MICROEMPRENDIMIENTOS
 

Necesidades de agua de los cultivos

El conocimiento de la demanda hídrica de los cultivos de un área y su relación con la probabilidad de oferta pluviométrica natural, es necesario para establecer las necesidades de riego suplementario.

A los fines del cálculo son necesarios:

  • Consumo del cultivo durante todo el ciclo
  • Consumo diario durante los períodos críticos
  • Cuantificación del déficit (1) y (2)
  • Probabilidad de ocurrencia de los déficit (1) y (2)
  • Estimación de pérdidas

Estas determinaciones tienen poca variación a nivel de región. Puede decirse, en términos generales, que las diferencias son apenas apreciables en radios de 100 km y a veces aún más respecto de un sitio experimental donde son realizadas. La determinación de estas variables demanda años de estudio y requiere de recursos, estructura e instrumental específicos. Están disponibles en Estaciones Experimentales, Universidades, etc. y no son realizados, habitualmente, a nivel de predio.

Las determinaciones (3) y (4) se realizan sobre la base de información meteorológica 
pre existente en el área de interés.
En la zona maicera núcleo argentina, en uno de cada dos años, el déficit hídrico es, para el cultivo de maíz, superior a 50 mm, alcanzando, en años secos valores superiores a los 200 mm.
A los fines prácticos puede considerarse valida, una necesidad de aporte medio de agua a ser aplicada mediante riego, de 100, 150 y 100 mm para los cultivos de trigo, maíz y soja respectivamente. 

El riego y el suelo

Cada suelo tiene distinta capacidad para almacenar agua útil. El agua útil (AU) es aquella que está disponible para las plantas. Se halla entre un límite máximo que es la mayor cantidad de agua que puede ser retenida por el suelo y un límite mínimo, por debajo del cual el cultivo no puede consumir agua.
La máxima cantidad de agua que un suelo es capaz de retener se llama capacidad de campo, o convencionalmente, drainage uper limit (DUL).

A medida que ese suelo pierde agua, alcanza un punto característico de cada suelo, por debajo del cual la planta no es capaz de tomar agua y que se llama punto de marchitez permanente o lower limit (LOL).
Agua útil, en consecuencia, es la contenida entre los niveles DUL y LOL. La planta estará, sin embargo, libre de estrés hídrico cuando el nivel de agua disponible se encuentre por sobre el 40 - hídrico cuando el nivel de agua disponible se encuentre por sobre el 40 - 60 % del agua útil.
Un ejemplo (Horizonte A, suelo Argiudol, serie Pergamino)
DUL = 36.28 %
LOL = 14.99 %
AU = DUL - LOL = 36.28 % - 14.99 % = 21.29 %
40 % AU = 0.4 x (21.29 %) + 14.99 (%) = 23.51 %

En este caso, el contenido de agua del suelo deberá ser superior al 23.51 %, a los fines de evitar estrés al cultivo.
Los parámetros que a continuación se detallan:

  • Capacidad de almacenaje de agua
  • Capacidad de campo (CC) o drainage uper limit (DUL)
  • Punto de marchitez permanente (PMP) o lower limit (LOL)
  • Valor RAS (relación de adsorción sodio : calcio - magnesio)

Son determinaciones que se realizan mediante muestreo de campo y análisis de laboratorio.

  • Capacidad de infiltración para distintos estados de carga hídrica del perfil y magnitud de escurrimiento, se determinan mediante ensayos a campo en lotes representativos de cada situación.

Información sobre todos estos parámetros está, al menos parcialmente, disponible para grandes áreas. Determinaciones a nivel de predio brindarán información de mayor precisión, mas ajustada a la situación particular.

Caudal y energía disponibles

Definida la viabilidad de la práctica de riego y la magnitud del aporte hídrico necesario, en el área bajo estudio, pueden calcularse el caudal y la potencia del motor necesario para su bombeo.

1- Caudal => Q (m3/h) 

Q = sup (ha) x lamina (mm/día) x 10 m3/ha mm
                     tiempo de riego (h/día)

Ejemplo 1

Q = 30 ha x 7 mm/día x 10 m3/ha mm = 90 m3/h
                       10 h/día

La lámina de riego tiene un límite inferior igual o cercano al consumo diario máximo del cultivo en el período crítico, p.e. 7 mm/día, y un límite superior condicionado por la velocidad de infiltración del suelo de referencia.
Esta información, en su conjunto, puede además condicionar el sistema de riego y, en consecuencia, las pautas de manejo.

2- Potencia del motor => Ne (HP)

Previamente es necesario calcular la altura manométrica total (HMT)

HMT = dif de altura + pérdidas + presión

Ejemplo

nivel dinámico  42 m
rozamiento de subida 3 m
desnivel terreno 3 m
rozamiento tubos distr 10 m
presión deseada  35 m
HMT  93 m

Las pérdidas se estiman con tablas estandarizadas:

- Nomograma para la determinación de pérdidas de carga
- Pérdidas de carga
- Pérdidas por fricción

Y finalmente, a los efectos de calcular la energía requerida para el bombeo:

Ne = Q x HMT x 1.1
           2.7 x 75 (%)

Ejemplo 2

Ne = 90 x 93 x 1.1 = 46 HP
         2.7 x 75 (%)

Para las condiciones propuestas, diferencia de nivel calculada, pérdidas estimadas y presión deseada, el motor requerirá una potencia mínima de aprox. 50 HP.

Sistemas de riego

El riego por surcos
Es la alternativa más antigua, aún tiene vigencia y se sigue perfeccionando. El agua se distribuye en las cabeceras en forma gravitacional a través de mangas flexibles o caños rígidos. Es una alternativa de relativo bajo costo aunque demanda mano de obra y la eficiencia es baja. El uso de válvulas de caudal discontinuo mejora la eficiencia de este sistema de riego.

El riego por aspersión
El riego por aspersión comenzó a desarrollarse a principios del siglo XX y surge con la necesidad de regar nuevas superficies que por características topográficas no podían ser regadas por surcos o inundación .
Este sistema tiene como ventaja la fácil operación, adaptación a las características del terreno, alta eficiencia, economía del agua, posibilidad de adaptar la intensidad de la precipitación al tipo de suelo, entre otras.

Pivote central
Es un sistema automatizado integrado por un brazo regador que gira sobre un punto describiendo un círculo regado.
Este sistema realiza una distribución del agua muy uniforme y eficiente, tiene muy bajo requerimiento de mano de obra y energía, aunque demanda una inversión inicial alta.

La longitud media de los tramos de tubería es de alrededor de 50 metros para una altura máxima (tubería de conducción del agua) de 5 a 6 metros, dejando una altura libre de 3 a 4 metros para cultivos como maíz. La conexión entre tramos se realiza por medio de una junta de tramo articulada y flexible tal que permite sortear desniveles de terreno del orden del 20 %. Una prolongación final de 25 metros permite aumentar sensiblemente la superficie, incluyendo alternativamente, un cañón terminal con motor eléctrico de sobrepresión.
A pesar de su apariencia simple, estos sistemas responden a reglas rigurosas de construcción. El principio mismo del pivote central hace que el conjunto de elementos se desplacen simultáneamente describiendo un círculo al mismo tiempo. La distancia y la superficie regada dependen del radio del círculo y los caudales de los aspersores cercanos a la base son inferiores a los del extremo. La pluviometría a lo largo del equipo es la misma, incrementándose la intensidad desde el centro hacia la periferia.

El movimiento de traslación se efectúa por medio de motores eléctricos ubicados en cada torre. Conectados a reductores, requieren una potencia de 0.7 - 1.5 HP para una velocidad de avance de 2 a 3 m / min.
La tobera determina el caudal pero no interviene en la calidad del riego. Esta depende de la elección correcta del aspersor. Se debe tener presente el caudal necesario, la presión disponible y el tamaño de las gotas de la pulverización. Los sprinckler clásicos son aún utilizados pero los modernos, como el caso del "Rotador", compuesto por una hélice frenada por un baño de silicona, aseguran una pluviometría homogénea a presiones muy bajas (0,7 a 1,5 bar).

Equipos de avance frontal
Son, en su estructura, muy similares al pivote central pero, a diferencia de el que gira sobre un punto, estos equipos avanzan frontalmente, distribuyen el agua uniformemente - igual intensidad - y se alimentan de hidrantes colocados a lo largo de su recorrido (lo mas frecuente en la región) o de canales en zonas sin pendiente.

Enrollador automático o cañón autopropulsado
Es un cañón alimentado por una manguera flexible que se enrolla y desenrolla montada sobre un chasis.
Una turbina hidraúlica acciona el sistema y un mecanismo de trasmisión variable hace girar el carretel y desplaza el aspersor.
Existen modelos que poseen un sistema hidraúlico para bajar las ruedas para el traslado del equipo y levantarlas para la posición de trabajo, permitiendo de este modo que apoye todo el chasis, dándole mayor estabilidad durante la operación del riego.

Enrolladores automáticos con barra de baja presión
Estos equipos son una variante del sistema anterior que reemplaza al cañón por un ala regadora de baja presión, de longitud variable y altura regulable.
La disminución en la presión operativa del equipo representa un aumento en la eficiencia de aplicación y un ahorro de energía.

Equipo de aspersión de traslado manual
También llamados "equipos paperos", esta compuestos por una tubería principal y alas regadoras con aspersores móviles. El movimiento de los conductos es manual: una vez regada una superficie se desarma el ala y se transporta a la franja vecina y así sucesivamente hasta completar el área bajo riego. 

Algunas consideraciones adicionales

En sistemas de aspersión, cualquiera sea el equipo utilizado, es importante destacar que existen factores que afectan la distribución del agua.

Presión

Cada aspersor funciona dentro de un rango de presión dentro del cual se optimizan distribución, eficiencia y desgaste. Dentro de ese rango, a mayor presión mejor distribución.

Viento

Los rangos de velocidad de viento son:

- 0.0 - 1.0 m/s condición sin viento.
- 1.0 - 2.5 m/s condición de viento medio.
- 2.5 - 4.0 m/s condición de viento fuerte.
-      > 4.0 m/s condición de viento muy fuerte. La aspersión no es recomendable.

Cuanto mayor es la tasa de aspersión, mayor es la resistencia al viento.
El viento desmejora eficiencia y distribución por lo que es conveniente regar en horas sin viento o por la noche. De lo contrario menor espaciamiento entre aspersores y mayor diámetro de boquillas, observando capacidad de infiltración del suelo, moderan esa limitación.
El tipo y características del aspersor, tanto como su espaciamiento y superposición, también influyen en la calidad de la distribución.

Relación diámetro / caudal

El diámetro de la tubería conductora del agua está en relación directa con el caudal. Por ejemplo, un diámetro de 110 mm posee un caudal máximo de 100.000 l / h. La velocidad ideal de circulación está en el orden de 1 a 2 m / segundo y cualquier aumento de dicha velocidad produce importantes pérdidas de carga. Una velocidad de 2 m / s produce una pérdida de carga de 0.35 bar / 100 m, y para 5 m / s se eleva a 2 bar / 100 m.
A velocidades elevadas hay vibraciones y riesgo de roturas.

Características comparativas de los sistemas de riego

 Característica

Gravitacional
por surcos

Aspersión
traslado man.

Cañón
autopropulsado

Pivote o avance frontal

Costo de equipamiento

Bajo

Medio

Alto

Alto

Requerimiento de mano de obra

Alta

Media- Alta

Media-Baja

Baja

Posibilidad de traslados muy distantes

Si

Si

Si

No

Consumo en potencia

Bajo

Bajo

Alto

Bajo

Eficiencia del riego

Baja

Media

Media

Alta

Cuando y cuanto regar

Manejo de los cultivos y del riego

Con la aplicación de riego suplementario surge la necesidad de programar los riegos, definiendo el momento de riego y la lámina de agua a aplicar, a fin de aumentar la eficiencia del agua, conservar el recurso suelo, reducir la contaminación de los acuíferos y el costo de producción. La conducción del cultivo debe también ajustarse en función de las expectativas de rendimiento.
Es así que deben elegirse las mejores condiciones para el cultivo y aplicar fertilizantes en cantidades que respondan a los rendimientos esperados para evitar que cualquiera de estos factores se convierta en una limitante no deseada.
Desde el punto de vista hídrico, un cultivar alcanzara su potencial cuando tenga disponible toda el agua que necesite y el cultivo se desarrolle en óptimas condiciones de manejo.
A partir de allí se elegirá la estrategia de conducción de riego adecuada a cada situación:

a- Proveer la totalidad del agua faltante, a fin de lograr rendimientos cercanos a los potenciales.
b- Prestar atención a los períodos críticos del cultivo, aquellos con mayor impacto sobre la producción.
c- Proveer solo una alícuota del agua faltante, independientemente de la magnitud del déficit, particularmente necesario cuando hay severas limitaciones de calidad de agua.

Las opciones (b) y ( c) permiten utilizar el equipo de riego en una mayor superficie, regando varios cultivos durante el mismo ciclo agrícola.
Cuando el objetivo es optimizar la producción, se elige proveer la totalidad del agua faltante, durante todo el período de un cultivo, es decir el suelo dispone de agua útil en forma permanente.
La respuesta de los cultivos al agregado de insumos no responde a un patrón lineal donde iguales incrementos de insumo se corresponden con iguales incrementos de rendimiento, sino a un patrón de respuesta diferente donde los incrementos de rendimiento son progresivamente menores.

Como consecuencia de este comportamiento, la eficiencia de uso del agua es baja cuando se elige optimizar la producción.
Es por esa razón, que la estrategia de regar en los momentos críticos del cultivo es la alternativa mayormente aceptada.
Floración y llenado de grano son estados fisiológicos de la planta donde, la falta de agua resulta en muy sensibles pérdidas de rendimiento.
En trigo a partir de espiga a 1 cm, en maíz desde 8va hoja y en soja desde formación de grano, resultan los momentos más adecuados para regar, cuando el objetivo es optimizar el uso y costo del agua aplicada.

Estudios realizados en la EEA Pergamino mostraron (a) el cultivo de trigo respondió al riego a partir del 30 % de consumo de agua útil medida a 60 cm de profundidad; (b) el cultivo de maíz respondió a partir del 30 % de consumo de agua útil medida a 80 cm de profundidad y (c) en soja la mayor eficiencia fue encontrada con riegos en el período de fructificación, a partir de R4 (escala de Fehr).
Riegos aplicados en momentos críticos del cultivo tienen como inmediata consecuencia mayor eficiencia en el uso de agua, en términos de grano producido por cantidad de agua, menor agregado de sales al suelo y mejor uso de los equipos de riego.

En este sentido, la disponibilidad de los equipos es posible incrementarla mediante el uso compartido, aprovechando las ventajas de una región que hace posible la siembra de varios cultivos con necesidades críticas de agua no coincidentes o que pueden ser diferidas mediante prácticas de manejo.

Fuente: INTA Pergamino

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