en riego por goteo......26 Manejo de la fertirrigación en la nutrición de cultivos hortícolas...............27 Elementos esenciales para el crecimiento de las plantas.....................27 Mecanismos de acceso y absorción nutrimental...................................29 Suministro de nutrientes en el suelo a las raices de las plantas.........30 Parámetros físicos.........................................................................................32 Propiedades físicas del suelo......................................................................34 Propiedades químicas de los suelos..........................................................41 Conductividad eléctrica...............................................................................44
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Uso y manejo de los fertilizantes en fertirriego.............................................51 Introducción....................................................................................................51 Uso de fertilizantes en fertirriego...............................................................52 Consideraciones en el uso de los fertilizantes.........................................52 Caracteristicas de los fertilizantes...............................................................52 Comportamiento de los fertilizantes en el suelo....................................53 Fuentes de fertilizantes nitrogenadas..................................................... ...54 Fuentes de fertilizantes fosforados............................................................56 Fuentes de fertilizantes potásicos............. ..................................................56 Fuentes de fertilizantes que aportan calcio..............................................57 Fuentes de fertilizantes que aportan magnesio......................................58 Época o distribución en el tiempo de la fertilización...........................58 Método de balance y control de la fertilización......................................58 Apoyo de análisis de suelo...........................................................................59
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EQUIPO DE RIEGO POR GOTEO Ramón Lizárraga Jiménez 1 Tomás Díaz Valdés 1
Descripción
El riego por goteo consiste en llevar el agua a los cultivos por medio de una red de tuberías. Así, el agua se aplica directamente en el sistema radical de las plantas a través de emisores o goteros. La presión del agua en las tuberías terciarias se disipa hasta quedar prácticamente en cero en el emisor, provocando que el agua salga gota a gota: de ahí su nombre. En el riego por g oteo, el objetivo principal es aplicar agua frecuentemente para mantener humedad suficiente en el suelo, a bajas tensiones, y que la planta cumpla con su demanda evapotranspirativa. Los sistemas de riego por goteo, de acuerdo a su permanencia en el terreno, pueden ser fijos o portátiles. Estos últimos se caracterizan porque la red de tuberías por lo general se instalan superficialmente, a diferencia de los fijos donde éstas van enterradas. Por su g rado de automatización pueden ser manuales, semiautomáticos o automáticos. Ventajas
Las ventajas pueden ser las siguientes: 1. Ahorro en mano de obra. El sistema generalmente es semiautomatizado o automatizado. 2. Posibilidad de regar en cualquier topografía y áreas pequeñas de riego. 3. Coeficientes de uniformidad superiores al 90%. 4. Posibilidad de utilización de agua con alto contenido de sales. 5. Se aumenta la superficie útil al eliminar canales de riego. 6. No existe interferencia a causa de los vientos. 7. Se facilita el control de malezas, debido a que hay partes secas en el terreno. Maestros en ciencias. Cuerpo Académico de Suelos y Agua. Facultad de Agr onomía de la Universidad Autónoma de Sinaloa (UAS).
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8.Aumento en la producción y calidad de los frutos, ya que se mantiene una humedad baja en el suelo durante todo el ciclo del cultivo. 9.Permite realizar otras labores culturales simultáneamente al riego. 10.Evita la lixiviación de los nutrimentos en el suelo. 11.Fertilización a través del agua: aumenta su eficiencia de aplicación, localización y la posibilidad de dosif icar los fertilizantes de acuerdo con las necesidades del cultivo. 12.Ahorro de agua: el suelo: se humedece parcialmente, localizándose el agua en la zona de la rizósf era y se reduce la evaporación. 13.No presenta problemas de erosión. Desventajas
1.El costo inicial es elevado, y depende del cultivo, tipo de terreno (topografía) y grado de automatización del equipo. 2.Taponamiento de los goteros: su área de salida es muy reducida. 3.Existe el riesgo de ensalitrar el suelo, por el uso de agua con alto contenido de sales, si no se realizan lavados al final del ciclo de producción. 4.Las raíces se concentran en un espacio más reducido. Esto origina que las plantas sean más sensibles a cambios bruscos de humedad o a periodos de castig o relativamente altos; además, puede provocar problemas de anclaje de la planta. 5.El diseño presenta una anchura de surcos determinada, por lo que queda establecido para ciertos cultivos. 6.Requiere personal más capacitado para su manejo y operación. Partes integrantes
Un sistema de riego por goteo se divide en tres partes fundamentales: 1.Cabezal de control. 2.Red de conducción. 3.Laterales. 1. Cabezal de control
Es la parte más importante del sistema: de él depende en gran parte que el riego esté bien o mal. En el cabezal de control pueden encontr arse principalmente las siguientes partes: equipo de bombeo, filtración, equipo de fertilización, medidores de gasto y de presión, válvulas de admisión y expulsión de
Equipo de riego por goteo
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aire, válvula check y válvula de ali vio. · Equipo de bombeo
Su función principal es proporcionar la presión y el gasto requerido de acuerdo a las condiciones de diseño. Las bombas pueden ser centrífugas o de turbina y la fuente de energía puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico. Cuando se quiere automatizar el sistema son recomendables las bombas de turbina. Los motores eléctricos son más eficientes que los de combustión interna y requieren menores costos de mantenimiento. · Filtración
La parte más sensible de un equipo de riego es el emisor. El funcionamiento del sistema dependerá en gran medida de la calidad del sistema de filtración. En general podemos afirmar que la función primordial del sistema de filtración es impedir que sustancias minerales y orgánicas pasen a los emisores de riego y así evitar obstrucciones en los mismos. Los filtros se clasifican principalmente en filtros de arena, malla y discos o anillos. Filtros de arena . Consisten en tanques metálicos en cuyo interior se coloca una gruesa ca pa de arena (no menor de 50 cm), a través de la cual pasa el agua a filtrar. Por el orificio superior entra el agua al filtro que es dispersado por un deflector para impedir la socavación de la arena. El agua limpia sale por la parte inferior donde se localiza un filtro fino de malla para impedir la salida de la arena. El retrolavado de los filtros de arena se logra invirtiendo el flujo del agua, por lo que mínimamente deben colocarse dos filtros por batería, para que mientras uno se retrolava, el otro proporcione el a gua limpia. Los filtros de arena se utilizan principalmente cuando la fuente de agua es superficial y trae en suspensión materia orgánica; son los indicados para retener algas, restos orgánicos y pequeños partículas minerales. La capacidad de filtración depende de la gr anulometría de la arena, del área de flujo y del espesor de la capa de arena. Se recomienda que se utilice una arena inerte, que no reaccione con los químicos que se aplican por el sistema. La calidad de la filtración de los filtros de arena se mide por el equivalente en mesh de diámetro del gránulo de arena. En el Cuadro 1 se muestra el diámetro equivalente de los materiales más usuales.
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Cuadro 1. Diámetro equivalente de las arenas más usuales.
Material Granito molido Granito molido Arena de sílice Arena de sílice Arena de sílice
Número 8 11 16 20 30
Equivalente en mesh 70 140 170 230 400
Filtro de malla . Consiste en un tubo metálico en cuyo interior se coloca la malla sobre un soporte cilíndrico. Las impurezas quedan en la parte interna de la malla y el agua filtrada sale hacia las tuberías. La retención de las impurezas es superficial, por lo que su taponamiento es más rápido que los filtros de arena. No se suelen utilizar donde las aguas sean muy sucias y que contengan partículas de origen orgánico. Las mallas pueden ser de acero inoxidable o plástico. Cada malla se define por el número de aber turas por pulgada lineal, a lo que se denomina número de mesh o número de mallas. En el Cuadro 2 se muestra la abertura en micras para cada mesh en una malla de acero inoxidable. Cuadro 2. Aber tura equivalente en filtros de malla de acero inoxidable.
Marcador
Orificio (micras)
No. Mesh
Orificio (micras)
3.5
5600
32
500
4
4750
35
425
5
4000
42
355
6
3350
48
300
7
2800
60
250
8
2360
65
212
9
2000
80
180
10
1700
100
150
12
1400
115
125
14
1180
150
106
16
1000
170
90
20
850
200
75
24
710
250
63
28
600
-
-
no definido
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En este tipo, el elemento filtrante es un conjunto de anillos ranurados que se comprimen unos con otros al roscar la carcasa, formando un cilindro de filtrado. El grado de filtración depende del número de ranuras existente en los anillos. Su efecto de filtrado es de profundidad, correspondiendo al radio de los anillos. Son muy compactos y resistentes; admiten presiones de trabajo de hasta 10 atm. Su limpieza puede ser manual o automatizada. Con fines prácticos se manejan diferentes colores para identificar los discos con cierto número de aberturas. En el Cuadro 3 se muestra la equivalencia en mesh para anillos con diferente número de ranuras. Filtro de discos o anillos.
Cuadro 3. Aber tura equivalente en mesh de anillos o discos para filt ración.
Color del disco
No. de ranuras
Mesh
Diámetro (mm)
Azul
170
40
0.420
Amarillo
340
80
0.177
Rojo
490
120
0.125
Negro
660
140
0.105
Verde
-
200
0.074
Gris
-
350
0.04
Equipo de inyección de fertilizantes
En la mayoría de los sistemas, el equipo de inyección de fertilizantes está constituido por el tanque de mezclas, la mezcladora, tanques para la solución madre y el inyector propiamente dicho; todos los elementos deben tener la capacidad suficiente para satisfacer las necesidades de los cultivos en la demanda máxima y deben ser construidos de materiales que resistan la acción corrosiva de los químicos inyectados, pudiendo ser de acero inoxidable, polipropileno, polietileno, teflón, hypalón, vitón, etcétera. Respecto a los inyectores de fertilizantes son principalmente de tres tipos: a) Tanque fertilizador . Consisten en depósitos cilíndricos metálicos o de plástico, en cuyo interior se colocan los abonos para su disolución y posterior inyección a la red. El tanque contiene un tubo de entrada que llega hasta el fondo del mismo y per mite salir el agua tangencialmente a la pared, lo que produce un movimiento de rotación que ayuda a disolver los abonos. El tubo de salida se coloca en la parte posterior; ambos están conectados a la red con una válvula de compuerta entre ambos puntos de conexión. El depósito está a la presión de la red, y se provoca una depresión al cerrar la válvula; se obliga a una parte del agua a circular por el interior del tanque.
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Las principales ventajas del tanque fertilizador son las siguientes: 1. Son muy económicos por la simplicidad de su construcción, ar mado y operación. 2. No requieren de energía adicional para funcionar, ya que aprovechan la misma energía del sistema de riego. 3. Funciona en un amplio rango de variación de la presión y permite variadas diluciones. Los principales inconvenientes son: 1. La concentración del fertilizante en el agua no es constante a lo largo de cada riego. 2. Hay que reponer el fertilizante en cada riego. Esto disminuye la posibilidad de automatización. 3. El costo es alto en tanques de alto volumen. 4. El estrangulamiento causa pérdidas de presión. b) Inyector venturi . Consiste fundamentalmente de un tubo con un
estrechamiento (garganta) por el que circula el agua; en esta reducción se incrementa la velocidad del agua y provoca una disminución de la presión a valores menores a la presión atmosférica, situación que se aprovecha para la succión de la solución fertilizante a la red del sistema. Son baratos y no requieren de energía adicional; sin embargo, se pierde alrededor del 30% de la presión del sistema. Su capacidad de inyección está determinada por el diámetro de la garganta y el dif erencial de presión entre la entrada y la salida; éste último provocado por una válvula colocada entre las dos conexiones. El fabricante proporciona curvas de calibración para cada modelo y diferencial de presión, aunque generalmente la capacidad de inyección es menor, debido a que las curvas las obtienen con agua pura, la cual es de menor densidad que la solución fertilizante. La concentración de la solución fertilizante durante el riego es más constante. c) Bombas fertilizadoras. Pueden ser hidráulicas o eléctricas. Las bombas hidráulicas utilizan la misma energía del sistema para mover sus mecanismos y trabajan a base de contracciones, lo que les permite dosificar por medio de impulsos. La cantidad de inyección es igual a la capacidad de la cámara inyectora. El volumen inyectado está dado por la siguiente fór mula: V=vnt donde:
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V = Volumen inyectado en el tiempo t. v = Volumen de la cámara. n = Número de contracciones por unidad de tiempo. t = Tiempo de funcionamiento. Los inyectores eléctricos consisten en bombas de pistón o de membrana accionadas por un motor eléctrico. La principal ventaja de estos dosificadores es la posibilidad de regular el caudal y sus inconvenientes son el requerimiento de energía eléctrica y el precio. Medidores de presión. Un buen sistema deberá tener manómetros en buen estado. En los sistemas de riego es indispensable mantener un manómetro antes y otro después del sistema de filtración. Un diferencial alto nos indicará que el filtro ha atrapado demasiadas partículas y se ha incrementado la resistencia al reducirse el área de paso del agua. Un diferencial de presión bajo indicará que el filtro está limpio, o bien que se encuentra algún agujero en los filtros. Cuando se utiliza inyector venturi se requieren dos manómetros adicionales: uno a la entrada y otro a la salida para la calibración respectiva. En los sistemas grandes se debe conocer la pr esión de operación a lo largo de las tuberías principales y secundarias por seguridad de la red y, en las líneas laterales ; se debe vigilar continuamente la presión de operación para asegurarse que el sistema está funcionando adecuadamente. Medidor volumétrico. Es de gran importancia en fertirrigación mantener un control de los volúmenes de agua aplicados; en los riegos es un valor más constante que los volúmenes calculados de manera indirecta con los tiempos de riego, ya que utilizando este último como base, se tienen errores, debido a la variación en la presión originados por el tiempo de retrolavado de filtros, fugas, tiempo de llenado y vaciado de tuberías, dificultad para mantener la presión de operación constante en los emisores, etcétera. En el sistema de inyección de fertilizantes también es importante contar con un medidor de flujo para mantener la concentración deseada y controlar los volúmenes de aplicación de la solución nutritiva. Válvula de admisión y expulsión de aire. Permiten la salida del aire en aquellos puntos especiales de la instalación en que puede acumularse, como codos, partes elevadas de tuberías, filtros, etcétera, así como durante el llenado y vaciado de las tuberías. Es importante su colocación porque la presencia de aire en las tuberías distorsiona la presión y caudales de funcionamiento de la instalación y, en ocasiones, puede provocar la ruptura. Están formadas por un cuerpo metálico o plástico en cuyo interior existe una boya. Cuando circula agua a presión en las tuberías, empuja la boya tapando
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la salida; al disminuir la presión, la boya desciende y deja escapar el aire, al recuperarse la presión levanta la boya y vuelve a tapar la salida. Válvula check . Tienen una doble misión en el sistema: primero romper con la columna de agua y reducir, por tanto, el golpe de ariete que se produce al abrir o cerrar la instalación y, segundo, evitar el retroceso del agua. Se coloca en la tubería principal cuando el punto de captación es elevado o en el cabezal para evitar el retorno de agua con elementos nutritivos o agroquímicos. Válvula de alivio o de seguridad. Permiten la salida de agua cuando se producen fuertes presiones, evitándose la posible ruptura de las tuberías y conexiones. Gener almente son de acero y la salida está cerrada con un resorte calibrado para una presión máxima de trabajo, de tal modo que, al superar esta presión, el resorte se comprime y deja libre la salida. También existen en el mercado válvulas hidráulicas para cumplir con este propósito. 2. Red de conducción
Está compuesta por la tubería principal y tuberías secundarias y terciarias; dentro de la red de distribución se encuentran también los siguientes accesorios: válvulas de seccionamiento, válvulas de aire, tomas de presión y purgas para limpieza. La tubería principal es la que conduce el agua del cabezal de control hasta cada uno de los sectores de riego, no tiene líneas regantes. La línea principal es la de mayor diámetro y generalmente se instala con material de PVC o aluminio, siendo el primero el de mayor uso. Las tuberías secundarias parten de las principales y a partir de ellas se conectan las líneas regantes. Al inicio llevan válvulas reguladoras de caudal y presión. 3. Laterales
Son aquellas sobre las que van instaladas lo emisores o goteros. Emisores o goteros. Se encargan de disipar la energía del sistema a través de conductos de diámetros pequeños y sinuosos, hasta valores cercanos a cero para lograr que la emisión sea verdaderamente a goteo. Existen en el mercado una gran variedad de emisores que, de acuerdo a sus características, se clasifican principalmente en: Por su funcionamiento hidráulico, en goteros de flujo láminar y de flujo turbulento. Los goteros de flujo laminar son mas sensibles a los taponamientos y a los cambios de temperatura que los de flujo turbulento. Por su grado de compensación de la presión, se clasifican en goteros normales y autocompensados.
