ARTÍCULO ORIGINAL

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Estudio de la calidad del riego en máquinas de pivotes central

Irrigation quality study in central pivot machines


RESUMEN

El trabajo se realizó en la Empresa Agropecuaria de Güira de Melena, uno de los sitios de intervención del Proyecto P2 OP-15, con el objetivo principal de monitorear la calidad del riego en 7 máquinas de pivote central mediante la evaluación de indicadores que califican el patrón de distribución del riego a lo largo de la máquina lo cual influye en una correcta aplicación de la lámina de riego. La norma utilizada fue la NC ISO 11545: 2012. Se midió la Conductividad eléctrica y pH del agua utilizada para el riego, su clasificación se realizó mediante la norma cubana NC 1048:2014. Según los resultados obtenidos la conductividad eléctrica del agua utilizada varió de 0.590 dS/m a 1.13 dS/m, para este tipo de suelo (Ferralítico rojo Subtipo compactado) se clasifica en categoría II, presentando ligeras o moderadas restricciones para su uso en este tipo de suelo por lo que es importante hacer un manejo adecuado de la misma. El pH varió de 7.1 a 7.9, por lo que se encuentra en el rango permisible para su uso en el riego (4.8 a 8.3). El coeficiente de uniformidad de Heermann y Hein en las máquinas estuvo en el rango de 66.02 % a 78.8 % clasificándose estos valores de malos. Para la mejora de los parámetros técnicos es importante instalar el juego de boquillas adecuado en las máquinas ya que se pueden afectar las producciones y salinizar los suelos.

Palabras clave

coeficiente de uniformidad; difusores; lamina de riego; uniformidad de distribución.

ABSTRACT

The work was carried out in the Agricultural Enterprise of Güira, one of the P2 OP-15 Project intervention places, with the main objective of studied the quality of the irrigation in 7 central pivot machines by means of the indicators that they qualify of distribution irrigation along the machine that which influences in a correct application of the watering sheet. The used norm was the NC ISO 11545: 2012. The electric Conductivity and pH of the water used for the irrigation was determined, their classification was carried out by means of the Cuban norm NC 1048:2014. According to the obtained results the electric conductivity of the used water varied from 0.590 dS/m to 1.13 dS/m, for this soil type (Red Ferralític compacted) it is classified in category II, presenting slight or moderate restrictions for its use in this soil type for what is important to make an appropriate handling of the same one. The pH varied from 7.1 to 7.9, for what is in the permissible range for its use in the watering (4.8 at 8.3). The coefficient of uniformity of Hermann and Hein in the machines was in the range of 66.02% to 78.8% being classified these values of bad. It is important the improvement of these technical parameters placing the appropriate set of nozzle since in the machines the productions and the soil can be affected.

Keywords

Coefficient of uniformity; diffusers; distribution; irrigation sheet.


En Cuba se impone la necesidad de un manejo sostenible del agua debido a la pérdida de su calidad original por efecto de la actividad antrópica en determinadas áreas y la utilización de tecnologías inadecuadas en el riego de cultivos agrícolas. Es muy importante la sensibilización del personal técnico y los decisores en estos problemas, sobre todo en zonas vulnerables (Ricardo, 2015).

La Empresa Agropecuaria (EA) Güira de Melena es uno de los sitios de la Llanura Habana-Matanzas en la cual interviene el Proyecto 2 "Fortalecimiento de Capacidades para la Coordinación de Información y los Sistemas de Monitoreo/MST en Áreas con problemas de Manejo de los Recursos Hídricos". Este persigue garantizar el uso racional del agua a través del incremento de la eficiencia del riego y la productividad del agua, mediante un sistema de manejo que integre el balance de aguas con el control de su uso desde la fuente hasta la toma del usuario y un pronóstico adecuado de la demanda de riego (Ricardo, 2015).

Las producciones de la Empresa cubren el 3,07% de la demanda del país, otros de sus funciones es prestar servicios técnicos a través de las unidades empresariales de base a las unidades productoras que son: tres CPA, tres UBPC, ocho CCS y una Granja Estatal, con un total de 560 productores. Cuenta con un área total bajo riego de 5 600,27 ha, de ella 5 539,22 ha con valor de uso, las máquinas de riego eléctricas con pivote central representan el 23% del total del área. Es importante destacar que el municipio se ubica sobre un acuífero abierto al mar donde es importante hacer un uso eficiente del agua como medida de mitigación al fenómeno de intrusión salina (Linares, 2013).

Las máquinas de pivote central están entre los sistemas de riego más populares en el mundo. Ellas han hecho fácil y muy eficaz el riego en muchas áreas donde otros métodos de irrigación no son adecuados. Se pueden aplicar riegos más frecuentes y cubrir mejor los requerimientos de agua de los cultivos y aumentar al máximo la producción. Son mecánicamente muy fiables y simples de operar, aunque, como cualquier maquinaria, el mantenimiento rutinario y sistemático es imprescindible. Estos equipos permiten un notable ahorro de agua y energía al compararse con otras técnicas como la aspersión tradicional y los pivotes de accionamiento hidráulico (González, 2006).

En Cuba la expansión de esta técnica ha permitido estabilizar las grandes producciones de papa, viandas y hortalizas sobre los suelos de mejores condiciones desde el punto de vista agrícola. Por otra parte Cárdenas (2000), plantea que la uniformidad de aplicación del riego es un parámetro que está muy relacionado con la eficiencia del riego y con la producción de los cultivos. El productor necesita saber estos parámetros antes de comenzar la campaña de riego, tanto de las máquinas recientes instaladas como de las que ya se encuentran en uso. Por ello es necesario la evaluación periódica que permita un correcto funcionamiento del sistema.

El presente trabajo tiene como objetivo principal evaluar desde el punto de vista hidráulico las máquinas de pivote central utilizadas para el riego de los cultivos varios en áreas seleccionadas de la Empresa Agropecuaria Güira de Melena y proponer un plan de medidas con vista a mejorar la situación existente.

El trabajo se realizó en la Empresa de Cultivos Varios de Güira de Melena en diferentes UBPC (Unidad Básica de Producción Cooperativa y CPA (Cooperativa de Producción Agropecuaria), enmarcadas dentro de la misma. En la Tabla 1 se muestra la ubicación geográfica de las diferentes fincas.

TABLA 1. 

Sitios donde se desarrolló el trabajo y ubicación geográfica

SitioUbicación (coordenadas)
latitud Nortelongitud Oeste
UBPC Héroes de Yaguajay, finca IBERIA.220 45’ 436”0820 32’ 848”
CPA Países Nórdicos finca 2, Fregat 8.220 50’ 06.24”0820 28’ 02.45”
UBPC Héroes de Bolivia. Máquina Morenita 1220 43’ 53.8”0820 29’ 17.7”
CPA, Waldo Díaz, máquina “La Gloria”220 47’ 25,0”820 29’ 06,5”
CPA, Waldo Díaz, máquina ¨El Triunfo¨220 46’ 55,4”820 28’ 59,4”.
CPA, Niceto Pérez, máquina Progreso 5.220 48 52.2”0820 31’ 50.12”
CPA Amistad Cuba Países Nórdicos, máquina Monona220 49’ 12.1”82 28’ 0.7”

Los suelos predominantes en el territorio se corresponden con el tipo Ferralítico rojo, representado por los Subtipos Compactados (47%). Estos suelos tradicionalmente han estado sometidos a un uso agrícola intenso sin una óptica conservacionista, por lo que han experimentado un proceso de degradación (principalmente compactación) que ha afectado en cierta medida su fertilidad y productividad (Instituto de Suelos, 1975, 1980, 1999).

La fuente de abasto superficial proviene del Complejo Hidráulico Pedroso Mampostón situado a 60 km al este de Güira y son distribuidas mediante una red de canales, embalses y tuberías soterradas para ser regadas por sistemas presurizados. Es un sistema complejo con más de 20 km de canales, 152 km de tuberías y un conjunto de técnicas mecanizadas, cuya infraestructura y recursos para lograr la eficiencia del proyecto no está completa. En toda Güira existen 57 máquinas de pivote central, numerosos sistemas portátiles de menos de 15 ha, y gran parte de las fincas de los pequeños productores con áreas menores de 10 ha regadas por técnicas de riego por surcos. Toda la zona está situada sobre un acuífero cársico sobreexplotado y abierto al mar, presenta graves síntomas de contaminación debido a la intrusión salina (Jaimez, 2014).

Las máquinas evaluadas pertenecen a las marcas URAPIVOT, Valley Irrigation, Valley Standard, las características aparecen en la tabla 2. Como se puede observar las fuentes de abasto varían entre subterránea y superficial, el mayor porciento es de agua subterránea. Las longitudes varían de 268 m (4 torres) hasta 470 m (9 torres), la mayoría de las máquinas poseen emisores Super Spray menos Progreso 5 que presenta del tipo Nelson.

Las pruebas de campo se realizaron con el objetivo de determinar el patrón de distribución del riego con los emisores instalados y espaciados a 2 m a lo largo de las máquinas. La norma utilizada fue la (NC ISO 11545, 2009). Para colectar el agua se colocaron pluviómetros en línea recta, separados a 3 m entre sí.

TABLA 2. 

Características técnicas de la maquinas evaluadas

Tipo de máquinaLongitud total (m)Fuente de abasto.área bruta (ha)Número de TorresTipos de emisores instalados
URAPIVOT (UBPC Héroes de Yaguajay, finca IBERIA.)340pozo36,76Super Spray
Valley Irrigation (CPA Países Nórdicos finca 2, Fregat 8.)268,25pozo22,804Super Spray
Valley Standard, (UBPC Héroes de Bolivia. Morenita 1)310Embalse regulador Cuba-Jamaica30,66Super Spray
Valley standart (CPA, Waldo Díaz, El Triunfo)470,3pozo70,29Super Spray
Valley standart, CPA, Waldo Díaz, máquina ¨La Gloria¨.438,5pozo618Super Spray
Valley standart, CPA, Niceto Pérez máquina ¨Progreso 5¨.315pozo24,165Spray Nelson D 3000
Valley.CPA Amistad Cuba Países Nórdicos, máquina Monona416,9pozo55,18Super spray

Se midió la velocidad del viento cada 15 minutos con un anemómetro. Para la determinación de la calidad del agua con que se riega se aplicó la norma cubana NC 10-48 (2014) “Calidad del agua para preservar el suelo-especificaciones”. Se tomaron valores de conductividad eléctrica y pH durante la evaluación.

Materiales utilizados:

  • Pluviómetros (114), área de captación (68,52 cm2).

  • Cinta métrica de 50 m y de 2 m.

  • Cronómetro.

  • Manómetros calibrados.

  • Probeta de 250 mL con precisión de 2 mL.

  • Anemómetro portátil (AM-4203).

  • Pie de Rey.

  • Conductimetro (WTW 3310-2CA308) y potenciómetro (WTW 3110-2AA112).

Indicadores determinados:

Coeficiente de uniformidad de Heermann y Hein 1968):

donde:

n

- número de colectores;

Ci

- cantidad recogida por el colector (con i variando entre 1 y n);

Di

- área regada por el colector i o distancia del centro del pivote al colector i;

Mc

- media ponderada de las cantidades recogidas por los n colectores.

Coeficiente de uniformidad de variación según Bremond y Molle (1995):

Uniformidad de distribución (25%):

Porcentajes de Área regada (Alfonso y Romero, 2000; Tarjuelo, 2005).

Área Regada Adecuadamente (ARA): basada en la lámina que está dentro del rango del 10% por encima y por debajo de la lámina media.

Área Regada Excesivamente (ARE): basada en la lámina que está por encima del 110% de la lámina media.

Área Regada Insuficientemente (ARI): basada en la lámina que está por debajo del 90% de la lámina media.

Como se puede observar en la tabla 3 la conductividad eléctrica varió de 0,590 dS/m a 1,130 dS/m, para este tipo de suelo (Ferralítico rojo, Subtipo compactado) se clasifica de categoría II, presentando ligeras o moderadas restricciones para su uso. Para la aplicación en estos suelos requieren labores agrotécnicas específicas a sus propiedades que permitan contrarrestar el efecto degradativo acumulativo del uso de dichas aguas. El pH varió de 7,1 a 7,9, por lo que se encuentra en el rango permisible para el riego (4,8 a 8,3).

TABLA 3. 

Resultados de la evaluación de la calidad del agua

SitioParámetros
Conductividad eléctrica (dS/m)pHTemperatura del agua (oC)
UBPC Héroes de Yaguajay, finca IBERIA0,8807,427,3
CPA Países Nórdicos finca 2, Fregat 80,6007,427
UBPC Héroes de Bolivia. Máquina Morenita 10,5907,4827
CPA, Waldo Díaz, máquina ¨La Gloria.0,9207,128,9
CPA, Waldo Díaz, máquina ¨El Triunfo0,7607,6626,6
CPA, Niceto Pérez, máquina Progreso 50,6727,3926
CPA Amistad Cuba Países Nórdicos, máquina Monona1,137,927

En la Tabla 4 se muestran los resultados de las evaluaciones realizadas. El coeficiente de uniformidad de Hermann y Hein (CUh-h) varió de 66,02 % (máquina Finca Iberia) a 78,8 % (CP máquina Progreso 5). Según Tarjuelo (2005); Placeres et al. (2013) y Hassan (2015), estos valores se clasifican como malos, indicando que la parcela está mal regada.

La uniformidad de distribución (UD25%), que representa el porcentaje de la lámina media del 25% del área menos regada, varió de 60,01 a 73,90%, considerándose elevado.

En cuanto al Coeficiente de uniformidad de variación (CUV), los valores alcanzaron un rango de 46,29 a 71,87%. Este parámetro estadístico, según Bremond y Molle (1995); Jiménes et al. (2010); El-Wahed et al. ( 2015), está basado en el coeficiente de variación, por lo que es más sensible a las variaciones extremas de lámina recogida por los colectores que el Coeficiente de Uniformidad. De modo general podemos observar que la velocidad del viento media durante las pruebas varió de 1,7 m/s a 5,3 m/s, valores que quizás hayan influido en los parámetros medidos.

TABLA 4. 

Parámetros técnicos de calidad del riego

SitioLámina media obtenida (mm)Coeficiente uniformidad Heermann y Hein (%)Coeficiente Uniformidad de variación Bremond y Molle (%)Uniformidad de distribución. (UD25%)Velocidad media del viento. (m/s)
UBPC Héroes de Yaguajay, finca IBERIA.19,9866,0246,2960,641,7
CPA Países Nórdicos finca 2, Fregat 8.39,1069,2162,7862,113,7
UBPC Héroes de Bolivia. Máquina Morenita 116,427465,2754,804,0
CPA, Waldo Díaz, máquina ¨La Gloria¨.17,7777,4768,7960,014,71
CPA, Waldo Díaz, máquina ¨El Triunfo¨18,9377,6667,0973,903,35
CPA, Niceto Pérez, máquina Progreso 5.15,9478,871,8770,885,3
CPA Amistad Cuba Países Nórdicos, máquina Monona19,1276,0869,6062,873,3

Como se puede observar en la Tabla 5, el área regada insuficientemente alcanzó el valor más elevado (36,14 %) en comparación con la excesiva y la adecuada, por lo que se está aplicando una lámina por debajo del 90% de la media, sobre todo en los últimos tramos de la máquina, como se muestra en la figura 4. El área regada adecuada solo alcanza un valor medio de 35,9 %.

TABLA 5. 

Distribución del porciento de áreas regadas (Adecuada, Insuficiente y Excesiva)

SitioÁrea Regada Adecuada (%)Área Regada Excesiva (%)Área Regada insuficiente (%)
UBPC Héroes de Yaguajay, finca IBERIA.262747
CPA Países Nórdicos finca 2, Fregat 8.253441
UBPC Héroes de Bolivia. Máquina Morenita 1362935
CPA, Waldo Díaz, máquina ¨La Gloria¨.412732
CPA, Waldo Díaz, máquina ¨El Triunfo¨452233
CPA, Niceto Pérez, máquina Progreso 5.412831
CPA Amistad Cuba Países Nórdicos, máquina Monona372934
Promedio35,92836,14

Esto resultados obtenidos están asociados a la mala distribución de la lámina de agua en las máquinas de riego evaluadas (Figura 1), con picos de valores muy alejados al inicio y bajos en los tramos finales.

Figuras 1. 

Distribución de la lámina a lo largo de las máquinas (A-G).

Según los resultados obtenidos y las observaciones realizadas durante las pruebas ejecutadas en las diferentes máquinas se realizó un plan de medidas con vista a mejorar la situación existente.

UBPC Héroes de Yaguajay, Finca IBERIA

  • Sustituir el temporizador porcentual (timer), que es el elemento que determina la velocidad de avance del equipo controlando el tiempo de funcionamiento del motor de la última torre y a su vez la lámina de agua a aplicar en cada riego. Este solo llega hasta el 50%, cuando debe llegar a un valor máximo de 100%.

  • Ubicar las boquillas y reguladores de flujo según la carta de distribución recomendada por el IAgric para mejorar la distribución del agua a través de toda la máquina.

  • Eliminar salideros en las uniones de tuberías que provocan encharcamientos en el campo.

CPA Países Nórdicos Finca 2, Fregat 8

  • Ubicar las boquillas y reguladores de flujo según la carta de distribución recomendada por el IAgric para mejorar la distribución del agua a través de toda la máquina.

  • Ajustar la estructura de la máquina ya que se encuentra desbalanceada.

UBPC Héroes de Bolivia. Máquina Morenita 1

  • Ubicar las boquillas y reguladores de flujo según la carta de distribución recomendada por el IAgric para mejorar la distribución del agua a través de toda la máquina. La mala distribución existente puede provocar en el área la formación de anillos de crecimiento insuficiente del cultivo en tramos entre torres. En unos casos debido a que la lámina es superior por salideros y en otros la lámina es inferior por tupiciones y boquillas mal ubicadas.

CPA, Niceto Pérez, máquina. Progreso 5

  • Eliminar salideros en las uniones de tuberías que provocan encharcamientos en el campo y a la vez un coeficiente de uniformidad por debajo de 79%.

CPA, Waldo Díaz, máquina ¨El Triunfo¨

  • Eliminar los salideros en bajantes y manguitos de las torres.

  • Realizar la explotación del riego a partir del ajuste de los nuevos parámetros de la máquina.

CPA, Waldo Díaz, máquina ¨La Gloria¨

  • Realizar la explotación del riego a partir del ajuste de los nuevos parámetros explotativos de la máquina

  • Eliminar los salideros en bajantes y manguitos de las torres.

CPA Amistad Cuba Países Nórdicos, máquina Monona

  • Colocar las boquillas y reguladores de presión según se plantea en la Carta de distribución de boquillas de la máquina.

  • Determinar la velocidad máxima en la última torre para ajustar la carta ajustar la carta técnica del manejo del riego.

Teniendo en cuenta las restricciones en el uso del agua para riego y la baja disponibilidad de tan importante recurso en el municipio de Güira de Melena, la utilización de máquinas de pivote central es una solución adecuada. No obstante, debido a los años de explotación de las mismas se requiere de una evaluación frecuente para conocer y precisar los parámetros de explotación que permitan mejorar la gestión del riego. Considerando que estos sistemas de riego se utilizan fundamentalmente para el riego de la papa, disponer de coeficientes de uniformidad elevados garantiza que el mayor porcentaje del área reciba la norma bruta planificada, lo que incide directamente en la obtención de rendimientos aceptables.

Las maquinas evaluadas presentan coeficientes de uniformada bajo, entre 66,02 % y 78,88 %, los que se clasifican de malos.

En la EAP Güira de Melena las máquinas de pivote central tienen más de 14 años de explotación por tanto se requieren hacer inversiones en piezas de repuesto que permitan mejorar su estado técnico.

Con la finalidad de mejorar los parámetros técnicos-explotativos de los sistemas evaluados aplicar el plan de medidas propuesto en el presente trabajo.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo forma parte de los resultados del Proyecto 2: “Fortalecimiento de Capacidades para la Coordinación de Información y los Sistemas de Monitoreo/MST en Áreas con Problemas de Manejo de los Recursos Hídricos”, del Programa de Asociación de País (CPP/OP 15, Country Pilot Partnership) sobre Manejo Sostenible de Tierras PIMS (3005) en Apoyo al Programa Nacional de Lucha Contra la Desertificación y la Sequía en Cuba, como donante el Fondo para el Medio Ambiente Mundial (GEF), Implementadores: ONU Ambiente y PNUD, Ejecutor: Agencia de Medio Ambiente, Agencia Técnica de Colaboración: FAO y con la participación de diversas instituciones nacionales. Muchas gracias por el valioso apoyo a la investigación.

 

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NOTAS

La mención de marcas comerciales de equipos, instrumentos o materiales específicos obedece a propósitos de identificación, no existiendo ningún compromiso promocional con relación a los mismos, ni por los autores ni por el editor.

 

 

 

 

Reinaldo Cun González, Inv. Auxiliar, Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola, Boyeros, La Habana. Cuba. e-mail: dptoriego3@iagric.cu

Felicita González Robaina, Inv. Titular Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola (IAgric), Boyeros, La Habana, Cuba, e-mail: dptoambiente4@iagric.cu

Enrique Cisneros Zayas, Inv. Titular Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola (IAgric), Boyeros, La Habana, Cuba, e-mail: dptoriego1@iagric.cu

Zenén Placeres Miranda, Especialista Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola, Boyeros, La Habana. Cuba. e-mail: dptoriego11@iagric.cu

Andy Lago Salazar, Especialista Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola, Boyeros, La Habana. Cuba. e-mail: dptoriego3@iagric.cu

Abelardo Sánchez, Especialista Instituto de Investigaciones de Ingeniería Agrícola, Boyeros, La Habana. Cuba. e-mail: dptoriego3@iagric.cu

Martha Paula Ricardo Calzadilla, Inv. Instituto de Investigaciones de Ingeniera Agrcola (IAgric), Boyeros, La Habana, Cuba, e-mail: proyecto2op15@iagric.cu

Los autores de este trabajo declaran no presentar conflicto de intereses.

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