Revista Científica UDO Agrícola Volumen 5.
Número 1. Año 2005. Páginas: 88-95
Distribución de agua en un sistema de microaspersión sobre un ultisol
cultivado con Lima Tahití en el estado
Monagas, Venezuela
Distribution of the water for a
microsprinkler system on an ultisol
cultivated with Tahití Lime in the
Francisco Salcedo1, Renny Barrios1*, Moraima García1 y Tomás Váldez2
1Instituto Nacional de Investigaciones
Agrícolas (INIA). San Agustín de
RESUMEN
Con la finalidad de evaluar el comportamiento de un
sistema de microaspersión en la distribución espacial
de la lámina de agua aplicada y su distribución sobre el suelo, se realizaron
determinaciones en cinco lotes de lima Tahití (Citrus latifolia Tanaka) sembrado sobre
suelos ultisoles en la zona de Oritupano,
Municipio Maturín del estado Monagas. Para captar la lámina de agua aplicada se
colocaron 45 pluviómetros a ambos lados de la línea de distribución ubicados
dentro del área correspondiente a tres plantas sobre una cuadrícula de
Palabras Clave: Uniformidad, lámina de agua, humedad, suelo, densidad
aparente, porosidad.
ABSTRACT
With the purpose of
evaluate the behaviour of a microsprinkler system in
the spatial distribution of the depth of applied water and their space
distribution in the soil, determinations in five lots Tahiti (Citrus latifolia Tanaka)were
carried out field on Ultisol soils in the area of Oritupano, municipality of Maturín,
of the Monagas state. To collect the volume of applied water 45 pluviometers at both sides of the distribution pipelines
were placed inside the area corresponding to three plants on a grid of
Key Words: Uniformity, water depth, humidity, soil, bulk
density, porosity.
INTRODUCCIÓN
El
objetivo fundamental de un sistema de riego es garantizar las mejores
condiciones de utilización del agua y el óptimo aprovechamiento por parte de la
planta, lo cual se logra a través de la aplicación del agua en las cantidades
necesarias, de una manera oportuna y homogénea en el suelo, de acuerdo a los
requerimientos de la planta.
En
los sistemas de microaspersión, el agua es aplicada
sobre una superficie limitada del terreno en forma pulverizada y se desplaza en
el suelo en función de tres factores fundamentales: a) las propiedades y
características del perfil físico del suelo; b) el volumen de agua aplicado y
c) el caudal del emisor (Gispert y García, 1994).
Los
sistemas de riego presurizados se caracterizan por algún grado de desuniformidad en la aplicación de agua. Potencialmente,
esta falta de uniformidad en la aplicación puede afectar el rendimiento de la cosecha
y eficiencia de uso de agua, lo que ha sido demostrado por diferentes
investigadores (Warrick y Gardner, 1983; Letey et al.,
1984; Montovani et
al., 1995; Li, 1998).
La
mayoría de los sistemas de riego por aspersión requieren un valor mínimo de uniformidad
de distribución de agua de 80% (Keller y Bliesner, 1990). La uniformidad de irrigación por microaspersión normalmente es cuantificada por el
coeficiente de uniformidad propuesto por Christiansen
(Christiansen, 1942):
Haman et al (1997) señalan que los bajos
coeficientes de uniformidad en sistemas de microirrigación
se deben a numerosos factores, tales
como:
- La selección inadecuada de diámetros de
tubería de entrega (tubería principal, secundaria y/o laterales).
- La selección inadecuada de emisores para
la microirrigación.
- El traslape inadecuado de emisores.
- Los efectos del viento en los
emisores.
- Los cambios en los componentes del
sistema con tiempo (disminución de eficiencia de la bomba, fallas en la
regulación de presión, desgaste de boquillas, entre otros).
- Obstrucción de boquilla del emisor.
- Alteraciones en la presión de operación.
La
forma y dimensiones del volumen de suelo húmedo dependen de las propiedades y
características del perfil físico del suelo (Gispert
y García, 1994) y del volumen de agua aplicado, caudal del emisor, contenido de
agua presente en el suelo al inicio de la irrigación y topografía del terreno (Roth, 1974; Goldberg, et al, 1976; Farshi,
1979). A medida que aumenta el caudal del emisor el desplazamiento horizontal y
vertical del frente de humedad crecen de forma más rápida al inicio del riego y
de forma más atenuada a medida que aumenta el tiempo de aplicación (Gispert y García, 1999).
Las
raíces del cultivo, en un sistema de micro-irrigación, ocupan una disposición
tridimensional más o menos densa que, generalmente, coincide con la
distribución volumétrica de la humedad generada por un emisor en el suelo (Goode et al.,
1978; Levin et
al., 1979; Willoughb y Cockroft,
1974), de allí se deriva la importancia que a nivel fisiológico y de nutrición
hídrica puede ejercer el volumen húmedo del suelo.
El
coeficiente de Uniformidad de Chistiansen (Christiansen, 1942) es un buen indicador para expresar la
distribución del agua aplicada por emisores sobre una superficie, pero resulta
insuficiente para hacer inferencias acerca de la distribución en el perfil del
suelo y para cuantificar la influencia en el rendimiento de
El
presente trabajo tuvo como objetivos estudiar la uniformidad de aplicación y la
distribución espacial del agua aplicada por un sistema de microaspersión
en una plantación de lima Tahití (Citrus
latifolia, Tanaka), tomando en consideración las
características de diseño del sistema de riego y las propiedades físicas del
suelo.
MATERIALES
Y MÉTODOS
El
trabajo se realizó durante la época seca (meses de enero a mayo) del año 2004
en la finca “Las Piñas de Oritupano” ubicada al oeste
del estado Monagas en los límites con el estado Anzoátegui, con coordenadas: LN 09º33’23’’ y LW 63º35’02’’ y una altitud
de
El
sistema de microaspersión cubre un área de
Para
la evaluación del sistema de microaspersión se
seleccionaron cinco (5) lotes de riego distribuidos en diferentes áreas a fin
de establecer el comportamiento diferencial de los mismos en función de las
pérdidas de carga. En general, estos lotes presentaron suelos con condiciones
similares, por lo que las diferencias encontradas entre los lotes fueron
atribuidos al funcionamiento del sistema de riego. Los lotes considerados
fueron los siguientes:
|
Lote |
A8 |
B7 |
A6 |
A2 |
A2 |
|
Hidrante |
4 |
4 |
4 |
4 |
1 |
Luego de determinar las longitudes y diámetros de
tuberías conductoras de agua hasta los hidrantes de las tuberías portaemisores, se
calcularon las pérdidas de carga nominales de acuerdo a la fórmula de Darcy-Weisbach (Darcy, 1857)
descrita a continuación:
Uniformidad de riego y
distribución espacial de la lámina de agua de riego aplicada
La uniformidad del sistema de microaspersión
fue calculado a través del coeficiente de Uniformidad de Chistiansen (Christiansen, 1942)
a partir de la recolección del agua en pluviómetros.
Se seleccionó el área
correspondiente a tres (3) plantas de lima (8 x
Una
vez iniciado el período de evaluación, se descubrieron los aspersores y se
colocaron dos pluviómetros fuera del área del ensayo con 100 mililitros de agua
para determinar el volumen de agua perdido por evaporación.
Al finalizar la prueba de 90 minutos
de duración, los aspersores se cubrieron nuevamente y se midieron los volúmenes
recogidos en los pluviómetros dentro del área de la evaluación y se corrigieron
las lecturas según la evaporación medida. Los datos fueron organizados de
acuerdo a su distribución espacial en coordenadas este – norte y se procedió a
la creación de mapas de contorno a través de programa Surfer®
(Golden Software Inc., 1994) utilizando el sistema de interpolación de kriging.
Uniformidad de distribución
y distribución espacial de la humedad del suelo
La
uniformidad de distribución se determinó a través del coeficiente de
uniformidad de distribución (DU) desarrollado por el Servicio de Conservación
de Suelos del Departamento de Agricultura de los EE.UU. a partir del contenido
de humedad del suelo, para lo cual se tomaron 45 puntos de muestreo ubicados en
cuadrículas de
Los datos fueron organizados de
acuerdo a su distribución espacial en coordenadas este – norte y se procedió a
la creación de mapas de contorno a través de programa Surfer®
(Golden Software Inc., 1994) utilizando el sistema de interpolación de kriging.
Determinación de
propiedades físicas del suelo
Dentro del área de evaluación se
tomaron 4 muestras por cada lote evaluado, con el fin de determinar en el
laboratorio la densidad aparente y la porosidad del suelo a través de muestras
inalteradas tomadas con un barreno tipo Uhland, con
cilindros alrededor de 100 cm3 de volumen a una profundidad entre 0
y
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Pérdidas de carga
El cálculo de las pérdidas de carga nominales arrojó
valores diferentes para cada uno de los lotes analizados, con un rango de
variación entre 23,0 mca y 47,3 mca
de pérdida de carga desde el cabezal del sistema hasta el hidrante de
distribución. En el cuadro 1 se presenta la distribución de tuberías de acuerdo
al diámetro y las pérdidas de carga nominales asociadas, según la longitud y el
caudal que fluye a través del tramo de riego.
|
Cuadro 1. Tuberías de
distribución y pérdidas de carga nominales de cinco lotes de lima Tahití
regados por microaspersión en la finca “Las Piñas
de Oritupano”. 2004. |
||||||||||
|
Lote |
Hidrante |
Tubería |
Tubería |
Tubería |
Tubería |
Perdida de carga total (mca) |
||||
|
Longitud (m) |
Perdida de carga (mca) |
Longitud (m) |
Perdida de carga (mca) |
Longitud (m) |
Perdida de carga (mca) |
Longitud (m) |
Perdida de carga (mca) |
|||
|
A8 |
4 |
40 |
3,2 |
0 |
0 |
154 |
2,0 |
580 |
17,8 |
23,0 |
|
B7 |
4 |
1100 |
24,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
70 |
2,2 |
26,7 |
|
A6 |
4 |
1206 |
26,7 |
108 |
0,6 |
0 |
0 |
200 |
6, 1 |
33,4 |
|
A2 |
4 |
1058 |
23,6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
640 |
19,6 |
43,2 |
|
A2 |
1 |
1206 |
26,7 |
108 |
0,6 |
116 |
0,4 |
640 |
19,6 |
47,3 |
|
* Pérdidas de carga calculadas
de acuerdo a la fórmula de Darcy – Weisbach |
||||||||||
Las mayores pérdidas de carga correspondieron a los
hidrantes del lote A2, los cuales se encuentran más alejados del cabezal de
riego. Cabe destacar que los hidrantes de distribución no cuentan con una
válvula reguladora de presión para uniformizar la carga en las tuberías portaemisores, por lo cual existe una fuente de variación
importante al momento de evaluar el comportamiento de los diferentes lotes en
estudio, ya que la descarga de los emisores depende de la presión de operación,
siendo más afectados los dos hidrantes mencionados anteriormente. Esta
situación refleja fallas en el diseño del sistema de riego de acuerdo a los
criterios señalados por Haman et al. (1997),
ya que las mayores pérdidas de carga se produjeron debido a la gran longitud de
la tubería de conducción de
Uniformidad de Riego
La uniformidad del sistema de microaspersión
se ubicó por debajo de los límites aceptables,
según los parámetros de Keller y Bliesner
(1990) para sistemas de aspersión, lo cual es un reflejo de la situación
descrita anteriormente. En el cuadro 2 se señala la uniformidad del sistema de microaspersión de acuerdo al coeficiente de Christiansen, evidenciando que en todos los casos los
valores estuvieron por debajo de 6%, lo cual refleja una gran desuniformidad en la distribución del agua.
|
Cuadro 2. Uniformidad del
riego en cinco lotes de lima Tahití regados por microaspersión
en la finca “Las Piñas de Oritupano”. 2004. |
||
|
Lote |
Coeficiente de Uniformidad |
Uniformidad de Distribución |
|
A8 – H4 |
5,7 |
23,4 |
|
B7 – H4 |
4,4 |
13,2 |
|
A6 – H4 |
5,3 |
10,6 |
|
A2 – H4 |
3,8 |
10,7 |
|
A2 – H1 |
4,3 |
11,4 |
La uniformidad de distribución del agua en el suelo
también se encuentra por debajo de los límites aceptables, pero es ligeramente
superior al coeficiente de uniformidad, lo cual se justifica por la
redistribución del agua a través del perfil, tanto en el sentido horizontal
como en el sentido vertical, por efecto de la acción ejercida por la matriz del
suelo y por
Barrios et al. (2003) señalan
que existen limitaciones para utilizar las evaluaciones tradicionales de
uniformidad de riego en cultivos permanentes y proponen la evaluación de la
distribución espacial como una manera de estimar la forma y dimensiones del volumen
de suelo humedecido, lo cual puede resultar de mayor utilidad en función de la
distribución de raíces del cultivo.
Distribución espacial de la
lámina aplicada y de la humedad del suelo
La
figura 1 muestra la distribución espacial lámina aplicada y de la humedad del
suelo en cada uno de los lotes evaluados. En ellas se evidencia un
comportamiento diferencial de la distribución de humedad por parte del sistema
de riego, donde los lotes B7 y A8 son las que muestran la mejor distribución,
tanto de la lámina de agua aplicada como de la humedad en el suelo, mientras
que el lote A2 fue el que mostró el comportamiento más pobre. En el caso de los
lotes B7 y A8 se observó la sobreposición entre el
agua aplicada por los emisores de
Figura 1. Distribución espacial lámina aplicada
(1A) y de la humedad del suelo (1B) en cinco lotes de lima Tahití regados por microaspersión
en la finca “Las Piñas de Oritupano”. 2004.
Este
comportamiento guarda estrecha relación con las pérdidas de carga señaladas
anteriormente y ratifican las deficiencias de diseño del sistema de microaspersión. La falta de regulación en las presiones de
entradas en las tuberías portaemisores afectó
significativamente las descargas de los microaspersores,
con lo cual no se cumple con el principio básico de diseño, de una máxima
variación permisible de perdida de carga
del 10% en la tubería portaemisores.
En
los lotes A6 y A2 no se observó un solapamiento claro entre el agua aplicada
por los emisores, siendo el caso más crítico el correspondiente al hidrante 4
del lote A2 donde no ocurrió ningún solapamiento y el agua fue concentrada en
un diámetro inferior a tres metros. Estos resultados corroboran la baja
eficiencia del sistema de riego en el aporte de agua a la planta, lo cual
implica deficiencias en la nutrición hídrica en las etapas críticas del
cultivo.
Propiedades Físicas de
Suelos
Las
determinaciones de las propiedades físicas del suelo dentro de los diferentes
lotes mostraron valores similares y dentro de los rangos aceptables de acuerdo
al tipo de suelo (Cuadro 3). Los valores de densidad aparente variaron entre
1,35 y 1,41 Mg/ha, con diferencias atribuidas a ligeras variaciones en la
distribución de tamaño de partículas donde los valores más bajos corresponde a
los suelos más arcillosos.
|
Cuadro 3.
Propiedades físicas del suelo en cinco lotes de lima Tahití regados por microaspersión en la finca “Las Piñas de Oritupano”. 2004. |
|||
|
Lote - Hidrante |
Densidad aparente (Mg/ha) |
Porosidad total (%) |
Macroporosidad (%) |
|
B7 - H4 |
1,41 |
52,0 |
10,7 |
|
A8 - H4 |
1,41 |
40,0 |
9,5 |
|
A6 - H4 |
1,40 |
42,3 |
11,6 |
|
A2 - H4 |
1,35 |
45,9 |
12,4 |
|
A2 - H1 |
1,38 |
41,0 |
9,7 |
En lo
referente a la porosidad del suelo, los valores también se ubicaron dentro de
rangos normales, lo cual indica que no existen limitantes en el suelo para la
distribución del agua de riego y que la forma de distribución del agua en la
superficie y en la subsuperficie dependió exclusivamente
de las características de aplicación del agua por parte de sistema de microaspersión.
CONCLUSIONES
·
Existe un
comportamiento diferencial de los lotes de riego dependiendo de su ubicación con
respecto al cabezal de riego, observándose grandes variaciones en las pérdidas
de carga nominales que resultaron ser el principal factor de desuniformidad del sistema de microaspersión.
·
La uniformidad de
aplicación y de distribución del agua de riego estuvo por debajo de los límites
aceptables, reflejando una baja eficiencia del sistema de microaspersión,
la cual no fue afectada por las propiedades del suelo.
·
El estudio de la
distribución espacial del agua aplicada por el sistema de riego y de su distribución
en el suelo resulta de gran utilidad y de fácil entendimiento en el manejo de
sistemas de riego localizado, ya que permite asociar a localización de los
emisores, la ubicación de la planta regada y el volumen de suelo humedecido.
LITERATURA CITADA
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Página diseñada por Prof. Jesús Rafael Méndez Natera
TABLA DE CONTENIDO DE LA REVISTA
CIENTÍFICA UDO AGRÍCOLA
