EDICION 2005
Natan r. la_fertilizacion_combinada_con_el_riego
INDICE
Página
AGRADECIMIENTOS 2
INTRODUCCION 3
CAPITULO 1 - Ventajas y limitaciones 4
CAPITULO 2 - Criterios de selección del equipo 7
CAPITULO 3 - Equipo de inyección 10
CAPITULO 4 - Equipo de seguridad 33
CAPITULO 5 - Manejo de la quimigación 41
CAPITULO 6 - Calidad del agua y su influencia en la
quimigación
50
CAPITULO 7 - Criterios para la clasificación de fertilizantes
usados en fertigación
54
CAPITULO 8 - Ubicación del equipo 60
CAPITULO 9 - Programa de la fertigación 61
APENDICE - Tablas - Definiciones - Ecuaciones 73
LISTA DE SIMBOLOS 79
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AGRADECIMIENTOS
- A mi familia, por su apoyo y paciencia.
- Al equipo de CINADCO en Shefayim.
- Al Ing. Moshe Sneh, Ex Director del Departamento de Riego y Suelos del
Servicio de Extensión por leer este documento y aportar observaciones y
correcciones.
- Al Dr. Albert Avidan, por leer el documento y aportar sus valiosas
observaciones.
- Al Ing. Dan Sheuer, por sus invalorables observaciones y apoyo.
- A la Ing. Evelyn Rosenthal y al Ing. Yossy Spinoza por leer el documento y
aportar correcciones.
- A todas las compañías comerciales por su apoyo
- A la Sociedad para la Transferencia de Tecnología (Haigud), por su apoyo
logístico y financiero.
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INTRODUCCION
El término “quimiriego” es empleado para describir el proceso por el cuál se inyecta
en el sistema de riego una gama de productos químicos, con el propósito de
distribuirlos en forma homogénea en el suelo junto con el agua de riego.
Se usan otros términos para describir la aplicación de ciertas sustancias específicas
a través del sistema de riego, todos con el sufijo “gación”, indicando el tipo de
material aplicado. Por ejemplo, la aplicación de fertilizantes se denomina fertigación,
la aplicación de fungicidas fungigación, la aplicación de insecticidas, insectigación, la
aplicación de herbicidas herbigación, etc. La quimigación incluye además la
inyección de cloro, ácidos y otras sustancias que cumplen la función de tratar el
sistema de riego, cuando se requiere de su mantenimiento.
Los beneficios del quimiriego incluyen la aplicación económica, la posibilidad de
aplicar los diferentes productos en forma frecuente, uniforme, según los
requerimientos del cultivo, reduciendo los riesgos de compactación del suelo, daño
mecánico al cultivo, etc.
La fertigación permite mayor flexibilidad en la aplicación de los fertilizantes
comparado con los métodos tradicionales, debido a que permite que el fertilizante
sea aplicado en cualquier momento durante el riego. Además, la fertigación se
adapta a todos los sistemas presurizados conocidos, aspersión, goteo,
microaspersión, pivote central, etc. El método se adapta a los requerimientos del
productor, tanto desde el punto de vista económico, como desde el de ingeniería,
con muchas ventajas comparado con los métodos tradicionales.
Se han desarrollado muchos accesorios para el control de la quimigación lo que hace
que el proceso sea más eficiente. Estos accesorios se hacen cada vez más
sofisticados y especializados, lo que obliga a aumentar el nivel de la mano de obra
que opera estos sistemas junto con el conocimiento requerido para su
funcionamiento.
Teniendo en cuenta estas observaciones se ha escrito esta publicación con el fin
que sea de provecho para aquellos que deseen emplear esta tecnología.
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CAPITULO 1
Ventajas y Limitaciones
Los beneficios de aplicar los fertilizantes y otras sustancias químicas a través del
sistema de riego son ampliamente reconocidos.
Ventajas
Mayor eficiencia:
Mejor distribución y mayor uniformidad en la aplicación de los materiales como
consecuencia de ser aplicados disueltos en el agua de riego;
Cada planta en el campo recibe los nutrientes en forma exacta;
La penetración al suelo es mejor y más rápida;
La posibilidad de dividir la dosis anual de los fertilizantes en muchas porciones,
de esta manera se incrementa la disponibilidad de los nutrientes;
Las pérdidas de nutrientes desde la superficie del suelo serán inferiores, por
ejemplo, las pérdidas de nitrógeno por volatilización;
La posibilidad de adaptar la nutrición a las distintas etapas del desarrollo
fenológico del cultivo, como la floración, cuajado, crecimiento vegetativo, etc.,
La fertigación permite aplicar los nutrientes según las necesidades del cultivo,
posibilitando modificar la relación entre ellos;
La posibilidad de dividir la dosis recomendada en pequeñas porciones puede
reducir la cantidad total de fertilizantes aplicados en un tercio;
En sistemas de riego por goteo, debido a que el sistema moja una pequeña
porción del terreno solamente, la fertigación constituye una obligación.
Control y dosificación:
Se pueden aplicar cantidades exactas de fertilizante a través de sistemas de
control automáticos, según un programa pre-establecido;
Existe la posibilidad de controlar el proceso en forma absoluta, lo que permite la
aplicación de micronutrientes a través del sistema de riego. Los micronutrientes
son sustancias caras y, por medio de la aplicación continua y repetida en
pequeñas porciones durante un periodo de tiempo prolongado, se puede
incrementar la disponibilidad de los mismos en forma significativa, especialmente
en suelos marginales. Este tratamiento puede reemplazar las aplicaciones
foliares;
La fertigación se adapta fácilmente a sistemas de control de riego automáticos,
lo que incrementa la exactitud.
Control de profundidad y momento de aplicación:
Las frecuentes aplicaciones en pequeñas dosis evita la pérdida de fertilizantes;
Esta reducción en las pérdidas se debe a una reducción de la lixiviación por
efecto de fuertes lluvias por debajo del sistema radicular de la planta. En muchas
zonas tropicales, se practica la fertigación con este objetivo únicamente;
Existen situaciones en las cuales, dependiendo del tipo de suelo, fertilizante y
cultivo, es importante aplicar el fertilizante hacia el final del ciclo de riego, para
evitar la lixiviación;
La fertigación permite mantener un nivel nutritivo adecuado en suelos pobres,
con baja capacidad de retención de nutrientes, posibilitando el cultivo en suelos
marginales;
Además, la posibilidad de controlar la profundidad y el momento de aplicación
evita que sustancias químicas contaminen las aguas subterráneas.
4
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Ahorro de mano de obra y comodidad:
La operación de los sistemas es rápida y cómoda;
La quimigación ahorra mano de obra y energía;
No se necesita maquinaria especial para la aplicación de los fertilizantes;
Una sola persona puede operar todo el sistema desde un cabezal.
Compactación del suelo:
No se necesita conducir tractores que arrastren aparatos pesados para la
dispersión de los fertilizantes;
Se evitan los daños de compactación de suelos, lo que incrementa los
rendimientos.
Otras aplicaciones:
La aplicación de otras sustancias químicas a través del sistema de riego
constituye otra ventaja.
Limitaciones y precauciones
Toxicidad:
Muchos sistemas de riego están ligados a sistemas de agua potable. El agua
que contiene sustancias químicas no debe ser bebida por seres humanos ni por
animales. Es importante advertir en forma visible tanto a los trabajadores como a
los transeúntes del peligro de beber de esta fuente de agua. Asimismo es
necesario que una fuente de agua potable esté disponible.
Contaminación de aguas subterráneas:
Lo que antes fue mencionado como una ventaja, puede constituirse en una
limitación, cuando no se emplean sistemas exactos de monitoreo del riego,
debido a que el exceso de agua conteniendo sustancias químicas puede llegar a
las aguas subterráneas.
Adaptabilidad del fertilizante:
La fertigación exige el uso de fertilizantes líquidos, o sólidos solubles. Los
fertilizantes que no sean fácilmente solubles, no se adaptan a esta tecnología.
Interacciones entre las sustancias inyectadas y el agua de riego:
Todas las sustancias a inyectar en el sistema de riego deben ser evaluadas para
determinar si causarán alguna reacción química indeseada. Por ejemplo, las
fuentes comunes de cloro son agentes oxidantes, lo que causa la precipitación
de carbonato de calcio y de magnesio, al igual que la de óxidos de hierro
(herrumbre), etc.;
Los fertilizantes fosfatados, tales como super-fosfato pueden reaccionar con el
calcio presente en el agua de riego y precipitar;
Muchos fertilizantes causan un incremento en el pH del agua de riego, lo que
aumenta el riesgo de las precipitaciones.
Peligro de corrosión:
La corrosión de los componentes del sistema puede ser un problema serio.
Todas las partes que entran en contacto con soluciones concentradas y/o con
sustancias químicas inyectadas, deben estar hechas de materiales resistentes a
la corrosión, con el fin de reducir al mínimo la misma;
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Tanto el sistema de inyección como el de riego, deben ser lavados
cuidadosamente después de cada inyección (no con ácidos ni cloro). Todos los
fertilizantes son corrosivos hasta cierto punto.
Requerimientos de seguridad:
Muchos fertilizantes causan una reacción ácida fuerte, razón por la cual es
necesario tomar las debidas precauciones en su manejo;
El equipo de quimigación debe estar equipado con un dispositivo de prevención
de flujo hacia atrás. Este dispositivo tiene un doble propósito: previene el flujo del
agua de riego en sentido inverso con o sin sustancias químicas, y quiebra el
sifonaje hacia atrás que pueda ocurrir si el sistema falla o se cierra.
Inversión inicial elevada:
Se requieren muchos accesorios para el quimiriego, razón por la cual la
inversión inicial es alta.
Se requiere un funcionamiento correcto de todos los componentes del sistema:
Si uno de los componentes del sistema no está operando correctamente, el
proceso no está funcionando apropiadamente;
Dependemos del correcto funcionamiento del sistema.
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CAPITULO 2
Criterios de selección del equipo
El equipo usado para el quimiriego es producido en diferentes tipos y modelos,
difiriendo en sus propiedades, con ventajas, limitaciones y precios diversos.
Por otro lado, las condiciones y requerimientos pueden diferir de un lugar a otro. Por
lo tanto, es muy importante sopesar cuidadosamente todos los factores antes de
tomar una decisión.
Los factores a tener en cuenta son los siguientes:
Descarga del inyector
Conocer la capacidad de inyección del inyector es muy importante para poder
calcular el volumen de solución a inyectar en el sistema de riego durante un tiempo
determinado. Para calcularlo usamos la siguiente Ecuación No
1 (1):
ECUACION No
1
q = A * Df / t
Donde:
q = Descarga del inyector [litros/hectárea]
A = Area [ hectáreas ]
Df = Dosis fertilizante [litros/hectárea ]
t = Duración de la fertilización [horas ]
Ejemplo 1
Queremos aplicar una dosis de fertilizante (Df) de 150 l/ha de una solución
fertilizante a una parcela de 2.5 ha (A). La fertigación durará tres horas (t), por lo
tanto la descarga del inyector será:
q = 2.5 ha * 150 lt/ha / 3 h = 125 l/h
Cálculo de capacidad del tanque
El volumen mínimo de solución fertilizante en el tanque para fertilizar durante un solo
turno de riego, se calcula por medio de la siguiente Ecuación No
2 (2):
ECUACION No
2
V = Df * A
Donde:
V = Volumen [ litros ]
Df = Dosis fertilizante [ litros/ hectárea ]
A = Area [ hectáreas ]
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Ejemplo 2
¿Cuál será el mínimo volumen de tanque requerido (Tv) para fertigar una parcela de
0.5 ha (A), si queremos aplicar 200 litros de solución por hectárea (Df)?
Tv = 200 l/ha * 0.5 ha = 100 l
Confiabilidad y exactitud
Es importante asegurarse que el equipo opere en la forma deseada, sin necesidad
que el operador intervenga.
Operación
Se debe entrenar al operador debido a la complejidad y sofisticación de parte del
nuevo equipo.
Energía
Se necesita una fuente de energía para poder inyectar. Esta energía puede ser
hidráulica, es decir suministrada por la presión del sistema de riego, eléctrica o ser
suministrada por un motor de combustión interna. La elección dependerá del precio y
disponibilidad.
Tasa de dilución o concentración de solución fertilizante
Se trata de la relación (en porcentaje) entre el volumen de la solución fertilizante
concentrada y el volumen total de la solución final, calculada por medio de la
siguiente Ecuación No
3 (3).
ECUACION No
3
Fc(%) = 100 * q / (q * Q)
Donde:
Fc(%) = Concentración de la solución fertilizante
en el sistema de riego [ % ]
q = Descarga del inyector [ litros/hora ]
Q = Descarga del sistema de riego [ m³/hora ]
Ejemplo 3
100 litros de un fertilizante líquido (q) en 1.9 m³/h de agua (Q) constituyen una tasa
de dilución de:
Fc = 100 * 100 l /h ( 100 l/h * 1.9 l m³/hora ) = 52.6 %
El equipo seleccionado debe cumplir con esta tasa de dilución
Adaptabilidad a la automatización
El equipo seleccionado debe incluir la opción de ser automatizado en el futuro
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Otras aplicaciones
El equipo puede ser usado para otras aplicaciones tales como inyección de ácidos
para tratar el sistema de riego y evitar precipitaciones que tapan los emisores.
Garantía y servicio
Es importante considerar la garantía y el tipo de servicio suministrados por el
fabricante y/o distribuidor local, la disponibilidad de repuestos, etc.
Estandares
Es necesario asegurarse que todos los accesorios sean producidos por fabricantes
confiables, supervisados por instituciones acreditadas que operen bajo estándares
reconocidos.
Experiencia de campo
Es esencial que el equipo seleccionado tenga abundante experiencia en el campo.
Precio
Este se expresa como el gasto anual basado en el costo de adquisición,
mantenimiento y vida útil del equipo.
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CAPITULO 3
Equipo de inyección
La aplicación de fertilizantes a través del sistema de riego presurizado requiere la
inyección de una solución fertilizante al sistema siendo necesario superar la presión
de la red. Para lograr este objetivo existen diversos enfoques:
Gradiente de presión o sistema de tanque: una parte del flujo de la tubería
principal es desviado hacia el tanque, el que puede o no contener una bolsa
para disolver la sustancia química contenida en él.
Succión producida por el principio Venturi: una constricción en el flujo con
una entrada específica y una salida hacia la tubería, crean un vacío producido
por un incremento en la velocidad del flujo de agua a través de la constricción.
Inyección por medio de un motor hidráulico: producido por la energía del
agua de riego.
Equipo de fertigación y su ubicación en el cabezal de riego
1 – Ubicación del equipo
El equipo que inyecta la solución en el sistema (tanque fertilizante, inyector Venturi,
o bomba), debe ser colocado más allá de la válvula volumétrica y antes del filtro.
Figura 1. Representación esquemática de un cabezal de riego incluyendo una bomba
hidráulica y un tanque fertilizante.
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2 – Equipo de inyección
Elección del inyector:
Con el fin de poder escoger en forma apropiada el inyector y el tanque fertilizante, es
necesario tomar en cuenta los siguientes factores:
el tipo de sistema de riego;
el cultivo;
la tasa de flujo del sistema de riego;
la tasa de inyección;
el tipo de sustancia química a inyectar;
determinar si la quimigación se llevará a cabo en forma proporcional o por
volumen;
la fuente de energía;
la duración de la operación;
las expectativas de expansión;
consideraciones de seguridad;
Algunos de estos factores fueron discutidos en el Capítulo 2.
Sistema de tanque fertilizante
El principio de operación incluye una válvula estranguladora, que obliga a que parte
del agua que fluye por la tubería principal sea desviada hacia el tanque fertilizante.
Figura 2. Tanque fertilizante
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El tanque fertilizante va conectado paralelamente a la tubería principal en forma de
ojal. Los materiales usados para la construcción del tanque, sus accesorios, y su
misma instalación, deben ser tales que permitan la operación del sistema en forma
segura bajo la presión de la tubería principal. La desviación de una parte del flujo es
obtenida por medio de un gradiente de presión de 0.1 – 0.2 atm. El agua de riego
entra al tanque a través de un tubo de 1/2 a 3/8” de diámetro, el que llega casi al
fondo. Se puede llenar el tanque con un fertilizante sólido, soluble, o con una
solución disuelta previamente, cerrándolo herméticamente. Existe otro tubo que sale
del tanque retornando al tubo principal, después de la válvula estranguladora. El
agua de riego entra en el tanque y se mezcla con la sustancia química/fertilizante
sólida que se encuentra en el mismo, fluyendo luego de regreso al tubo principal.
Cuanto mayor sea el gradiente de presión formado por la válvula estranguladora,
mayor será la tasa de inyección (Tabla 1).
Tabla 1. Tasa de inyección a través de un tanque fertilizante en función del
gradiente de presión y del diámetro de los tubos de entrada y de salida
Diámetro del tubo D = ½” D= 3
/8”
Gradiente de presión [atm] Tasa de inyección [ lt/h ]
0.1 660 320
0.2 990 500
0.3 1200 650
0.4 1350 760
0.5 1500 850
0.6 1650 940
0.7 1800 1030
Durante el proceso de fertigación, la concentración de la solución fertilizante dentro
del tanque disminuye gradualmente, debido a que se diluye con el agua. Si el
fertilizante que se encuentra en el tanque está en forma sólida, la concentración
permanece más o menos constante siempre y cuando haya fertilizante sólido en el
tanque.
La duración de la fertigación depende del volumen del tanque y de su descarga. Esta
se puede calcular por medio de la siguiente ecuación:
ECUACION No
4
t = 4 * Tv / q
Donde:
t = duración de la fertigación [ horas ]
Tv = volumen del tanque [ litros ]
q = descarga del tanque [ litros/hora ] ( Ver Tabla 1)
Esta ecuación se basa en el siguiente principio:
Cuatro volúmenes de agua de riego tienen que pasar a través del tanque para
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trasladar toda la solución fertilizante al sistema de riego.
Ejemplo 4
Si el volumen del tanque (Tv) es de 120 litros, entonces:
4 * 120 = 480 litros de agua serán necesarios para inyectar un 95% de la solución
fertilizante en el sistema de riego.
El agregado de un manómetro y de una pequeña válvula volumétrica permitirán el
ajuste del gradiente de presión y de la tasa de descarga para inyectar la solución
fertilizante en el tiempo establecido, según el principio descrito arriba.
El tanque debe ser lo suficientemente grande para contener un volumen de solución
suficiente para una operación.
Ventajas
Simplicidad en construcción y operación;
Costo relativamente bajo;
Amplia experiencia de campo. El equipo ha estado en uso por espacio de más
de 30 años;
No requiere una fuente de energía externa; emplea la misma energía del agua
de riego;
Es móvil y resistente a las fluctuaciones de la presión y de la descarga;
Permite una amplia tasa de dilución.
Limitaciones
Hay poco control sobre la tasa de inyección y sobre la concentración de la
sustancia química en el agua de riego;
Los materiales de construcción al igual que todos los accesorios y la instalación
deben permitir una operación segura del sistema a la presión del sistema;
Es necesario llenar el tanque cada vez que se va a regar;
Alto costo para tanques grandes;
La estrangulación causa pérdida de presión;
Todos los componentes del sistema que entran en contacto con la solución
inyectada deben estar hechos de materiales resistentes a la acción corrosiva
de las sustancias inyectadas;
Puede ser usado en sistemas automáticos sólo por medio de una válvula
dosificadora resistente a sustancias químicas con una salida electrónica.
Los tanques fertilizantes son fabricados en una amplia gama de tamaños estándar,
desde 60 hasta 220 litros, sin embargo es posible obtener más grandes.
Secuencia de operación
Las mangueras del desvío van conectadas a la tubería principal por medio de
dos válvulas pequeñas;
En caso de que se quiera mover el equipo de una parcela a otra, se instalan
conectores fácilmente desarmables;
Existen tres formas de llenar el tanque:
(a) directamente con una solución líquida;
(b) disolviendo fertilizantes sólidos previamente en un tanque
separado, filtrando la solución previo al llenado;
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(c) introduciendo fertilizante sólido en el tanque, asegurando la
disolución completa durante el turno de riego;
Se debe llenar el tanque completamente, de lo contrario existe el riesgo de que
el fertilizante no deje el tanque. Es necesario instalar en la entrada del tanque
un dispositivo que impida el flujo inverso del agua y evite la formación de vacío
que puede perturbar el flujo;
Cuando se abre el sistema de riego es necesario asegurarse que las válvulas
que están conectadas al tanque estén todavía cerradas y que la válvula
estranguladora esté completamente abierta;
Se abren las válvulas conectoras en forma simultánea junto con el cierre
gradual de la válvula estranguladora, monitoreando simultáneamente el
gradiente de presión con un manómetro, hasta alcanzar el gradiente deseado.
El inyector Venturi
Este inyector opera en base al principio Venturi, o sea que una constricción en el
flujo con una entrada específica y un diseño de salida, instalado en la tubería, crea
un vacío producto del incremento en la velocidad a través de la constricción.
La tasa de inyección, que puede ser alcanzada por un Venturi, depende del
gradiente de presión que lo atraviesa. Este gradiente oscila entre 5 y 75%, según el
diseño del Venturi.
Figura 3: Caracterización de un inyector Venturi
Ventajas
No requiere una fuente externa de energía para operar, utiliza la energía del
sistema de riego;
Opera en forma muy simple, carece de partes móviles, mínima depreciación, y
casi nunca sufre desperfectos;
Se adapta a tasas de inyección de hasta 2 metros cúbicos/hora, lo que permite
la quimigación central de áreas grandes;
Su costo es relativamente reducido comparado con inyectores similares;
Se puede succionar la solución de un tanque abierto;
Es liviano y fácil de transportar;
Fácil de instalar;
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Se conecta fácilmente a sistemas computarizados (se adecua a todo tipo de
automatización), con una válvula volumétrica resistente a sustancias químicas
y una salida electrónica;
Mantiene constante la concentración de nutrientes en el agua de riego;
Es resistente a materiales corrosivos.
Limitaciones
Grandes pérdidas de presión. Muchos modelos pierden un tercio de la presión
de entrada por lo menos. Para sistemas de baja presión, tales como
microaspersión y goteo, puede no haber suficiente presión para operar el
Venturi;
Las variaciones de presión afectan la tasa de inyección de los inyectores
Venturi. En este caso se recomienda instalar una bomba buster a la entrada del
mismo;
Cada modelo tiene un rango de operación limitado;
Se necesita una descarga mínima de agua que atraviese el inyector para que el
principio se succión Venturi funcione. Esta tasa mínima de descarga varía con la
presión de entrada.
De todo esto se puede concluir que para aprovechar las ventajas que ofrece el
inyector Venturi, se deben cumplir varias condiciones:
Debe haber suficiente presión para que el Venturi pueda operar;
Es necesario asegurar una presión constante, lo que se puede lograr de varias
maneras.
Los Venturi son construidos con materiales resistentes a las sustancias químicas
usadas en la quimigación, tales como cobre, plástico o acero inoxidable. Se fabrican
en diversos diámetros, desde 3/8” hasta 2”. Vienen con distintos grados de
sofisticación y precio dependiendo del fabricante.
Caracterización del inyector Venturi
Para poder escoger el modelo adecuado, es importante definir sus propiedades:
El rango de presión en la entrada. Cada modelo tiene un rango de presión
óptimo especificado por el fabricante;
Pérdidas de presión. El gradiente entre la entrada y la salida (P1 – P3) se
expresa en porcentaje de la presión de entrada. Para cada modelo, se debe
llegar a un gradiente mínimo determinado para que haya succión. En la mayoría
de los modelos este gradiente es de 1/3 de la presión de entrada. Sin embargo,
existen algunos que pierden hasta un 50%. Ultimamente, se han desarrollado
los modelos bi-fásicos que pierden un 10% aproximadamente de presión. La
pérdida de carga varía con el gradiente de presión de entrada.
Figura 4. Principio de operación del Venturi
La tasa de succión se expresa en litros por hora. Esta depende de la presión
de entrada, la pérdida de carga y el tamaño de la constricción. La tasa de
succión puede ser regulada por medio de varios accesorios (restrictores);
Rango de flujo de agua. La presión de entrada y la boquilla (la que puede ser
reemplazada en algunos modelos por otras de distinto diámetro), afecta el flujo
del agua a través del inyector. El fabricante define el rango de operación. Se
requiere una tasa mínima de flujo que atraviese el inyector para iniciar la
succión.
El fabricante publica todos los datos pertinentes al inyector en forma de tablas y
cuadros, al igual que recomendaciones para su instalación, operación y
mantenimiento.
Existe un amplio rango de tasas de succión, desde 2 hasta 2000 l/h (modelos
Netafim). Cada inyector tiene una presión mínima de presión para su óptima
operación, la que varía de 14 a 98 metros (con mangueras de succión de 12 mm de
diámetro).
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Tipos de inyectores Venturi
Venturi simple: Incluye el modelo básico solamente, sin accesorios adicionales.
Figura 5. Inyectores Venturi simples
La manguera de suministro del tanque hacia el Venturi debe incluir una válvula de
cheque de cierre rápido automática para evitar el flujo inverso de regreso al tanque.
Esta válvula debe estar ubicada al lado de la entrada del Venturi. La manguera de
suministro debe contener, además, una válvula solenoide normalmente cerrada,
funcional ligada a un sistema de cierre, o una válvula hidráulica, normalmente
cerrada, que sólo se abre cuando el tubo de agua está debidamente presurizado
Figura 6. Instalación del inyector Venturi en línea
Modelo D (2” * 12)Modelo A (3/4” * 0.9), A (3/4” * 0.5)
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Los inyectores pueden ser instalados en línea (cuando la tasa de flujo en el sistema
es baja, o la pérdida de presión no es un problema), o en desvío.
Instalación en desvío. En este caso, se presenta una alternativa a colocar ambas
válvulas en la línea del tanque de suministro de la solución química, se usa un
desvío. Se instala una válvula de cheque en la línea de desvío inmediatamente antes
de la entrada al Venturi, e inmediatamente después de la salida del mismo, se
instala o una válvula solenoide normalmente cerrada, o una hidráulica.
Figura 7. Instalación de un inyector Venturi en un desvío alrededor de una válvula
estranguladora manual
Otra alternativa es instalar una bomba buster auxiliar en desvío hacia el Venturi. Esta
bomba debe estar conectada al sistema de cierre de la bomba de riego, de tal
manera que se cierre automáticamente cuando la bomba del sistema de riego se
detenga, o cuando la presión del agua baje a un punto en el que la distribución de la
solución química y/o del agua sea afectada en forma negativa. Este arreglo es muy
recomendado para su uso en invernaderos y en cultivos en sustrato.
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Figura 8. Inyector Venturi instalado en desvío y potenciado por una pequeña bomba
centrífuga
Existen muchos sistemas de desvío; alrededor del filtro, y del regulador de presión,
(el filtro contribuye al desarrollo del gradiente de presión creado por el regulador),
una válvula de estrangulamiento, o un regulador de presión.
Figura 9. Instalación de un inyector Venturi en desvío alrededor de un filtro y un
regulador de presión
Este método es empleado cuando el regulador de presión crea menos presión que el
gradiente mínimo necesario, necesitándose una reducción adicional, la que es
obtenida por medio del filtro.
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Este tipo de instalación combina la caída de presión en el filtro con la del regulador
de presión para operar el inyector. Este método es especialmente adecuado para
sistemas de riego por goteo. Es necesario asegurarse que la presión a continuación
sea suficiente para que el sistema de riego opere.
Figura 10. Instalación de un inyector Venturi en desvío alrededor de un regulador de
presión
Este método es usado cuando el regulador crea una caída de presión y ya no
quedan otros accesorios para lograrlo.
En todos los casos, se debe instalar el filtro al extremo de la manguera de succión,
dentro del tanque que contiene la solución. Generalmente el filtro tiene un diámetro
de 1/2 a 1”, y una malla de 120 mesh.
Se puede regular la tasa de succión en una de las siguientes formas: un orificio
medidor, un tornillo, cambiando las boquillas, una válvula de aguja y, en algunos
modelos de Netafim, se instalan goteros en el tubo de succión, que regulan la tasa
de succión.
Se recomienda chequear el tubo de succión periódicamente para asegurarse que no
esté obstruido. Si lo está, hay que limpiarlo. Se debe ubicar el inyector por encima
del tanque que contiene la solución, para evitar que la misma fluya hacia el sistema
de riego por gravedad.
La dosificación y regulación de los inyectores Venturi son similares a las de las
bombas inyectoras; ambas se discutirán en conjunto en el Capítulo 8.
Inyección por medio de bombas
El elemento que inyecta la solución es considerado el corazón de cualquier sistema
de quimiriego. Existen muchos tipos de dispositivos disponibles. Estos aparecen en
muchos modelos, calibres y materiales. Se pueden clasificar como activos, o sea
que requieren una fuente externa de energía, o pasivos, que no requieren una fuente
externa de energía.
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Los inyectores activos incluyen bombas de desplazamiento positivo, tales como las
de diafragma, pistón, etc. Todas funcionan por medio de una fuente externa de
energía.
Los tipos pasivos de inyectores dependen de la energía proveniente de la presión
del agua de riego para inyectar la solución en el sistema. Un ejemplo de inyector de
tipo pasivo es el Venturi, que fue descrito arriba.
Principio de operación
Se succiona la solución del tanque inyectándola al sistema de riego por medio de
una bomba, la que crea una presión más alta que la existente en el mismo sistema.
Las bombas deben ser de construcción áspera con componentes internos y externos
resistentes a las sustancias químicas, y de materiales anti-corrosivos. Las bombas
de inyección activa incluyen un dispositivo de desplazamiento como un diafragma,
pistón, etc. Las bombas de diafragma y de pistón son las más comunes en
quimigación, debido a su confiabilidad y exactitud. Su conexión a controladores
automáticos es relativamente simple. Las bombas de cilindro son bastante exactas
pero muy sensibles a la suciedad, precipitados y sustancias corrosivas. Las bombas
centrifugas son menos sensibles a la suciedad y relativamente baratas. Se usan
cuando se requiere una descarga alta de la solución fertilizante. Estas bombas son
inexactas a bajos niveles de inyección.
Las bombas de inyección pueden ser operadas tanto manualmente como
automáticamente. El tanque conteniendo la solución debe estar construido de
materiales resistentes a las soluciones químicas (generalmente plástico). Su
volumen varía desde unos cientos de litros hasta 10 metros cúbicos.
Ventajas generales
Las bombas de inyección presentan un amplio rango de descargas, lo que
permite obtener una concentración continua y uniforme en el agua de riego.
Esto es importante cuando se desea mantener una concentración constante
de la solución química en el agua de riego;
Las bombas de inyección permiten un control absoluto sobre el proceso de
inyección, incluyendo el momento de aplicación, lo que posibilita una
automatización completa;
Es posible quimiregar desde un punto central: un solo operador puede
controlar todo el proceso desde un punto central;
No hay pérdidas de presión en el sistema.
Limitaciones generales
La operación del equipo es relativamente complicada;
Costo inicial elevado comparado con el de otros sistemas (tanque fertilizante,
Venturi);
Sólo se pueden inyectar soluciones;
En el caso de de bombas que no sean hidráulicas, se requiere una fuente de
energía externa;
Si el flujo de agua cesa, la inyección puede continuar, especialmente en el
caso de que la bomba opere con energía externa.
21
Bombas hidráulicas
Las bombas hidráulicas son consideradas inyectores activos pese a que no usan
una fuente externa de energía. La fuente de energía está constituida por la incluida
en el sistema de riego.
El flujo de agua que activa el pistón constituye la fuente de energía que causa el
desplazamiento positivo de las bombas hidráulicas a pistón.
Se puede controlar en forma exacta la tasa de inyección. Muchos modelos permiten
tasas de inyección proporcionales al flujo de riego y a la presión en la tubería
principal.
La bomba opera dentro de un rango de presión definido por el fabricante. La
descarga depende de la presión del agua, sin embargo ésta puede ser regulada por
medio de diversos dispositivos. Si el flujo de agua cesa, la inyección se detendrá
inmediatamente. Estas bombas inyectoras han probado su eficiencia bajo
condiciones de campo, y son muy populares. Algunas expulsan el agua usada para
operarla, lo que requiere algún dispositivo para recuperar esa agua y reciclarla.
Bombas de diafragma
En la Figura 11 se presenta una bomba hidráulica de diafragma
Figura 11. Una bomba hidráulica de diafragma, modelo T.M.B. (250 l/h)
22
Principio de operación:
La bomba consiste de dos diafragmas ensamblados, uno superior y otro inferior,
conectados por un eje central vertical. Uno de estos diafragmas contiene tanto una
cámara de agua como una de solución, mientras que el otro consiste de una cámara
de agua solamente. El agua proveniente de la línea principal entra en las dos
cámaras simultáneamente – empujando el eje central e incrementando la presión de
la solución fertilizante hasta dos veces por encima de la presión en la línea principal.
El llenado y vaciado de ambas cámaras de agua es causado, según el tipo de
inyector, por la flexibilidad del diafragma, o por un resorte.
Durante el pulso hacia abajo, la solución entra en la bomba a través de la válvula de
cheque de succión, mientras que la válvula de cheque de suministro permanece
cerrada, de esta manera se evita el flujo inverso desde el sistema de riego hacia la
bomba. Durante el pulso hacia arriba, la válvula de cheque de suministro se abre y
así la solución es inyectada en el sistema de riego mientras que la válvula de cheque
de succión permanece cerrada, evitándose que la solución fluya hacia atrás al
tanque.
Para evitar que la solución sea succionada por gravedad hacia el sistema de riego,
se instala un quebrador de vacío.
Figura 12. Instalación de una bomba de diafragma en el campo
Ventajas
Las bombas de diafragma son más caras que las de pistón, sin embargo ofrecen
varias ventajas:
Tienen pocas partes móviles;
Pocas áreas de sus componentes están expuestas a las soluciones inyectadas.
Esto reduce el potencial de corrosión, desgaste y derrame, lo que disminuye
los costos de mantenimiento aumentando la seguridad al medio ambiente;
23
La tasa de inyección puede ser fácilmente ajustada durante la operación de la
bomba.
Las bombas de diafragma son fabricadas en diversos modelos, con tasas de
inyección oscilando entre 3 y 1200 l/h. La presión de operación oscila entre 2 y 8
atm. Las bombas de diafragma T.M.B. están diseñadas para descargas de 50, 250 y
600 litros/hora de solución, según el modelo (vea el Capítulo 9).
La relación entre el volumen de solución inyectada y el agua de drenaje es de 1:2
(por cada litro de solución inyectada, se expulsan dos litros de agua). No hay
pérdidas de presión en la línea principal y no se requiere estrangulamiento.
Se deben instalar dos filtros de 40 mesh, uno en la manguera de agua de operación,
y el otro en la entrada de la válvula de succión.
Dosificación y regulación:
Se usa una válvula reguladora, que controla el número de pulsos por minuto.
De esta manera se regula la concentración de la solución en el agua de riego;
midiendo el agua que opera la bomba desde la válvula reguladora con una
volumétrica que cierra después de que el volumen de agua pre-establecido ha
sido distribuido;
el volumen de solución a inyectar en el sistema puede ser medido a la salida del
tanque fertilizante;
se puede automatizar el sistema por medio de un micro-conmutador electrónico
adjunto a la bomba. Este dispositivo cuenta los pulsos, trasmitiendo la
información a la computadora de riego, la que los traduce a litros de solución
inyectada.
Figura 13. Curva de desempeño de la bomba de diafragma tipo T.M.B. de
250 l/h
24
Bombas de pistón
Las bombas de pistón están disponibles con cabeza de inyección simple y doble
presentando una gran variedad de rangos de inyección. Las bombas de pistón
requieren un sistema de riego a presión para activar el pistón. El agua de operación,
luego expulsada, es generalmente tres veces el volumen de la solución inyectada.
Uno de las bombas de pistón más populares es el modelo de Amiad.
Principio de operación.
El motor de tipo recíproco que se encuentra en el cilindro consiste de dos pistones y
de una válvula principal piloto. La bomba, que está ligada al cuerpo del motor,
succiona la solución del tanque inyectándola en la línea principal. El interruptor forma
parte integral de la unidad de cierre automático. Este cierra automáticamente la
operación de la bomba cuando el nivel de la solución baja por debajo de la cabeza
de succión. Se instalan dos válvulas de cheque en la línea de descarga, y una
tercera en la línea de entrada de la solución. Sus funciones consisten en evitar que
el agua de la línea principal fluya hacia el tanque y prevenir que la solución vuelva al
tanque.
Una válvula de liberación de aire es activada manualmente para ventilar el aire del
sistema, principalmente para iniciar la bomba. Si se crea un vacío en la línea
principal, debido a una interrupción en el suministro de agua, el balón que se
encuentra en la válvula de liberación de aire abrirá automáticamente la apertura de
escape y la línea se ventilará hacia la atmósfera. Cuando se instala la bomba por
debajo del tanque, se debe instalar una válvula de cheque anti-sifón. Estos arreglos
aseguran que no ocurra sifonamiento de la solución hacia la línea principal.
La cabeza de succión consiste de un plato redondo, pesado y de un filtro
conteniendo un balón de plástico.
Existen cuatro modelos de bombas de pistón:
1. Se instala la bomba por encima del nivel de la solución en el tanque
fertilizante mientras que la cabeza de succión se encuentra en el fondo del
tanque;
2. Se instala la bomba por debajo del nivel de la solución en el tanque
fertilizante, mientras que la succión se lleva a cabo desde el fondo del tanque,
a través de un filtro;
3. Un inyector duplex, compuesto por dos inyectores ensamblados en paralelo,
sobre un portador. Esta unidad ha sido desarrollada para inyectar grandes
volumenes de solución (100-700 l/h);
4. Bomba automática controlada por una computadora, o por un sistema de
control electrónico.
25
Figura 14. Representación esquemática de una bomba hidráulica de “Amiad”
instalada por encima del nivel de solución en el tanque (nivel de succión).
26
Figura 15. Representación esquemática de una bomba hidráulica de “Amiad”
instalada por debajo del nivel de solución en el tanque (succión por gravedad).
Figura 16. Representación esquemática de una bomba hidráulica tipo duplex de
“Amiad”.
27
28
Modelo Duplex (4-03)
El inyector duplex ha sido desarrollado con el fin de inyectar grandes volúmenes de
soluciones en el sistema de riego.
Pese a que el duplex está formado por dos unidades inyectoras tiene un solo motor,
una sola línea de alimentación y una salida de inyección.
Los accesorios para el duplex son los mismos que para el inyector estándar.
Figura 17. Representación esquemática de una bomba hidráulica automática
de “Amiad”.
Estas bombas inyectan 33 centímetros cúbicos de solución por pulso, siendo la tasa
de descarga de hasta 320 l/h, dependiendo de la presión del sistema de riego.
Figura 18. Volumen de solución inyectada en función de la presión del sistema para
una bomba tipo “Amiad” simple
Estas bombas operan en un rango de presión entre 0.5 y 8 bares (0.7 to 115 psi).
Comando, regulación y control:
Pese a que la descarga de la bomba depende de la presión del sistema, los
reguladores de flujo pueden regular la descarga. La tasa de flujo oscila entre
10 y 80 l/h, si se usan estos reguladores. Los reguladores de flujo van
colocados entre las dos secciones del conector en la manguera de inyección
de la solución;
una unidad tipo-succión provista de una válvula de cierre automática, que se
cierra cuando el nivel de la solución desciende por debajo de la base de la
cabeza de succión. En este caso, si se llena el contenedor de antemano con
el volumen de solución necesario, la unidad dejará de funcionar
automáticamente, cuando toda la solución ha sido inyectada;
cuando esto no es practicable (por ejemplo cuando hay que bombear de un
tanque grande), se puede instalar una válvula volumétrica sobre la manguera
de suministro de agua con el fin de activar la bomba, desde una válvula de
control manual ¾”. Esta debe ser colocada en forma exacta de tal manera que
pasen tres veces el volumen de solución requerida. El uso de reguladores de
flujo obvian esta alternativa;
operando manualmente el interruptor de cierre;
usando una válvula de cierre hidráulica en lugar de una unidad de cierre
automática. La válvula de cierre hidráulica es operada por la presión del agua
que puede ser iniciada electrónicamente, ya sea volumétricamente o en base
a tiempo.
Además, se puede transformar una bomba manual en automática, adheriendo un
trasmisor de pulsos. Este es un dispositivo electrónico, adherido al inyector cuya
función es convertir los pulsos en signos electrónicos. Por medio de este dispositivo,
la información relativa al volumen de solución inyectado en la línea principal puede
ser medida por un sistema de control electrónico. Los trasmisores pueden inyectar
pulsos de 33 cc, 100cc, 1 litro, 10 litros o un galón americano.
La válvula hidráulica (normalmente cerrada), tiene muchas aplicaciones para el
control de las soluciones, y el flujo del agua. El sistema de control está
completamente separado de la solución. Esto permite dosificar la inyección de
soluciones caras. La válvula normalmente cerrada asegura que en caso de que
ocurra un desperfecto en el sistema de control, o un daño al tubo de control, la
válvula permanecerá cerrada.
Bombas hidráulicas que no expulsan agua
No todas las bombas hidráulicas expulsan agua durante su operación. Hay bombas
hidráulicas que no expulsan el agua de operación operando con un motor hidráulico,
un pistón y una válvula cuya función es invertir la dirección del flujo, transfiriendo la
presión hidráulica, una vez a la parte superior del pistón, y otra vez a la inferior. El
pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás en forma cíclica.
Cualquier volumen de agua activará el proceso descrito, por lo tanto el número de
pulsos del pistón por unidad de tiempo, estará en función del flujo de agua a través
del motor.
29
Figura 19. Representación esquemática de una bomba hidráulica tipo “Dosatron”.
La parte inferior del pistón está ligada a una unidad de succión, que se mueve dentro
de un cilindro, de tal manera que se puede ajustar el largo del pulso, lo que posibilita
el control del volumen de solución inyectado en la cámara de mezcla con cada pulso
del pistón.
Se instala la bomba en línea en el sistema de riego, lo que causa una dependencia
total en la descarga del sistema de la velocidad del motor y de la tasa de inyección
de la solución. No se expulsa agua del sistema. La inyección en la cámara de
mezcla donde se encuentra con el agua de riego es continua, lo que asegura una
inyección proporcional sin la necesidad de usar accesorios electrónicos. Todo el
proceso es hidráulico. Esta es la ventaja principal del sistema.
Instalación:
Se puede instalar la bomba de tres maneras diferentes:
En línea: En este caso la descarga del sistema debe ocurrir dentro del rango
permitido según las especificaciones del modelo;
dos bombas instaladas en forma paralela. Esto se usa cuando es necesario
inyectar dos soluciones en forma simultánea;
instalación en desvío. Esto permite regar y fertigar en forma alternada cuando la
descarga de la línea principal está por encima de la capacidad de la bomba. Se
usa una válvula de constricción para lograr que parte del agua fluya a través de
la bomba. En este caso, se pierde su principal ventaja.
30
El modelo D&R tiene una descarga máxima de agua de 8000 litros/hora, con un
rango de presión de trabajo de 0.15 – 8 atm. Por cada metro cúbico de agua, de 2 a
20 litros de solución pueden ser inyectados. El modelo DI210 presenta un rango de
descarga de agua de 10 a 2500 l/h, con una presión de trabajo de 0.3 – 6 atm, y una
concentración de solución que oscila entre 2 y 100 litros por cada metro cúbico de
agua.
Bombas eléctricas
Cuando hay electricidad disponible en el campo, puede ser más conveniente
emplear bombas de fertigación eléctricas. Las bombas eléctricas no son caras y son
confiables. Estas pueden ser operadas a bajo costo y fácilmente combinadas con el
equipo automático.
Existe un amplio rango de modelos y de tipos, desde bombas pequeñas de
diafragma capaces de inyectar solo unos litros por hora, hasta bombas grandes
conectadas a válvulas volumétricas capaces de inyectar proporcionalmente. Debido
a que se requiere una fuente externa de energía, generalmente electricidad, estas
bombas se instalan en invernaderos o cerca de pozos.
Bombas de diafragma
Las bombas dosificadoras de diafragma no derraman y están específicamente
diseñadas para medios corrosivos o tóxicos. Dependiendo del tipo de motor, el
diafragma puede ser usado a presiones de hasta 10 bares. Las bombas de
diafragma vienen con una cámara separada, la que en el caso de una ruptura del
diafragma por el gasto evita que la solución inunde la misma bomba u otros
componentes del sistema. Cualquier derrame es descargado por gravedad a través
de una manguera a un drenaje o a un tanque colector. Por su naturaleza, las
bombas de diafragma dependen más de la presión que las de pistón.
Otras bombas usan una unidad de desplazamiento positivo con un motor de fase
única AC sirviendo como primer movimiento. Tienen un motor sincronizado protegido
contra exceso de carga activa la bomba. Además, hay un sistema de tornillo – levas
– excéntrico, que transforma las revoluciones del motor a través de una caja de
mandos en succión y pulsos de inyección en el diafragma. De esta manera un
volumen fijo (volumen del pulso) de la solución es succionado a través de la válvula
de succión en la cabeza de dosificación y desplazado a través de la válvula de
presión al sistema. Las válvulas de presión y de succión son de balón doble. Su
capacidad es ajustada linealmente modificando la longitud del pulso con el botón de
ajuste del pulso en una tasa de 1:10.
31
Figura 20. Presentación esquemática de una bomba de diafragma “Alldos”
Bombas de pistón
Estas bombas operan de manera similar a las hidráulicas de pistón. Son muy
precisas y menos dependientes en la presión que las de diafragma. Al contrario de
las bombas de diafragma, se puede modificar la dosificación en proporción a la
longitud del pulso y se puede controlar reduciendo al mínimo la salida. Por lo tanto
las bombas simples y múltiples se adaptan particularmente a aplicaciones exactas
en las que es importante una dosificación exacta y un control total de diferentes
mezclas que provienen de diferentes fuentes cada una en forma proporcional
pero difiriendo entre ellas.
Por medio de motores de velocidades diferentes las proporciones pueden
permanecer constantes mientras que la cantidad total cambia según las
necesidades. Las bombas de pistón operan en un rango de presión de 2 a 10 bares,
con una tasa de flujo de 55 a 270 l/h.
32
Natan r. la_fertilizacion_combinada_con_el_riego
CAPITULO 4
Equipo de seguridad
La inyección de sustancias químicas al sistema de riego representa un peligro
potencial a la salud pública. El sistema de riego funciona como un cruce de
conexión entre el tanque conteniendo la solución química y la fuente de agua
potable. Este cruce de conexión puede contaminar la tubería principal de riego del
distrito, la fuente de agua municipal, la corriente de un lago, río o aguas
subterráneas.
Este cruce de conexión es cualquier conexión o arreglo estructural entre el sistema
de agua potable y cualquier sistema de agua no-potable o fuente de soluciones
químicas a través del cual puede ocurrir un flujo inverso. Cualquier dispositivo
temporal o permanente a través del cual puede darse flujo inverso es considerado
un cruce de conexión. El flujo inverso generalmente no puede ser anticipado. La
probabilidad de que el agua potable se contamine por efecto de este fenómeno es
muy alta, la única pregunta es ¿cuándo va a ocurrir? La solución química inyectada
en el sistema de riego puede contaminar la fuente de agua potable por el proceso de
flujo inverso, el que puede darse por medio de dos procesos, presión inversa y
sifonaje inverso.
Ejemplos de cruce de conexión:
Tubo de agua con un extremo sumergido en un tanque o tanque
contaminante;
tubo de agua conectado al fondo de un tanque conteniendo sustancias
contaminantes;
tubo de agua conectado a un sistema de agua tratado con sustancias químicas
(algas, inhibidores del crecimiento, materiales anti-corrosivos, etc);
un tubo de agua común a dos fuentes de agua diferentes, uno de ellos no es
de agua potable (aguas negras, etc);
tubo de agua conectado a un sistema de riego en el cual se inyectan
soluciones tales como herbicidas, fertilizantes, ácidos, etc.
Sifonaje inverso:
Es causado por baja presión producida por una presión reducida en la tubería de
suministro. Existen muchas causas para este fenómeno:
La formación de un gradiente hidráulico severo producido por una tubería de
calibre reducido en la línea de suministro;
una rotura en la tubería principal del distrito, por debajo del punto de servicio al
cliente;
baja presión en la línea principal causada por una tasa de consumo de agua
muy alta, producida por un incendio o un lavado en la línea principal;
baja presión de suministro en la línea principal causada por un desperfecto en
la bomba o por apagón.
33
Presión inversa
Ocurre cuando el sistema está siendo operado a una presión mayor que la del
sistema de suministro de agua potable. Las causas principales son:
Bombas buster en el sistema que están siendo usadas para incrementar los
flujos y los requerimientos de presión;
una interconexión con otros sistemas de tubería operando a presiones más
altas;
conexiones con otros sistemas presurizados tales como calderas;
en sistemas de riego de baja presión, este fenómeno puede ser causado tanto
por la diferencia de altura topográfica del sistema como por las bombas de
inyección.
Selección del equipo de prevención de flujo inverso (PFI)
El PFI es una combinación de una válvula de cheque, un quebrador de vacío, y una
válvula de drenaje de baja presión instalada entre el punto de inyección de la
solución química y la fuente de agua, con el fin de evitar la polución de la fuente de
agua por la solución química inyectada.
El flujo inverso puede ser evitado por medio de una separación física
(separación aérea), entre el sistema de suministro de agua potable y el agua
que contiene los contaminantes. Esta es la forma ideal de evitar el flujo inverso.
Se puede lograr una separación aérea apropiada evitando la conexión directa
entre el sistema de suministro de agua y el del consumidor, cuando la
conexión entre ambos se lleva a cabo por medio de un reservorio. La
separación vertical entre el extremo del tubo por encima del agua en el
reservorio tiene que ser por lo menos el doble del diámetro del tubo de
suministro y nunca inferior a 25 milímetros. Esta separación constituye una
solución segura y simple para evitar el flujo inverso. No requiere
mantenimiento;
debido a que generalmente el agua es suministrada a una presión
determinada, puede ocurrir que la solución mencionada no sea aplicable. En
este caso es más conveniente emplear una de las soluciones brindadas por los
equipos que se verán a continuación.
Existen muchos tipos de equipos disponibles para la prevención del flujo inverso,
algunos brindan protección contra el sifonaje inverso solamente, mientras que otros
brindan protección contra ambos procesos, flujo inverso y sifonaje inverso.
Dependiendo de la fuente de agua, los sistemas de quimigación deben usar, o un
ensamble de válvula de cheque doble (en Israel obligatorio por ley), o un equipo de
presión reducida de flujo inverso.
Quebrador de vacío atmosférico (QVA):
El QVA permite que el aire entre en la tubería cuando la presión medida baja por a
cero o menos. Se debe instalar el QVA después de la última válvula de cierre (no se
instalan válvulas después del QVA). Se requiere una altura mínima de 15
centímetros por encima de la salida más elevada del sistema de agua no-potable. No
se debe usar el QVA cuando la presión de operación es mantenida en forma
constante por espacio de más de 12 horas, durante cualquier periodo de 24 horas,
debido a que la válvula de alivio puede atrancarse en posición cerrada y causar un
desperfecto.
34
Quebrador de vacío presurizado (QVP):
El QVP consiste de una válvula, abierta a la atmósfera, siendo cargada internamente
por un resorte. El resorte ayuda a abrir la válvula y consecuentemente el QVP puede
ser instalado antes de la válvula de cierre y ser empleado en donde el sistema es
mantenido permanentemente a presión de operación. Con el fin de proteger a la
fuente de agua potable el QVP debe ser instalado 30 centímetros por encima de la
salida más elevada del sistema de agua no-potable (sistema de quimiriego,
aspersión, goteo, etc.).
El uso habitual tanto del QVP como del QVA incluye situaciones en las que el agua
no-potable es bombeada al sistema de riego, es decir al cruce de conexión de un
distrito de riego o de una tubería municipal o aplicaciones del sistema de riego que
no tienen un sistema de quimiriego instalado.
Aplicaciones habituales de este sistema incluyen un recipiente automático o
sistemas de aspersión subterránea industriales, y sistemas de riego agrícolas por
aspersión y por goteo en los que se instala un sistema de quimiriego.
Debe ser instalado en un lugar fácilmente visible.
En sistemas de quimiriego, en donde se instalan inyectores en base a energía
externa y no proveniente del agua, el QVP no puede ser usado en lugar de
ensambles de válvulas de cheques dobles, porque pueden causar una presión
inversa en el sistema.
Los quebradores de vacío son eficientes contra el sifonaje inverso solamente y no
pueden ser usados en situaciones de presión inversa.
Figura 21. Instalación de un quebrador de vacío presurizado en un lugar elevado en el
sistema de riego, para evitar la presión inversa y el sifonaje inverso
(*) Nivel de agua para la iniciación de una bomba automática – 3- cm por debajo
de la válvula de alivio (3)
(1
)Punto de inyección por debajo del aspersor más bajo (5)
(2
) Aspersor más elevado 60 cm por debajo de la válvula de alivio (3)
35
Figura 22. Instalación de un quebrador de vacío presurizado cargado con resorte en
un punto más elevado en el sistema de riego, (no en el cabezal de riego).
Ensamble de válvula de cheque doble (EVCD):
El EVCD consiste de dos válvulas de cheque aprobadas, internamente cargadas por
un resorte o por peso, instaladas como una unidad entre dos válvulas de cierre que
se cierran en forma hermética. El EVCD es eficiente contra el flujo inverso causado
por la presión inversa, o contra el sifonaje inverso, lo que brinda protección en todos
los sistemas de quimiriego. Se debe instalar el EVCD antes del punto de inyección
de la solución química en un lugar fácilmente accesible para inspección y prueba.
Se debe instalar el EVCD por encima del suelo con espacio adecuado para
simplificar el mantenimiento y la prueba. Debe ser inspeccionado y probado después
de ser instalado para asegurarse que ha sido instalado correcta y satisfactoriamente,
al igual que antes de cada estación de riego. Siempre que sea posible, no debe ser
instalado en un hoyo porqué cualquier llave para test que se esté derramando, se
convertirá en cruce de conexión cada vez que el hoyo se inunde. Si se debe instalar
la unidad en un hoyo, se deben tomar provisiones para que el hoyo esté drenado.
Las llaves de prueba deben estar enchufadas para reducir el peligro de derrames si
el equipo queda sumergido. La cúpula debe ser lo suficientemente grande como
para permitir libre acceso para prueba o reparaciones. Un EVCD más grande que
2.5” debe tener bloques de soporte para evitar daños. Antes del EVCD se debe
instalar un filtro con una llave de limpieza.
Se debe drenar el EVCD en otoño y protegerlo del frío.
Se deben lavar las líneas cuidadosamente antes de la instalación. Muchos
desperfectos son causados por deshechos que causan la ruptura de los sitios de la
primer válvula o de la segunda.
36
Figura 23. Ensamble de una válvula de cheque doble
Equipo de prevención de flujo inverso de presión reducida (EPFIPR)
El EPFIPR consiste de dos válvulas de cheque internamente cargadas, actuando
independientemente y separadas por una zona con presión reducida. Otro tipo de
EPFIPR consiste de dos válvulas de cheque cargadas con un resorte, actuando
independientemente, normalmente cerradas, y una válvula de alivio cargada con un
resorte en una cámara entre ellas. Las válvulas de cheque son diseñadas de tal
manera que bajo el flujo normal y una situación estática, la presión en la zona de
presión reducida sea inferior, en 0.14 atm, por lo menos, por debajo de la presión en
la entrada, y mayor por 0.07 atm, por lo menos, por encima de la presión en la
salida. Cuando la presión en la salida asciende, cerca de la presión en la entrada,
ambas válvulas de cheque, permanecen cerradas evitando el flujo inverso. En caso
de que el equipo falle y las válvulas de cheque no se cierren, la válvula de alivio se
abrirá automáticamente para liberar a la atmósfera el agua que entre a la cámara
central. Si la válvula de alivio también falla, permanece abierta a la atmósfera,
drenando el agua que entra y evitando el flujo inverso.
El EPFIPR es el accesorio que confiere la máxima seguridad entre los
dispositivos mecánicos que previenen el flujo inverso
37
Figura 24. Un equipo de prevención de flujo inverso de presión reducida
Caracterización del EPFIPR:
Previene completamente el flujo inverso producido tanto por el sifonaje inverso
como por la presión inversa;
es diseñado para ser usado en situaciones consideradas muy peligrosas;
en caso de falla, alerta al operador ya que se ve agua saliendo del sistema por
la válvula de alivio. Esta característica es única y lo diferencia de todos los
accesorios presentes en el sistema de riego. Asimismo lo diferencia de todo
equipo diseñado para evitar el flujo inverso;
El EPFIPR no permite equilibrar la presión entre la entrada, la cámara
intermedia, y la salida. De hecho, el EPFIPR empieza a liberar agua a través
de la válvula de alivio cuando ambas presiones se equilibran y el gradiente de
presión desciende por debajo de 0.14 atm;
debido a su estructura y a sus características hidráulicas, se produce una
pérdida de carga significativa en el sistema (0.5 a 0.8 atm), la cual debe ser
considerada cuando se diseña el equipo.
Instalación y mantenimiento del EPFIPR
Con el fin de obtener una eficiencia máxima se deben observar condiciones
especiales de instalación.
Se debe instalar el EPFIPR por encima del suelo con un espacio adecuado
para facilitar el mantenimiento y prueba. Se debe realizar una correcta
38
inspección asegurando la correcta instalación que asegure que ha sido
instalado correctamente y opera satisfactoriamente;
el EPFIPR debe ser instalado por lo menos 30 centímetros por encima del
suelo;
si es posible, no se debe instalar en un hoyo por debajo del nivel del suelo. La
inundación del hoyo puede causar un cruce de conexión directo a través de la
válvula de alivio. Si la instalación en el hoyo es absolutamente necesaria, se
debe proveer un drenaje adecuado;
las válvulas deben ser instaladas antes y después del EPFIPR para probarlo
antes de cada estación de riego;
si el EPFIPR es más grande que 2.5” debe ser apoyado en bloques para evitar
drenaje;
se sugiere una instalación horizontal;
debería ser adaptado hidráulicamente con el objetivo de evitar excesivas
pérdidas de presión;
debido a la naturaleza de este equipo, se producen fluctuaciones en las
presiones de suministro, y un flujo extremadamente bajo o condiciones de flujo
estático, lo que puede causar un estorbo, goteo y eventualmente un fallo del
equipo;
el EPFIPR debe estar ya armado cuando se le instala dentro de una estructura;
un filtro con una válvula de limpieza debe ser instalada antes del EPFIPR;
debe ser drenado en otoño para protegerlo del frío;
se debe lavar cuidadosamente la tubería antes de la instalación del EPFIPR.
La mayoría de las fallas durante la prueba son causadas por desperdicios en el
sitio de la primer o segunda válvula de cheque.
Figura 25. Sección transversal de un EPFIPR
39
Figura 26. Un equipo de prevención de flujo inverso de presión reducida en un control
de quimiriego
40
41
CAPITULO 5
Manejo de la quimigación
Para que la quimigación/fertigación sea eficiente, el sistema de riego debe ser
manejado apropiadamente. Tanto el intervalo como la lámina de riego deben ser
determinados utilizando procedimientos científicos. La aplicación de un exceso de
agua a la planta no solo constituye un uso ineficiente de este recurso, sino que
traerá como consecuencia el lavado de sustancias químicas y de nutrientes
necesarios para el sistema radicular.
Esto tiene un efecto negativo doble ya que por un lado se están desperdiciando
sustancias químicas de valor para la planta, pero además se está aumentando la
polución de las aguas subterráneas.
Las aplicaciones de sustancias químicas deben ser planeadas según el calendario
de riego y no vice versa. Los riegos deben ser aplicados según las necesidades del
cultivo y no según un calendario arbitrario pre-establecido. Es necesario conocer la
lámina a aplicar al igual que el intervalo para poder proceder a la calibración y
operación apropiada del sistema de inyección.
El productor recibe recomendaciones en términos de cantidad de fertilizante que
tiene que aplicar en forma de tablas, basadas en análisis de laboratorio de suelo o
de tejido vegetal, o por asesoramiento. Los datos son suministrados en diferentes
unidades: cantidad de fertilizante por peso, por volumen, cantidad de nutrientes a
aplicar por unidad de terreno, concentración de/los nutrientes en el agua de riego,
concentración de fertilizante en el agua de riego, etc.
Con el fin de poder implementar estas recomendaciones, es importante traducirlas
en instrucciones prácticas, tomando en cuenta el equipo disponible en cada parcela.
Por lo tanto, se requiere calibración.
Calibración
La calibración de los sistemas de quimigación es relativamente fácil, sin embargo
requiere tiempo, equipo y cálculos exactos para alcanzar la tasa de aplicación
apropiada.
La calibración incluye varias etapas básicas:
1. Determine el área a ser regada/fertigada, en hectáreas o en cualquier otra unidad;
2. Determine la cantidad de fertilizante deseada a aplicar por unidad de terreno. En
el caso de que la recomendación fue dada en kilos de nutriente por hectárea,
emplearemos la Ecuación 5:
ECUACION 5
Fw = Dosis fertilizante (por peso) kg/hectárea ]
Nw = Dosis nutriente (por peso) [ kg/hectárea ]
Nc = Concentración del nutriente en el fertilizante [ % ]
Fw = 100 * Nw / Cn (%)
42
Ejemplo 5
Se recomiendan 200 kg/ha de nitrógeno (Fw), se va a aplicar el fertilizante sulfato de
amonio que contiene 21% de nitrógeno, Nc (%), entonces:
Fw = 100 x 200 kg/ha / 21% = 950 kg/ha
3 - Determine el volumen deseado de fertilizante a aplicar por unidad de terreno
por medio de la Ecuación 6:
ECUACION 6
Fv = Dosis fertilizante (por volumen) [ litros/hectárea ]
Fw = Dosis fertilizante (por peso) [kg/hectárea ]
Sw = Peso específico de la solución fertilizante kg/litro ]
Ejemplo 6
Se recomienda un volumen de 65 kg/ha de nitrato de amonio líquido (Fw). El peso
específico (Sw) de este fertilizante durante el verano es de 1.3 kg/lt, entonces:
Fv = 65 kg/ha / 1.3 kg/lt = 50 lt/ha
4 - Determine la cantidad total de fertilizante requerida para un solo turno. Cuando
una cierta cantidad de fertilizante será aplicada en un solo turno de riego,
independientemente del momento de la inyección y de la relación de dilución,
empleamos la Ecuación 7:
ECUACION 7
Ft = fertilizante por turno de riego [ litros o kg ]
Fw = Dosis fertilizante (por peso)[ kg/hectárea ]
Fv = Dosis fertilizante (por volumen) [litros/hectárea ]
A = Area fertigada en un solo turno de riego [ hectárea ]
Fv = Fw / Sw
Ft = Fw * A
Ft = Fv * A
43
Ejemplo 7
Si se cuenta con un área de 0.8 ha, y la dosis fertilizante (Fv) es de 120 l/ha, ¿cuál
será la cantidad de fertilizante a aplicar por turno?
Ft = 120 lt/ha x 0.8 ha = 96 litros por turno
Si se aplica el fertilizante por medio de un tanque fertilizante, o por un inyector
Venturi, esta será la cantidad exacta de fertilizante que se colocará en el tanque. En
los casos en los que el sistema es automático, por medio de unidades de control, o
computadoras de riego, los datos de cuánto y cuándo aplicar el fertilizante son
aportados por aquellos. Pese a que cuando se trabaja con bombas inyectoras que
operan en base a pulsos, es necesario traducir el volumen de solución fertilizante en
pulsos, según el volumen de solución inyectado por pulso, lo que fija el fabricante
(ver Capítulo 3), o por el numero de pulsos por cada señal transmitida al controlador.
Descarga del tanque fertilizante
Debido a que el volumen de agua que tiene que pasar por el tanque fertilizante para
inyectar el fertilizante diluido es de 4 veces el volumen del tanque, entonces:
ECUACION 8
q = Descarga del tanque [ litros/hora ]
Tv = volumen del tanque [ litros ]
t = Duración de la fertilizante [ horas ]
Ejemplo 8
Un tanque fertilizante tiene un volumen de 120 litros (Tv), y la fertilización dura 20
minutos (t), entonces:
Conversión de minutos en horas:
20 min / 60 min/h = 0.333 h
q = 4 x 120 lt / 0.333 h= 1455 lt/h = 1.455 m3
/h
q = 4 * Tv / t
44
Descarga del inyector (hidráulico o eléctrico)
ECUACION 9
q = Descarga del inyector [ litros/hora ]
Fc (v) = Concentración del fertilizante (por volumen) [ litros fert / m3 agua ]
Q = Descarga del sistema de riego [ m³ agua/hora ]
Ejemplo 9
Por cada metro cúbico de agua, se requieren dos litros de solución, siendo la
descarga del sistema 15 m³/h
La descarga del inyector que se requiere en este caso será:
q = 2 lt fert /m3
agua * 15 m3
agua/h= 30 lt fert /h
Descarga del inyector para dosificación cuantitativa
La descarga requerida se calcula de la siguiente manera:
ECUACION 10
q = Descarga del inyector [ litros/hora ]
Ft = Solución fertilizante a ser inyectada durante un turno de riego [ litros ]
t = Duración de la fertigación [ horas ]
Ejemplo 10
Se desea aplicar 100 l/ha a una parcela de 5 hectáreas. Si la duración neta de la
inyección es de 5 horas, (fuera del tiempo requerido para llenar la tubería y su
lavado), entonces la descarga del inyector será:
Primero calculamos Ft por medio de la Ecuación 7
Ft = Fv * A
= 100 lt/ha x 5 ha = 500 litros
Ahora calculamos q
q = 500 lt / 5 h = 100 lt/h
q = Fc(v) * Q
q = Ft / t
Peso de fertilizante sólido por metro cúbico de agua de riego
Cuando se dan las recomendaciones en ppm (partes por millón, vea Apéndice), el
cálculo se hace de la siguiente manera:
ECUACION 11
Fc(w) = 100 * Nc(w) / Nc (%)
Fc(w) = Concentración del fertilizante (por peso) [ gr)/m³ ]
Nc(w) = Concentración del nutriente en el agua de riego [ ppm ]
Nc(%) = Concentración del nutriente en el fertilizante [ % ]
Ejemplo 11
Se recomienda una concentración de 90 ppm de nitrógeno en el agua de riego,
Nc(w). Se va a aplicar sulfato de amonio 21% de nitrógeno Nc(%). Se calcula el peso
del fertilizante por metro cúbico de agua de riego, Fc(w), de la siguiente manera:
Fc(w) = 100 x 90 ppm / 21% = 429 gramos/m3
o 0.429 kg/m3
Volumen de fertilizante líquido por metro cúbico de agua de riego
Se calcula de la misma forma como el anterior, sin embargo cuando se usa un
fertilizante líquido debemos tomar en cuenta, además, el peso específico.
ECUACION 12
Fc(v) = 100 * Nc(w)/ (Nc(%)* Sw)
Fc(v) = Concentración del fertilizante (por volumen) [ litros/m3
]
Nc(v) = Concentración del nutriente en el agua de riego [ ppm ]
Nc(%) = Concentración del nutriente en el fertilizante [% ]
Sw = Peso específico de la solución fertilizante [ gr/cc ]
Ejemplo 12
Si aplicamos nitrato de amonio líquido con una concentración nitrogenada del 21%,
Nc(%), y un peso específico (Sw) de 1.3 gr/cc, entonces para obtener una
concentración de 90 ppm de nitrógeno en el agua de riego deberemos aplicar:
Fc(v) = 100 x 90 ppm / ( 21% x 1.3 gr/cc) = 330 cm³/lt, o 0.33 lt/ m3
de solución
fertilizante/ m3
de agua de riego.
Tasa de descarga de la solución fertilizante
Cuando la tasa de descarga del sistema de riego y de la bomba son constantes, la
tasa de descarga de ambos será:
45
46
ECUACION 13
Qr = Tasa de descarga [ litros / m³ ]
q = Descarga del inyector [ litros/hora ]
Q = Descarga del sistema de riego [ m³ /hora ]
Ejemplo 13
La descarga del sistema es de 14 m³/h (Q), y la del inyector 20 l/h (q), entonces la
tasa de descarga será:
Qr = 20 lt fert /h / 14 m3
agua/h = 1.43 lt fert /m³ agua
Porcentaje de dilución de la solución fertilizante
ECUACION 14
D(%) = Porcentaje de dilución [ % ]
Fc(v) = Concentración del fertilizante (por volumen) [ litros/m3
]
Qr = Tasa de descarga [ litros / m³ ]
Ejemplo 14
Se recomienda mantener una concentración de 60 ppm de nitrógeno Nc(w), en el
agua de riego. Se va a aplicar nitrato de amonio líquido que tiene una concentración
de nitrógeno del 21%, Nc(%), y un peso específico de 1.3 gr/cc (Sw). La descarga
del sistema (Q), es de 105 m³/h, y la del inyector (q) es 150 l/h.
Para calcular el porcentaje de dilución D(%), primero tenemos que calcular la
concentración de fertilizante requerida en el sistema de riego, por medio de la
Ecuación 12:
Fc(v) = 100 * Nc(w) / (Nc(%)* Sw)
= 100 * 60 ppm / ( 21 % * 1.3 gr/cc ) = 220 cc/m3
= 0.220 lt de solución fertilizante /m3
de agua de riego
Qr = q / Q
D(%) = 100 * Fc(v) / Qr
Luego empleamos la Ecuación 13 para calcular la tasa de descarga (Qr):
Qr = q / Q
= 150 lt fert /h / 105 m³ agua/h = 1.43 lt fert/ m³ agua
Finalmente, para obtener el porcentaje de dilución (Dr), usamos la Ecuación 14:
D(%) = 100 * Fc(v) / Qr
= 100 * 0.220 lt de fert / m³ agua / 1.43 lt fert/ m³ agua = 15.4 %
Por lo tanto se deben agregar 15.4 litros de solución fertilizante concentrada a 84.6
litros de agua en el tanque para obtener la concentración final deseada de 60 ppm
de nitrógeno durante la inyección.
15.4 + 84.6 = 100%
Volumen del fertilizante en el tanque fertilizante (litros)
El volumen de fertilizante por turno de riego se calcula por medio de la Ecuación 15:
ECUACION 15
Ft = Tv *D(%) / 100
Ft = Volumen de fertilizante por turno de riego [ litros o kilos ]
Tv = Volumen del tanque [ litros ]
D(%) = Porcentaje de dilución [ % ]
Ejemplo 15
Si el volumen del tanque fertilizante es de 250 litros (Tv), y el porcentaje de dilución
es 15.4%, D(%), entonces:
Ft = 250 lt x 15.4% / 100 = 38.5 litros de fertilizante
Consecuentemente, en un tanque fertilizante con 250 litros de volumen, se mezclan
38.5 litros de solución fertilizante con 211.5 litros de agua, debido a:
250 lt – 38.5 lt = 211.5 lt
Preparación de una mezcla fertilizante usando fertilizantes compuestos
Con el fin de obtener una determinada concentración de nutrientes en el agua de
riego, se pueden mezclar fertilizantes simples y compuestos. Se calcula la cantidad
47
necesaria de cada fertilizante por medio de las ecuaciones ya presentadas.
Ejemplo 16
Se recomienda una concentración de 60 ppm de nitrógeno y de 20 ppm de fósforo,
Nc(W). Para poder inyectar ambos nutrientes simultáneamente empleamos nitrato
de amonio líquido y fosfato de amonio líquido.
Debido a que la concentración de fósforo en fertilizantes comerciales se expresa
como P2O5, tenemos que convertir 20 ppm de P en P2O5. Esto se logra por medio
del factor 2.29 (vea Tabla A3 en el Apéndice).
El primer paso es convertir las unidades del fertilizante:
P2O5 = 2.29 * P
Así 20 ppm de P equivalen a 2.29 * 20 = 45.8 P2O5
Primero calculamos la concentración requerida del fertilizante fosforado, usando la
Ecuación 11:
Fc(w) = 100 * Nc(w) / Nc(%)
= 100 gr fert * 45.8 ppm P2O5 / 24% P2O5 = 191 g/m³
Por lo tanto se requieren 191 gramos de fosfato de amonio por cada metro cúbico de
agua de riego. Para convertir la cantidad de fertilizante en volumen, usamos la
Ecuación 6:
Fv = Fw / Sw
= 191 gr/m3
/ 1.3 gr/cm3
= 147 cm³/m³, or 0.147 l/m³
Ahora calculamos la concentración de nitrógeno aportada por el fosfato de amonio
líquido por medio de la Ecuación 11:
Fc(w) = 100 *Nc(w) / Nc(%) , por lo tanto:
Nc(w) = Fc(w) * Nc(%) / 100
= 191 gr/m3
*8 % / 100 = 15.28 g/m³ = 15.28 ppm
Para completar la concentración de nitrógeno requerida (60 ppm), agregamos:
60 – 15 = 45 ppm = 45 gr/m³.
Esto será aplicado por medio del nitrato de amonio líquido, según la
Ecuación 11:
Fc(w) = 100 * Nc(w) / Nc(%) ,
= 100 * 45 ppm / 21 % = 214.29 gr/m3
48
Para convertir peso en volumen usamos la Ecuación 12:
Fc(v) = 100 *Nc(w) / [Nc(%) x Sw]
= 100 * 45 gr/m³ / (21 % * 1.3 gr/cm³) = 165 cc/m³ = 0.165 lt/ m³
En conclusión: por cada metro cúbico de agua de riego se aplicarán 147 cm³ (0.143
litros) de fosfato de amonio líquido, y 165 cm³ (0.165 litros) de nitrato de amonio
líquido para cumplir con la recomendación.
49
Natan r. la_fertilizacion_combinada_con_el_riego
CAPITULO 6
Criterios para la clasificación de los fertilizantes usados en fertigación
1. Estructura química:
Los fertilizantes usados en fertigación aparecen en dos estados diferentes:
sólidos solubles y soluciones
a) Soluciones fertilizantes:
Son soluciones verdaderas, preparadas para uso inmediato en todos los métodos de
fertigación. Los fertilizantes líquidos pueden ser simples o compuestos. Los
fertilizantes simples están compuestos de un solo componente químico, por ejemplo
el ácido nítrico, el ácido fosfórico, etc. Los fertilizantes compuestos son mezclas de
dos o más componentes. Los fertilizantes compuestos pueden ser completos o
incompletos. Los fertilizantes completos contienen nitrógeno, fósforo y potasio, por
ejemplo 7-3-7, 5-3-8, (expresado como N-P2O5-K2O). A veces los fertilizantes
pueden contener otros nutrientes tales como magnesio, y varios microelementos.
Los fertilizantes incompletos contienen uno o dos de los tres elementos
mencionados arriba. Por ejemplo el fosfato de amonio (8-24-0) es un fertilizante
compuesto, pero es incompleto.
b) Fertilizantes sólidos:
Pueden venir en forma granular o en polvo; tienen que ser completamente solubles.
Al igual que los líquidos, pueden ser simples o compuestos. Los simples están
compuestos de un sólo componente químico, por ejemplo el sulfato de amonio. Los
fertilizantes compuestos contienen dos o más componentes químicos. Los
fertilizantes compuestos pueden ser completos o incompletos. Los completos
contienen nitrógeno, fósforo y potasio, por ejemplo el 20-20-20, o 18-18-18
(expresado como N-P2O5-K2O). A veces los fertilizantes pueden contener otros
nutrientes tales como magnesio, y varios microelementos. Los fertilizantes
incompletos contienen uno o dos de los tres elementos mencionados arriba. Por
ejemplo el mono-amonio-fosfatado (MAP), o el mono-potasio fosfatado (MKP).
2. Color:
El color de la mayoría de los fertilizantes sólidos es blanco a gris. La mayoría de los
fertilizantes líquidos carecen de color, mientras que los que contienen ácido fosfórico
son de color amarillento a marrón, dependiendo de la concentración del ácido.
3. Solubilidad:
La solubilidad de las sustancias químicas en el agua está afectada por la
temperatura. En general, cuanto más elevada la temperatura, mayor la solubilidad.
Los fertilizantes usados en la fertigación deben ser completamente solubles. Los de
baja solubilidad no pueden ser usados en la fertigación. La Tabla 2 muestra algunos
ejemplos de solubilidad de algunos fertilizantes en función de la temperatura.
50
Tabla 2. Influencia de la temperatura sobre la solubilidad de algunos
fertilizantes (gramos de fertilizante en 1 litro de agua destilada
Temperatura 0ºC 5ºC 10ºC 20ºC 25ºC 30ºC
Fertilizante Solubilidad en gramos por litro de agua destilada
Sulfato de amonio 700 715 730 750 770 780
Urea 680 780 850 1060 1200 1330
Cloruro de potasio 280 300 310 340 355 370
Sulfato de potasio 70 80 90 110 120 130
Nitrato de potasio 130 170 210 320 370 460
Mono-amonio fosfatado 227 255 295 374 410 464
Mono-potasio fosfatado 90 110 180 230 250 300
Los datos en la Tabla 2 representan la tasa más alta de solubilidad a diferentes
temperaturas. Muchos fertilizantes líquidos precipitan en invierno, esto significa que
la solución está sobresaturada y el exceso de sal precipita. Bajo estas condiciones,
se debe diluir el fertilizante, generalmente en un 20% antes de la caída de las
temperaturas. Debido a que el fertilizante diluido tiene concentraciones de nutrientes
más bajas, la tasa de inyección debe ser incrementada proporcionalmente.
4. Interacción de sustancias químicas inyectadas con el agua de riego:
Es necesario evaluar todas las sustancias químicas a ser inyectadas en el agua de
riego para determinar si se va a producir alguna reacción química.
Esto incluye ácidos, bio ácidos y sustancias como el cloro, usados en micro riego
para el mantenimiento del sistema (discutido en el Capítulo 7).
Muchas de las fuentes de cloro usadas en el micro riego constituyen agentes
oxidantes los cuales elevan el pH del agua. Esto puede causar la precipitación
de carbonatos de calcio y magnesio, óxido de hierro (herrumbre), etc.
Debido a que los quelatos se descomponen, liberándose sus iones metalizados
a niveles altos de acidez, no se recomienda mezclar quelatos en soluciones con
un pH inferior a 3.5.
Los fertilizantes que contienen fosfato reaccionan con los metales produciendo
compuestos de baja solubilidad que precipitan fuera de la solución. De esta
forma los iones metálicos no estarán en forma disponible para las plantas.
Los fertilizantes que contiene polifosfatos reaccionan con calcio y magnesio
formando precipitados que pueden tapar los filtros y emisores.
Los fertilizantes que contienen sulfatos precipitan como yeso en aguas con un
alto contenido de calcio. Como la solubilidad del yeso decrece con el aumento
en las temperaturas, el problema es más grave en verano.
Las soluciones alcalinas, tales como la urea precipitan como cal de aguas ricas
en calcio y bicarbonato (HCO3
-
). En este caso se recomienda agregar ácidos
para evitar, o al menos minimizar, la precipitación que pueda tapar los emisores.
En algunas regiones húmedas, el agua de riego contiene metales pesados y
materia orgánica que puede reaccionar con los fertilizantes en solución
causando precipitados en el agua de riego.
51
Es por esto que todos los materiales químicos a ser inyectados, al igual que todas
las mezclas, deben ser revisados con el agua de riego tanto a la temperatura del
agua en la fuente, como también a la temperatura a la que se puede llegar en los
laterales (especialmente importante en laterales de polietileno por encima del suelo).
Se debe mezclar las soluciones madre con el agua de riego a la/s concentración/es
deseada/s en un contenedor de vidrio y dejarlo por toda la noche. Cualquier
precipitado que se produzca constituye una señal de problemas potenciales con el
tapado de los emisores. Se deben considerar otros productos ó un tratamiento de
ácido en el agua de riego para mantenerlos en solución.
La corrosión de los componentes del sistema de riego y del de inyección
puede constituirse en un problema serio. La mayoría de las sustancias
químicas, tanto líquidas como sólidas, atacan estas partes. Es por esto que
todas las partes que entran en contacto con la solución concentrada ya sea de
fertilizante o cualquier otro material inyectado, deben estar construidas de
materiales resistentes para minimizar la corrosión. El problema puede llegar a
ser muy severo en los tanques en los que se almacena la solución
concentrada.
Es importante lavar cuidadosamente todas las partes del sistema de inyección
y del de riego, después de cada inyección de sustancias químicas.
5. Volatilización:
Los fertilizantes que contienen urea y/o amonio pueden perder nitrógeno a través de
la volatilización del amonio. Estos fertilizantes deben ser almacenados en
contenedores sellados. La acidificación de la solución puede reducir estas pérdidas.
6. Reacción del fertilizante:
Las soluciones fertilizantes tiene un pH que oscila entre 2 y 7 (vea la Tabla 7). Los
que tienen un pH entre 6.5 y 7 son considerados neutrales, los que tienen un pH
entre 3.5 y 6.5, son considerados ligeramente ácidos, mientras que los que tienen un
pH por debajo de 3.5, son considerados fuertemente ácidos. Los valores de pH de
los fertilizantes sólidos se miden en soluciones preparadas por medio de la
disolución de un gramo del fertilizante en un litro de agua destilada. Los valores
obtenidos son usados para comparar distintos tipos de fertilizantes.
Tabla 3. pH y CE de algunos fertilizantes a una concentración de 1 gr/lt de
agua destilada
Fertilizante pH EC
Cloruro de potasio 6.5 1.67
Sulfato de amonio 5.4 1.06
Urea 8.0 0.001
Nitrato de amonio líquido 6.6 0.87
Nitrato de potasio 8.5 1.0
Mono-amonio fosfatado (MAP) 4.0 1.0
Mono-potasio fosfatado (MKP) 4.5-5.0 0.75
52
7. Contribución a la salinidad:
Con la excepción de urea, todos los fertilizantes líquidos son soluciones salinas.
Consecuentemente, aumentan la salinidad del agua de riego. La concentración de
sal en el agua de riego es medida por medio de un puente de resistencia eléctrica.
La conductividad eléctrica (CE) de la solución es medida entre dos electrodos
estándar con un área de un centímetro cuadrado cada uno, siendo la distancia entre
ellos de un centímetro.
La CE expresa actividad iónica. Existe una relación entre la concentración de sales
disueltas, expresadas en miliequivalentes/litro (vea Tabla A1, en el Apéndice), y la
CE de la solución. Cada 10 milequivalentes de sal por litro contribuyen un
decisiemens por metro (dS/m a la CE). Los valores estándar de CE son determinados
en soluciones con un gramo de fertilizante líquido disuelto en un litro de agua
destilada (Tabla 3).
El incremento en la CE no es linear, versus el incremento en la concentración de la
solución fertilizante. Las mediciones son llevadas a cabo con el fin de comparar
diferentes sustancias químicas a concentraciones estándar.
La CE del agua de riego puede ser usada para estimar el potencial de salinización
del suelo. Suelos con una CE superior a 4 dS/m son clasificados como salinos. Es
importante recordar que, dependiendo de las prácticas de manejo, los cultivos
susceptibles a sal pueden ser dañados a valores de CE de 2 dS/m o menos.
8. Higroscopicidad (absorción de humedad):
Los fertilizantes sólidos son propensos a absorber humedad de la atmósfera, lo que
causa la formación de sedimentos. Esto dificulta su aplicación, siendo la uniformidad
de aplicación muy baja. Algunos fabricantes agregan aditivos especiales para evitar
este fenómeno. Cuando se disuelven estos fertilizantes en agua, ocurren problemas.
La mayoría de los aditivos son insolubles en agua y pueden tapar los filtros y/o los
emisores.
53
CAPITULO 7
Calidad del agua y su influencia en la quimigación
Análisis e interpretaciones
Un análisis típico de calidad del agua en el laboratorio incluye la determinación de la
conductividad eléctrica (CE), el total de sólidos disueltos (TSD), y la concentración
de cationes y aniones individuales, tales como calcio, magnesio, manganeso, sodio,
carbonato, bicarbonato, nitrato, cloruro, hierro, y sulfato. Además, se debe evaluar la
concentración de boro, pH, y la tasa de absorción de sodio (R.A.S., incluyendo la
tasa ajustada, RAS adj).
La evaluación del agua para micro riego debe incluir también el análisis de
contaminantes biológicos, químicos y físicos que contribuyen a obstruir el orificio de
los emisores. La Tabla 4 nos brinda un resumen del potencial de obstrucción del
agua de riego usada en sistemas de micro riego.
Tabla 4. Potencial de obstrucción del agua de riego para el micro riego
Grado del problema Bajo Mediano Severo
Físico
Sólidos suspendidos (ppm) <50 50-100 >100
Químico
pH <7.0 7.0-8.0 >8.0
Sólidos disueltos (ppm) <500 500-2000 >2000
Manganeso (ppm) <0.1 0.1-1.5 >1.5
Hierro (ppm) <0.1 0.1-1.5 >1.5
Sulfito de hidrógeno (ppm) <0.5 0.5-2.0 >2.0
Biologico
Población bacterial (núm.
Max. por ml.)
<10000 10000-50000 >50000
pH
El pH del agua es probablemente el indicador más importante de problemas
potenciales. El pH del agua expresa la concentración de los iones de hidrógeno (H+
)
y la acidez relativa del agua. Valores de pH del agua por encima de 7.8
generalmente indican problemas potenciales con los iones carbonato (CO3
2-
) o
bicarbonato (HCO3
-
) precipitando dentro de los accesorios del sistema.
Conductividad eléctrica (CE)
La CE del agua de riego nos da una estimación de problemas potenciales de
salinidad del suelo. La salinidad del suelo se expresa en términos de CE medida en
un extracto tomado de una pasta de suelo saturado. Debido a la evaporación desde
la superficie del suelo y la transpiración de las plantas, gran parte del agua aplicada
al suelo se pierde, dejando a la mayoría de las sales solubles en el suelo.
En regiones áridas y semi-áridas es importante lavar con exceso de agua para
mantener la productividad de la mayoría de los suelos regados.
54
Sales disueltas
En una muestra típica de agua de riego existen muchas sales disueltas y un análisis
completo nos brindará la concentración de cada uno de los iones individuales.
Calcio y magnesio
El calcio (Ca) y el magnesio (Mg) son los cationes divalentes principales tanto en el
agua de riego como en la solución del suelo. Su concentración afectará
enormemente la estructura y la tasa de infiltración del suelo.
La concentración de calcio juega un rol preponderante en la formación de
precipitados del agua aplicada sobre el follaje de las plantas.
Sodio
El efecto principal del sodio (Na) es su influencia negativa sobre la estructura del
suelo. El sodio puede también tener un efecto negativo sobre plantas cuando la
absorción es excesiva.
Potasio
No es común que se presenten altos niveles de potasio (K) en el agua de riego. En
algunas regiones se usa para regar agua con una concentración muy baja de sal. En
esos casos el K+
monovalente puede comportarse como el Na+
causando la
descomposición de la estructura del suelo, y el sellado de su superficie.
Azufre y nitrógeno
El azufre (S) tanto en estado de sulfuro (S-
) como de sulfato (SO4
2-
) es analizado
en el agua. El sulfato es la forma de azufre absorbida por la plantas. El agua de riego
puede aportar una cantidad significativa de los requerimientos de azufre de la planta.
El nitrato (NO3
-
) es la forma de nitrógeno que se analiza en el agua de riego, debido
a que altos niveles de nitrato pueden contribuir en forma significativa a la cantidad de
nitrógeno disponible para la planta.
Carbonato y bicarbonato
Tanto los iones de carbonato (CO3
2-
) como los de bicarbonato (HCO3
-
) afectan en
forma significativa sobre el agua, sobre el pH del suelo, y sobre la relación
calcio/sodio. El agua de los canales porta una gran parte del flujo de retorno
mientras que pozos profundos pueden contener altos niveles de HCO3
-
. La
concentración relativa de carbono en forma de carbonato y de bicarbonato depende
del pH del agua. A un pH de 10.5, las concentraciones de carbonato y bicarbonato
serán aproximadamente iguales en la muestra de agua. A medida que el pH
asciende, la proporción de bicarbonato aumenta continuamente hasta que todo el
carbono se encuentra en esa forma. A un pH aproximado de 8.5 la totalidad del
carbono se encuentra en forma de bicarbonato. El agua con una alta concentración
de bicarbonato causa un incremento continuo del pH del suelo debido a que el
carbonato de calcio (CaCO3) precipita. Un pH elevado puede causar deficiencias en
micronutrientes, especialmente de hierro.
Boro y cloruros
En muchas regiones el agua de riego contiene una elevada concentración de boro y
de cloruros lo que puede representar un peligro específico.
En la Tabla 5 se encuentra una guía general para la interpretación de la calidad del
agua.
55
Tabla 5. Guía general para la interpretación de la calidad del agua de
riego
Grado de Restricción en Usos
Problemas
potenciales de
riego
Unidades Ninguno Ligero a
Mediano
Severo
a)Salinidad, efecto
en la disponibilidad
del agua2
CEw(1)
dS/m <0.7 0.7 – 3.0 >3.0
TSD(2)
mg/lt <450 450 – 2000 >2000
b)Salinidad, efecto
en la infiltración
RAS(3)
CEw =
Si 0 – 3 y CEw = >0.7 0.7-0.2 <0.2
Si 3 – 6 y CEw = >1.2 1.2-0.7 <0.3
Si 6 – 12 y CEw = >1.9 1.9-0.5 <0.5
Si 12 – 20 y CEw = >2.9 2.9-1.3 <1.3
Si 20 – 40 y CEw = >5.0 5.0-2.9 <2.9
c)Toxicidad iónica
específica (afecta
cultivos susceptibles)
Sodio (Na)4
Riego superficial RAS <3 3-9 >9
Riego por aspersión meq/lt <3 >3
Cloruros (Cl)4
Riego superficial meq/lt <4 4-10 >10
Riego por aspersión meq/lt5
<3 >3
Boro (B) mg/lt <0.7 0.7-2.0 >3.0
d)Efectos varios
(afecta cultivos
susceptibles)
Nitrógeno (N-NO3)6
meq/lt <5 5-30 >30
Bicarbonato (HCO3
-
) Meq/lt <1.5 1.5-7.5 >7.5
pH7
Rango normal 6.5-8.4
(1) CEw = conductividad eléctrica del agua de riego, mide la salinidad del agua,
en unidades de deciSiemen por metro a 25°C, equivalentes a milimhos por
centímetro
(2) TSD = Total sólidos disueltos en miligramos por litro o ppm
(3) RAS = Tasa de absorción de sodio. Aplicable en regiones áridas y semi-
áridas solamente. RAS estándar (no ajustado). La relación entre la CE, RAS y
la infiltración generalmente no se aplica si el pH del suelo es inferior a 7. Para
un RAS determinado, la tasa de infiltración aumenta con el incremento en la
salinidad.
(4) La mayoría de los árboles frutales y de las plantas leñosas son sensibles al
56
Na y al Cl. En riego superficial se usan los valores de RAS que aparecen en la
tabla. La mayoría de los cultivos anuales no son sensibles. En riego
superficial use las tablas de tolerancia de Ayres y Westcot. Si se riega por
aspersión por encima del follaje, y la humedad relativa es baja (<30%), en
cultivos susceptibles el Na y el Cl pueden ser absorbidos a través del follaje
(5) Para convertir ppm en meq divida los meq según los valores siguientes para
cada elemento: Na = 23, Cl = 35, HCO3 = 61, B = 11
(6) N-NO3 quiere decir que el nitrógeno del nitrato se presenta en términos de N
elemental. El N-NH4 y el N-orgánico deben ser incluidos cuando se analizan
aguas negras
(7) La fertigación puede modificar el pH del agua y del suelo lo que puede causar
toxicidad de iones específicos en el agua de riego.
Mejorando la calidad del agua
Dilución
La dilución del agua de baja calidad con agua de superior calidad es generalmente
muy efectiva, sin embargo la dilución no elimina el contenido de calcio, bicarbonato,
y de otros elementos tóxicos, solo reduce su concentración.
Quemadores de azufre
Los quemadores de sulfuro o generadores de sulfuro son usados para mejorar la
calidad del agua. Al igual que los tratamientos de ácido, los quemadores de sulfuro
operan a través de la eliminación del bicarbonato del agua de suministro. Un
quemador de sulfuro quema el elemento sulfuro produciendo ácido que neutraliza
parte del bicarbonato (HCO3
-
) en el agua según las siguientes reacciones:
S + O2 → SO2
H2O + SO2 → H2SO3
H2SO3 → H+
+ HSO3
-
HCO3
-
+ H+
→ H2O + CO2
En la cámara de combustión (1), se quema el sulfuro con oxígeno atmosférico,
produciendo dióxido de sulfuro gaseoso (SO2). En la ecuación (2) se ve que en la
cámara de gas, el SO2 se disuelve en el agua de riego atravesando la cámara. La
solución concentrada de SO2 hidratado, referida a menudo como ácido sulfúrico,
reduce el pH en 2 o 3 unidades, siendo bastante corrosiva. Sin embargo, tan pronto
como se forma una solución concentrada, ésta es inyectada al sistema de riego. La
mitad de la acidez es liberada como H+
junto con la inyección (3).
Los iones H+
reaccionan con el bicarbonato en solución (4), convirtiéndose en H2O y
CO2. Si se ha quemado suficiente sulfuro para reducir el pH del agua de riego a 6.3 -
6.5, se ha eliminado gran parte del bicarbonato y todo el carbonato en el agua.
Queda un poco de bicarbonato en el agua, por lo tanto persiste un pequeño
potencial de precipitación. El agua con un pH de aproximadamente 6.5 minimiza los
problemas de corrosión.
La reducción significativa del nivel de bicarbonato en el agua, disminuye
enormemente el potencial de deposición de cal (bicarbonato).
La acidez remanente del quemado de sulfuro llega al suelo como bisulfito (HSO3
-
)
57
58
(3). Cuando el bisulfito entra en el suelo, reacciona con el oxígeno químicamente o
es transformado por los microorganismos del suelo (Thiobacillus), en SO4
2-
y en H+
.
Estos iones H+
ácidos pueden reaccionar con y disolver la cal en el suelo. Este
proceso es importante en suelos donde el sodio procedente del agua de riego ha
creado problemas de sodificación. Los iones de calcio incrementarán la
concentración de Ca2+
en la solución del suelo, reemplazando el Na+
de los sitios de
intercambio. La acidificación del suelo es beneficiosa en suelos calcáreos donde las
micro-zonas de pH reducido pueden incrementar la disponibilidad de micronutrientes
tales como el hierro.
El ácido agregado al suelo a través de los quemadores de sulfuro puede tener un
efecto negativo en suelos ácidos o pobremente buffereados en los que el pH puede
caer repentinamente.
Acidificación del agua de riego.
La inyección de ácidos con el fin de mantener el pH del agua de riego entre 6.5 y
5.5, en el cual los carbonatos de calcio y de magnesio permanecen en solución,
frecuentemente resuelve los problemas relativos a su precipitación en el sistema de
riego. El agregado de los ácidos elimina parte de los bicarbonatos por medio de la
reacción descripta arriba. Los tratamientos de ácido disuelven los precipitados
formados en el sistema tales como carbonatos, hidróxidos y fosfatos.
Se pueden usar muchos ácidos minerales técnicos, siempre que sean limpios y no
contengan ninguna partícula sólida, yeso, etc. En Israel, el ácido que más
comúnmente se usa para disolver los precipitados es el clorhídrico (HCl, 33%),
debido a su bajo costo. Sin embargo, se pueden usar también los ácidos sulfúrico,
fosfórico y nítrico. El ácido sulfúrico es muy fuerte y corrosivo razón por la cual
requiere el uso de un equipo de inyección especial. Además es necesario manejarlo
con cuidado.
Cuando se aplican ácidos es necesario tomar precauciones especiales para
minimizar el contacto potencial y directo entre el operador y los mismos.
Siempre se deben usar guantes, se debe proteger la cara, y es necesario cubrir todo
el cuerpo.
Nunca agregue ácido al tanque directamente, primero se pone agua y luego agregue
el ácido!
Bajo condiciones normales la concentración de ácido recomendada en el agua de
riego es 0.6%. Cuando el agua de riego es muy dura (tiene una concentración muy
alta de carbonato de calcio y de magnesio), se debe aplicar una concentración del
1%. La inyección debe durar 10 minutos aproximadamente, después de la cual se
debe continuar el riego por espacio de media hora más, con el objetivo de que todo
el ácido sea lavado del sistema de riego.
Se puede llevar a cabo la inyección por medio de cualquier tipo de inyector, bomba o
tanque fertilizante.
Si se usa un tanque fertilizante, se deben invertir las conexiones para asegurar una
mezcla adecuada entre el agua de riego y el ácido, ya que éste por su alto peso
específico, tiende a asentarse en el fondo del tanque.
Se llena el volumen del tanque con dos tercios de agua, y se agregan 1.5 litros de
ácido por cada metro cúbico de la descarga del sistema de riego. Para que se forme
el gradiente de presión necesario para la inyección, se debe cerrar la válvula
estranguladora hasta que se forme un gradiente de 8-10 metros. Esto asegura una
alta concentración de ácido en el sistema de riego.
Cuando se usa una bomba, esta debe ser operada a su máxima tasa de inyección,
asegurándose que haya disponible suficiente solución ácida para una inyección de
10 minutos. Se debe preparar la solución de tal manera que se inyecte un litro de
ácido por cada metro cúbico de descarga del sistema de riego. Para obtener el
volumen de solución requerido, se debe agregar suficiente agua, tomando en cuenta
que suficiente ácido se agregue al agua y no vice versa.
Por ejemplo, si la descarga del sistema es de 20 m³/h, y se emplea una bomba de
pistón tipo “Amiad”, con una tasa de descarga de 180 l/h, entonces el volumen de
solución a inyectar en 10 minutos será de (1/6 de una hora), o sea 180/6 = 30 litros.
Se debe llenar el tanque fertilizante con 10 litros de agua y luego agregar 20 litros de
ácido (un litro por cada m³/h de descarga del sistema de riego).
Tratamientos químicos y biológicos
Las bacterias que se alimentan de hierro precipitan el hierro que se encuentra en el
agua de riego obstruyendo los emisores. Este problema se resuelve generalmente
con cloro. Se inyecta aproximadamente una tasa de 0.64 veces la concentración de
hierro en el agua de riego. Esta concentración disuelve los precipitados antes de que
lleguen a los emisores y los obstruya. Se debe llevar a cabo la inyección antes del
filtro. Los codos, válvulas y otros accesorios que crean turbulencia y el mezclado
estimulan la formación de precipitados de óxido de hierro, que son retenidos por el
filtro. Se debe considerar el retrolavado automático del filtro.
Las bacterias que se alimentan de hidrógeno de sulfito son controladas por medio
de la inyección de cloro a una tasa de 4 a 9 veces la concentración de hidrógeno de
sulfito en el agua de riego.
Los problemas causados por la presencia del manganeso en exceso en el agua de
riego son controlados inyectando cloro a una tasa de 1.3 veces la concentración de
manganeso en el agua de riego.
Otro problema está constituido por poblaciones de algas y de bacterias, que crean
lodo gelatinoso en el sistema. En este caso la inyección de cloro en el sistema de
riego evita este problema. Se debe inyectar suficiente cantidad para oxigenar la
totalidad de la población.
Las aguas subterráneas requieren tratamientos especiales, incluyendo la inyección
de ácido para el control del pH, la oxidación para precipitar el hierro antes de que
llegue a los emisores, la inyección de biocidas para controlar bacterias, etc.
Para el control de las poblaciones de algas y de bacterias al igual que sus sub-
productos (lodos), se debe inyectar cloro en forma continua para mantener una
concentración residual de cloro activo de 1 ppm en los emisores más lejanos. Con
este fin se pueden usar tanques de cloro, inyectando una concentración de 10 ppm
de cloro libre residual al final de los laterales durante 30 a 60 minutos del riego.
59
CAPITULO 8
Ubicación del equipo
El equipo usado para la quimigación debe ser instalado en una de las ubicaciones
siguientes:
1. En el cabezal de la parcela
2. Al inicio de una tubería de distribución, o en una derivación de la
tubería principal
3. En un cabezal central
La elección entre las diferentes alternativas depende, en general, de factores
económicos y locales.
Para poder decidir se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones:
1. En el cabezal de la parcela:
Esta es una ubicación ideal para unidades de inyección pequeñas. El costo de la
unidad es relativamente bajo, no obstante, si se necesitan varias unidades para
fertigar varias parcelas, el costo total puede ser más elevado que el de una unidad
central ubicada en el cabezal principal. Si se consideran unidades transportables, si
bien es cierto que el costo de inversión inicial puede ser inferior, el costo de la mano
de obra y de la automatización puede ser demasiado elevado.
2. Al inicio de una tubería de distribución:
Esta alternativa constituye una situación intermedia entre el caso anterior y el
siguiente. Esta situación se adapta a cultivos de campo.
3. En el cabezal central:
Este caso es más económico pese a ser relativamente grande y a su alto costo
inicial, cuando sirve un área grande. Tiene la ventaja de ahorrar trabajo, y se adapta
a la automatización. Su limitación principal es su falta de exactitud cuando diferentes
parcelas deben regarse simultáneamente a diferentes tasas de fertigación.
60
Natan r. la_fertilizacion_combinada_con_el_riego
CAPITULO 9
Programa de la Fertigación
El programa de la fertigación debe estar integrado con el del riego el cuál es mucho
más dinámico y dependiente de factores incontrolables tales como el clima y el suelo
que afectan el desarrollo del cultivo y el consumo de agua.
El manejo de la fertigación debe estar basado tanto en los requerimientos
nutritivos del cultivo como en la estación de crecimiento y la capacidad de
almacenamiento de nutrientes del suelo.
Programar la fertigación con un solo fertilizante para un solo cultivo es simple.
Sin embargo, suministrar a muchos cultivos en diferentes lotes y escoger entre
diversas soluciones fertilizantes disponibles en el mercado puede constituirse en
algo complejo.
Estos temas están por encima del alcance de esta publicación sin embargo es
necesario recordarlos para poder manejar la fertigación exitosamente.
Una vez que el productor ha elegido, ya sea por una recomendación o por
cualquier otra causa, cuáles son los nutrientes que desea aplicar y en qué
cantidad aplicará cada uno de ellos durante las diferentes etapas de desarrollo
de sus cultivos, y además maneja perfectamente bien el riego, él debe decidir la
forma en que va a manejar la fertigación.
Primer paso: Definir el lapso de tiempo que debe transcurrir antes del inicio de la
fertigación
El primer paso es medir el tiempo desde el inicio de cada turno de riego hasta que la
presión del sistema de riego y la descarga de los emisores se estabilice. En un
invernadero donde cada emisor viene con un “dispositivo de prevención de drenaje”
(DPD), y la tubería permanece llena de agua todo el tiempo, esto toma segundos. En
áreas muy grandes este proceso puede llevar desde varios minutos, para una zona
de riego, a media hora hasta que cada emisor haya alcanzado la presión y descarga
diseñada para un turno de riego.
La medición consiste en registrar el tiempo que lleva hasta que la presión (medida
con un manómetro confiable) se estabilice en un punto crítico en el sistema de riego.
Debido a que los fertilizantes son caros y que pueden dañar el cultivo si se aplican
en cantidades excesivas, nunca se debe iniciar la inyección antes que se estabilice
el sistema.
Segundo paso: Definir el lapso de tiempo al término del turno de riego
El segundo paso es decidir en qué momento la fertigación debe concluir.
Muchas de las sustancias químicas inyectadas a través del sistema de riego
pueden dañar a uno o a más componentes del mismo. Probablemente las
membranas de los emisores auto-compensados sean los elementos más
sensibles, junto con las membranas de los reguladores de presión.
Además, muchas partes del sistema son de metal y pueden verse afectadas. Por lo
tanto es aconsejable lavar todo el sistema de riego con agua sin productos químicos
antes de la finalización del turno de riego.
Una excepción puede ser cuando se desea dejar cloro residual en la tubería con el
fin de inhibir el crecimiento de algas y de microorganismos, que pueden obstruir los
emisores y los filtros.
61
El productor debe medir el tiempo requerido hasta que los productos químicos
restantes han sido lavados completamente del sistema. Esto puede ser llevado a
cabo por medio de la medición de algún parámetro característico como el pH, CE, la
concentración de cloruros, etc.
Se puede obviar este paso cuando la frecuencia del riego es muy alta (riego por
pulsos en invernaderos y en sustratos separados) con la condición de que los
componentes del sistema sean resistentes al efecto de los productos químicos
inyectados.
Tercer paso: Cálculo del tiempo disponible para la fertigación.
Después de los dos primeros pasos, se debe calcular el tiempo que queda
disponible para la fertigación a lo largo de la estación de crecimiento para cada
cultivo y para cada lote. Esto puede ser apreciado gráficamente por medio de la
siguiente figura.
Largo del turno de riego
Llenado
del
sistema
de riego
Tiempo disponible para la fertigación Lavado del
sistema de
riego
Figura 27. Manejo de la fertigación durante un turno de riego
Cuarto paso: Medición del volumen de la solución fertilizante
El siguiente paso es decidir de qué forma se medirá el volumen de solución
fertilizante que se desea inyectar. Como ya fue mencionado, esto puede ser llevado
a cabo por medio de la introducción de la totalidad de la solución en un tanque,
adherir dispositivos de medición al inyector, etc.
Figura 28. Elementos de medición para inyectores
(A) medidor de flujo (B) orificio de medición (Venturi) (C) boquilla de medición
(bomba hidráulica)
(C) boquilla de medición de Amiad 10, 20, 40, 60, 80 lt/h
62
Los medidores de flujo deben estar instalados en tanques, en los que un flotador
registra la tasa de suministro.
Las válvulas de medición de fertilizante están hechas de materiales anticorrosivos. El
modelo mecánico de estas válvulas, instaladas en la manguera de succión del
tanque fertilizante al inyector, se abre girando un dial calibrado al volumen de
solución a inyectar. Se cierra automáticamente después de que el volumen pre-fijado
ha sido distribuido.
Figura 29. Modelo mecánico del fertímetro “Dishnon”
Figura 30. Esquema de instalación de un fertímetro
63
Recuadro 9.1 Instrucciones de instalación para un fertímetro “Dishnon” con bombas
hidráulicas
El pistón fertilizante y el diafragma de las bombas fertilizantes emiten el fertilizante
en forma de pulsos. Para aliviar el efecto de estos cambios drásticos de descarga,
los que pueden afectar la exactitud de la medición, se deben seguir las siguientes
instrucciones:
El volumen del tubo de alivio debe ser de 4 veces el volumen de la solución
inyectada en cada pulso por lo menos.
El tope del tubo de alivio debe estar por lo menos 25 cm por encima del tope del
contenedor de la solución fertilizante
Con el objetivo de mantener limpio el tope del tubo de alivio éste debe ser doblado
hacia abajo sin bloquearlo para permitir la entrada libre del aire
Una válvula volumétrica similar, pero estándar puede ser instalada en la manguera
proveyendo de agua bajo presión a la bomba hidráulica. Debido a que se mide el
agua y no la solución fertilizante, es necesario saber que una bomba de tipo pistón
de “Amiad” inyecta un volumen de solución por cada 3 volúmenes de agua medida.
La bomba tipo TMB inyecta un volumen de solución por cada 2 volúmenes de agua
medida. Se debe regular el dial según este dato.
Los tanques fertilizantes y los inyectores Venturi inyectan la solución fertilizante en
forma continua, mientras que las bombas hidráulicas lo hacen en forma de pulsos.
Los trasmisores de pulso magnéticos han sido diseñados para estas bombas. En
cada pulso, el magneto cierra un circuito conectado a un controlador, el que traduce
los pulsos en volumen y acumula los datos.
Figura 31. Trasmisor de pulsos magnético para una bomba hidráulica “Amiad”
Los medidores de fertilizante operan bajo el mismo principio, como el modelo
electrónico del fertímetro.
64
Figura 32. Modelo electrónico del fertímetro “Dishnon”
Recuadro 9.2. Principio de operación del modelo electrónico del fertímetro “Dishnon”
El orificio de entrada, de forma cuadrada, dirige el flujo líquido en las paletas de una
rueda de dientes. La alta velocidad de esta rueda se reduce por medio de una caja
de cambios a un disco rotativo lento con dos magnetos de cerámica adheridos.
Dentro de una pequeña casa existe hay una varilla de proximidad (“Reed switch”),
que es sensible al campo magnético. Con cada revolución del disco, el circuito
eléctrico se cierra dos veces (una vez para cada magneto) y se reabre cuando el
magneto se aleja de la casa.
El conteo electrónico del número de cierres del circuito es equivalente a la medida
del volumen de líquido que fluye a través del fertímetro.
Quinto paso: Decidir el número de soluciones fertilizantes y el inyector que
será empleado.
El siguiente paso es decidir el número de soluciones fertilizantes que se desea
inyectar simultáneamente. Para esto se debe considerar el número de inyectores
requerido (¿podrá un sólo inyector inyectar varias soluciones, o se requieren varios
inyectores?). A medida que aumenta el número de tanques y de inyectores en uso,
el manejo del sistema se hace más complicado, lo que hace que la automatización
de la fertigación sea más atractiva. Esto es evidente en el manejo de la fertigación
en invernaderos y en sustratos artificiales (separados) especialmente.
Sexto paso: Decidir cuándo iniciar y cuándo detener la fertigación
El productor ya sabe cuándo iniciar y detener la fertigación (vea 3o
Paso), ahora
debe decidir cómo realizarlo.
La forma más simple es introducir la manguera de succión en el tanque
65
conteniendo la solución fertilizante cada vez que sea necesario, y sacarla
cuando el volumen deseado de solución ha sido inyectado.
Se pueden abrir una o más llaves manualmente, controlando el flujo a través
de un tanque o de un Venturi. Una vez que toda la solución fertilizante ha sido
inyectada, el sistema continúa operando sin la adición de fertilizante al sistema.
Se puede instalar una válvula de pie en el extremo del tubo de succión dentro
del tanque. Este mecanismo detiene la operación de la bomba hidráulica
“Amiad” cuando el nivel de la solución fertilizante está por debajo del nivel de la
válvula.
Los sistemas de riego presurizados modernos dependen de válvulas
hidráulicas a través de las cuales los materiales fluyen sin entrar en contacto
con el mecanismo responsable de la apertura y cierre de la válvula. Esto
protege al mecanismo del ataque por las sustancias químicas usadas.
Existen dos tipos básicos de válvulas hidráulicas: normalmente abierta (NA) y
normalmente cerrada (NC). Las válvulas NC permanecerán cerradas hasta que
reciban un comando externo. Por lo tanto ellas protegen el sistema de
desperfectos, derrame de solución o inyección sin intención.
Figura 33. Válvula hidráulica NC ¾” de “Amiad”
Se puede operar las válvula en forma local (manualmente) o por control
remoto. Algunas se abren manualmente y se cierran automáticamente, como
las volumétricas descriptas arriba (4º Paso ).
La operación por control remoto está generalmente bajo el control de los
“controladores de la fertigación” de los cuales existen muchos modelos en el
mercado los que se adaptan al número de tanques fertilizantes como se describió
en el quinto paso.
66
Figura 34. Controlador de la fertigación
67
Séptimo paso: Grado de automatización
El tamaño de la granja, el número de parcelas regadas, la diversidad de los cultivos,
la disponibilidad de soluciones fertilizantes y/o fertilizantes solubles, la preparación
técnica de los operarios constituyen los factores más importantes para determinar el
grado de automatización que se desea emplear.
Cuando se sopesan las ventajas relativas de la automatización se debe considerar la
inversión inicial en el equipo junto con los costos de mantenimiento, operación y
energía. Por otro lado, se debe tomar en cuenta el ahorro en fertilizantes, como
también el conocimiento requerido para el mantenimiento del equipo (que incluye
dispositivos electrónicos sofisticados).
La automatización comienza, en su caso más simple, con válvulas dosimétricas
semi-automáticas como se mencionó anteriormente, (se abren manualmente y
se cierran automáticamente). En su grado de sofisticación más elevado, operan
por medio de computadoras con un control complejo en condiciones bajo las
cuales se inicia la fertigación, se concluye o se interrumpe según los
parámetros predeterminados de tiempo, agua y fertilizante, presión del sistema,
al igual que datos adicionales como lluvia, temperatura, viento, pH, CE, etc.
Los controladores de fertigación automáticos dependen de un reloj interno,
recibiendo una señal de medidores de agua, de fertilizante, manómetros, etc., y
de válvulas hidráulicas que abren y cierran según los resultados procesados por
el controlador.
En sistemas completamente automáticos se puede iniciar la fertigación:
* después de un tiempo predeterminado desde el inicio del riego;
* después de un volumen predeterminado de agua registrado en el medidor de
agua;
* cuando se alcanzó una presión mínima pre-establecida en el cabezal;
* según la información recibida de la parcela regada;
* o por alguna combinación de los puntos mencionados.
Las mismas consideraciones se toman en cuenta para terminar la fertigación.
Octavo paso: Fertigación proporcional o por volumen
Una vez que contamos con el equipo necesario, debemos elegir cómo vamos a
realizar la fertigación. Existen dos modelos básicos: fertigación por volumen o
proporcional.
Fertigación por volumen: este modelo se basa en la decisión de si aplicar un
volumen dado de fertilizante por cada turno – independientemente de la
concentración de los nutrientes en el agua de riego.
Una vez tomada la decisión, la inyección puede comenzar inmediatamente
después de que el sistema de riego se ha estabilizado. Se prefiere este método
para inyectar nutrientes que se mueven lentamente en el perfil del suelo, como
ser los iones orto-fosfato (H2PO4).
Si el turno de riego es mucho más prolongado que el tiempo requerido para la
fertigación, ésta debe ser llevada a cabo hacia el término del turno de riego.
Esta es la mejor opción cuando se aplica un nutriente que se lava fácilmente,
como ser el nitrato (NO3), ya que existe el riesgo de que este nutriente sea
transportado por debajo del sistema radicular activo.
Si hay suficiente tiempo, se pueden aplicar dos soluciones fertilizantes o más,
68
una después de la otra, (siempre respetando las consideraciones mencionadas
arriba).
Se debe entender que con este modelo la concentración del nutriente en el
agua de riego puede ser constante (como en el caso del inyector Venturi), pero
también puede disminuir con el tiempo, como en el caso del tanque fertilizante
(donde, en el momento que se termina el fertilizante sólido en el tanque, la
concentración cae continuamente).
a)Fertigación por volumen con nutrientes que no se lavan
Tiempo total de riego programado
Llenado
del
sistema de
riego
Tiempo disponible para la fertigación
Lavado del
sistema de
riego
Fertigación por
volumen
b)Fertigación por volumen con nutrientes lavables aplicada hacia el final del turno de
riego
Tiempo total de riego programado
Llenado
del
sistema de
riego
Tiempo disponible para la fertigación
Lavado del
sistema de
riego
Fertigación por
volumen
Figura 35. Programación de la fertigación por volumen
Fertigación proporcional: Este modelo implica mantener la concentración de los
nutrientes en el agua de riego constante mientras dure la fertigación.
Este es el método preferido para implementar la fertigación en invernaderos y
sustratos separados del suelo, en los que el sistema radicular está restringido a
un muy pequeño volumen de riego y el intervalo de riego es muy frecuente.
La fertigación proporcional asegura un nivel más elevado de control del pH del
agua de riego, su conductividad eléctrica (CE) y un balance apropiado de
nutrientes, según los requerimientos específicos del cultivo.
A medida que el equipo se hace más sofisticado y los productores reconocen
las ventajas inherentes a la fertigación, la fertigación proporcional va ganando
en aceptación en las diferentes ramas de la agricultura.
Se puede alcanzar y regular la proporcionalidad por medio de los accesorios de
medición descriptos en el cuarto paso, trabajando en forma independiente, o
bajo los comandos de los controladores de la fertigación.
La mayoría de las bombas hidráulicas aumentan la tasa de inyección cuando la
69
presión (y descarga) del sistema aumenta, y lo mismo ocurre viceversa. De esta
manera la proporcionalidad está prácticamente ligada a las variaciones de la
presión. Entre los modelos descriptos, el Dosatron es el menos afectado por
estas variaciones.
Con controladores sofisticados, la proporcionalidad se mantiene gracias a un
procesador electrónico que suministra continuamente datos sobre el progreso
del riego (la información es provista por el medidor electrónico de agua) y de la
fertigación (del medidor electrónico de fertilizante). El procesador envia las
señales correspondientes a la válvula hidráulica que está en el inyector
mientras que el control de la tasa de inyección está coordinado con la descarga
del sistema de riego. El procesador es programado para inyectar X litros de la
solución fertilizante A, Y litros de la solución fertilizante B, etc., por cada metro
cúbico de agua de riego descargada.
Se debe chequear el equipo periódicamente para comprobar su exactitud.
En forma ideal, se mantiene constante la concentración del/los nutrientes
durante la totalidad del tiempo disponible para la fertigación, sin embargo
existen otros factores tales como la inyección de ácidos o cloruros para el
mantenimiento del equipo de riego, lo que reduce el tiempo disponible.
Tiempo total de riego programado
Llenado del
sistema de
riego
Tiempo disponible para la fertigación
Lavado
del
sistema
de riego
Fertigación proporcional a lo largo del tiempo disponible. Cada barra representa un pulso de
la bomba.
Figura 36. Fertigación proporcional
Se debe entender claramente que ambos tipos de fertigación pueden ser empleados
simultáneamente en una misma granja dependiendo de las circunstancias. Por
ejemplo, en un suelo arcilloso, con una alta capacidad de retención de amonio
intercambiable (NH4
+
) y de potasio (K+
), permite la aplicación de estos nutrientes
ocasionalmente y en grandes cantidades, o sea por volumen, en cambio si se desea
aplicar urea, que se mueve libremente con el agua de riego, es preferible aplicarla en
forma proporcional.
70
Figura 37. Comparación de la concentración del material químico en el agua de riego
con el tiempo para diferentes métodos de inyección
71
Figura 38. Comparación de la concentración del nutriente en el agua de riego y la
distribución potencial en el sistema radicular para diferentes métodos de inyección
72
APENDICE
Tablas, definiciones y ecuaciones
TABLAS
Tabla 6: Peso equivalente de algunos iones
Cationes
Peso equivalente (gr)
Aniones
Peso equivalente (gr)
Ca++
20.04 Cl-
35.46
Mg++
12.16 SO4
-
48.03
Na+
23.0 HCO3
-
61.0
K+
39.1 NO3
-
62.0
NH4+
18.0 H2PO4
-
97.0
Tabla 7: Clasificación de la acidez
Clasificación Rango de pH
Moderadamente ácido 5.6-6.0
Ligeramente ácido 6.1-6.5
Neutral 6.6-7.3
Ligeramenta alcalino 7.4-7.8
Moderadamente alcalino 7.9-8.4
Fuertemente alcalino 8.5-9.0
73
Tabla 8: Factores de conversión
De A Multiplique
por
P2O5 P 0.44
P P2O5 2.3
PO4 P 0.33
P PO4 3.076
K2O K 0.83
K K2O 1.2
CaCO3 Ca 0.4
Ca CaO 1.40
CaO Ca 0.71
Ca CaCO3 2.5
NO3 N-NO3 0.23
N-NO3 NO3 4.4
NH4 N-NH4 0.82
N NH4 1.28
Mg MgO 1.66
MgO Mg 0.60
74
DEFINICIONES
Peso equivalente : es el peso en gramos de cualquier material capaz de combinar
con o reemplazar un gramo de hidrógeno. Es equivalente al peso atómico de un ión,
dividido por su equivalencia.
Por ejemplo: el peso atómico del calcio es de 40.08 gramos, su valencia es de 2; por
lo tanto el peso equivalente del calcio es de 40.08/2 = 20.04 gramos.
Miliequivalente (meq): es la milésima parte de un equivalente (peso equivalente)
Partes por millón (ppm): mg/l , o gr/m³.
pH – es un registro para designar la acidez o alcalinidad relativa de los suelos,
líquidos ú otros materiales. Un pH de 7.0 indica neutralidad, valores más altos
denotan alcalinidad, y valores más bajos acidez.
Alcalinidad – Término químico referente a la reacción básica en los que las lecturas
del pH son mayores que 7.0, al contrario de una reacción ácida donde las lecturas
del pH son inferiores a 7.0. .
Nutriente disponible – La cantidad de nutriente o compuesto en el suelo que puede
ser fácilmente absorbida y asimilada por las plantas.
Conductividad eléctrica – El recíproco de la resistencia. Es una medida de la
facilidad con la cuál una corriente pasará a través de una pasta de suelo o extracto.
Está directamente relacionada con el contenido de sales en el suelo. Se mide en
milimhos/cm, micromhos/cm, o decisiemens/m.
75
ECUACIONES (en orden numérico)
1. q = A * Fv / t
q = Descarga del inyector [ litros/hectárea ]
A = Area [ hectárea ]
Fv = Dosis fertilizante [ litros/hectárea ]
t = Duración de la fertilización [ litros/hectárea ]
2. Tv = Fv * A
Tv = Volumen del tanque [ litros ]
Fv = Dosis fertilizante [ litros/ hectárea ]
A = Area [ hectárea ]
3. Fc(%) = 100 * q / (q x Q)
Fc(%)= Concentración del fertilizante en el agua de
riego [%]
q = Descarga del inyector [ litros/hora ] [ litros/hora ]
Q = Descarga del sistema de riego [ m3
/hora ] [ m3
/hora ]
4. t= 4 * Tv / q
t = Duración de la fertilización [ horas ]
Tv = Volumen del tanque [ litros ]
q = Descarga del inyector [ litros/hora ]
5. Fw = 100 * Nw / Nc(%)
Fw = Dosis fertilizante (por peso) [ kg/hectárea ]
Nw = Dosis nutriente (por peso) [ kg/hectárea ]
Nc(%) = Concentración del nutriente en el fertilizante
[ % ]
6. Fv = Fw / Sw
Fv = Dosis fertilizante, (por volumen) [litros/hectárea]
Fw = Dosis fertilizante, (por peso) [litros/hectárea]
Sw = Peso específico de la solución fertilizante [kg/litro ]
7.1 Ft = Fw * A
7.2 Ft = Fv * A
Ft = Fertilizante por turno de riego [litros/hectárea]
Fw = Dosis Fertilizante, (por peso) [litros/hectárea]
Fv = Dosis Fertilizante, (por volumen) [kg/litro ]
A = Area fertigada por turno de riego [ hectárea ]
76
8. q = 4 x Tv / T
q = Descarga del tanque [ litros/hora ]
Tv = Volumen del tanque [litros]
t = Duración de la fertilización [ horas ]
9. q = Fc(v) * Q
q = Descarga del inyector [ litros fert/hora ]
Fc(v) = Concentración del fertilizante (por volumen) [litros fert / m3
agua]
Q = Descarga del sistema de riego [ m³ agua/hora ]
10. q = Ft / t
q = Descarga del inyector [ litros/hora ]
Ft = Fertilizante a inyectar durante un turno de riego [ litros ]
t = Duración de la fertigación [ horas ]
11. Fc(w) = 100 * Nc(w) / Nc(%)
Fc(w) = Concentración de fertilizante (por peso) [gr/m³]
Nc(w) = Concentración de nutriente en el agua de riego [ ppm ]
Nc(%) = Concentración de nutriente en el fertilizante [ % ]
12. Fc(v) = 100 * Nc(w) / (Nc(%)* Sw)
Fc(v) = Concentración fertilizante, (por volumen) [ litros/m3
]
Nc(w) = Concentración de nutriente en el agua de riego [ ppm ]
Nc(%) = Concentración de nutriente en el fertilizante [ % ]
Sw = Peso específico de solución fertilizante [ gr/cc ]
13. Qr = q / Q
Qr = Tasa de descarga [ litros/m3
]
q = Descarga del inyector [ litros/hora ]
Q = Descarga del sistema de riego [ m³/hora ]
14. D(%) = 100 * Fc(v) / Qr
D(%) = Porcentaje de dilución [ % ]
Fc(v) = Concentración fertilizante, (por volumen) [ litros/m3
]
Qr = Tasa de descarga [ litros/m3
]
77
15. Ft = Tv * D(%) / 100
Ft = Fertilizante por turno de riego [ litros o kg ]
Tv = Volumen del tanque [ litros ]
D(%) = Porcentaje de dilución [ % ]
78
LISTA DE SIMBOLOS
A = Area [ ha ] (1,2,7)
D(%) = Porcentaje de dilución [ % ] (14,15)
Fc(%) = Concentración fertilizante [ % ] (3)
Fc(v) = Concentración fertilizante, (por volumen) [ lt/m3
] (9,12,14)
Fc(w) = Concentración fertilizante, (por peso) [gr/m³] (11)
Ft = Fertilizante por turno de riego [ lt ó kg ] (7,10,15)
Fv = Dosis fertilizante (por volumen) [ lt/ha ] (1,2,6,7)
Fw = Dosis fertilizante (por peso) [ kg/ha ] (5,6,7)
Nc(%) = Concentración del nutriente en el
fertilizante
[ % ] (5,11,12)
[ ppm ] (11,12)
Nw = Dosis nutriente (por peso) [ kg/ha ] (5)
q = Descarga del inyector [ lt / h ] (1,3,4,8,9,10,13)
Q = Descarga del sistema de riego [ m³ / h ] (3,9,13)
Qr = Tasa de descarga [ lt/m3
] (13,14)
Sw = Peso específico de la solución fertilizante [gr/cc]
[kg/lt]
[gr/cc] [kg/lt]
t = Duración de la fertilización [ h ] (4,8,10)
Tv = Volumen del tanque [ lt ] (2,4,8,15)
Nc(w) = Conc. del nutriente en el agua de riego
Los números entre paréntesis hacen referencia a las ecuaciones en las cuales
aparecen los respectivos símbolos.
79
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Natan r. la_fertilizacion_combinada_con_el_riego

  • 3. INDICE Página AGRADECIMIENTOS 2 INTRODUCCION 3 CAPITULO 1 - Ventajas y limitaciones 4 CAPITULO 2 - Criterios de selección del equipo 7 CAPITULO 3 - Equipo de inyección 10 CAPITULO 4 - Equipo de seguridad 33 CAPITULO 5 - Manejo de la quimigación 41 CAPITULO 6 - Calidad del agua y su influencia en la quimigación 50 CAPITULO 7 - Criterios para la clasificación de fertilizantes usados en fertigación 54 CAPITULO 8 - Ubicación del equipo 60 CAPITULO 9 - Programa de la fertigación 61 APENDICE - Tablas - Definiciones - Ecuaciones 73 LISTA DE SIMBOLOS 79 1
  • 5. 2 AGRADECIMIENTOS - A mi familia, por su apoyo y paciencia. - Al equipo de CINADCO en Shefayim. - Al Ing. Moshe Sneh, Ex Director del Departamento de Riego y Suelos del Servicio de Extensión por leer este documento y aportar observaciones y correcciones. - Al Dr. Albert Avidan, por leer el documento y aportar sus valiosas observaciones. - Al Ing. Dan Sheuer, por sus invalorables observaciones y apoyo. - A la Ing. Evelyn Rosenthal y al Ing. Yossy Spinoza por leer el documento y aportar correcciones. - A todas las compañías comerciales por su apoyo - A la Sociedad para la Transferencia de Tecnología (Haigud), por su apoyo logístico y financiero.
  • 7. INTRODUCCION El término “quimiriego” es empleado para describir el proceso por el cuál se inyecta en el sistema de riego una gama de productos químicos, con el propósito de distribuirlos en forma homogénea en el suelo junto con el agua de riego. Se usan otros términos para describir la aplicación de ciertas sustancias específicas a través del sistema de riego, todos con el sufijo “gación”, indicando el tipo de material aplicado. Por ejemplo, la aplicación de fertilizantes se denomina fertigación, la aplicación de fungicidas fungigación, la aplicación de insecticidas, insectigación, la aplicación de herbicidas herbigación, etc. La quimigación incluye además la inyección de cloro, ácidos y otras sustancias que cumplen la función de tratar el sistema de riego, cuando se requiere de su mantenimiento. Los beneficios del quimiriego incluyen la aplicación económica, la posibilidad de aplicar los diferentes productos en forma frecuente, uniforme, según los requerimientos del cultivo, reduciendo los riesgos de compactación del suelo, daño mecánico al cultivo, etc. La fertigación permite mayor flexibilidad en la aplicación de los fertilizantes comparado con los métodos tradicionales, debido a que permite que el fertilizante sea aplicado en cualquier momento durante el riego. Además, la fertigación se adapta a todos los sistemas presurizados conocidos, aspersión, goteo, microaspersión, pivote central, etc. El método se adapta a los requerimientos del productor, tanto desde el punto de vista económico, como desde el de ingeniería, con muchas ventajas comparado con los métodos tradicionales. Se han desarrollado muchos accesorios para el control de la quimigación lo que hace que el proceso sea más eficiente. Estos accesorios se hacen cada vez más sofisticados y especializados, lo que obliga a aumentar el nivel de la mano de obra que opera estos sistemas junto con el conocimiento requerido para su funcionamiento. Teniendo en cuenta estas observaciones se ha escrito esta publicación con el fin que sea de provecho para aquellos que deseen emplear esta tecnología. 3
  • 9. CAPITULO 1 Ventajas y Limitaciones Los beneficios de aplicar los fertilizantes y otras sustancias químicas a través del sistema de riego son ampliamente reconocidos. Ventajas Mayor eficiencia: Mejor distribución y mayor uniformidad en la aplicación de los materiales como consecuencia de ser aplicados disueltos en el agua de riego; Cada planta en el campo recibe los nutrientes en forma exacta; La penetración al suelo es mejor y más rápida; La posibilidad de dividir la dosis anual de los fertilizantes en muchas porciones, de esta manera se incrementa la disponibilidad de los nutrientes; Las pérdidas de nutrientes desde la superficie del suelo serán inferiores, por ejemplo, las pérdidas de nitrógeno por volatilización; La posibilidad de adaptar la nutrición a las distintas etapas del desarrollo fenológico del cultivo, como la floración, cuajado, crecimiento vegetativo, etc., La fertigación permite aplicar los nutrientes según las necesidades del cultivo, posibilitando modificar la relación entre ellos; La posibilidad de dividir la dosis recomendada en pequeñas porciones puede reducir la cantidad total de fertilizantes aplicados en un tercio; En sistemas de riego por goteo, debido a que el sistema moja una pequeña porción del terreno solamente, la fertigación constituye una obligación. Control y dosificación: Se pueden aplicar cantidades exactas de fertilizante a través de sistemas de control automáticos, según un programa pre-establecido; Existe la posibilidad de controlar el proceso en forma absoluta, lo que permite la aplicación de micronutrientes a través del sistema de riego. Los micronutrientes son sustancias caras y, por medio de la aplicación continua y repetida en pequeñas porciones durante un periodo de tiempo prolongado, se puede incrementar la disponibilidad de los mismos en forma significativa, especialmente en suelos marginales. Este tratamiento puede reemplazar las aplicaciones foliares; La fertigación se adapta fácilmente a sistemas de control de riego automáticos, lo que incrementa la exactitud. Control de profundidad y momento de aplicación: Las frecuentes aplicaciones en pequeñas dosis evita la pérdida de fertilizantes; Esta reducción en las pérdidas se debe a una reducción de la lixiviación por efecto de fuertes lluvias por debajo del sistema radicular de la planta. En muchas zonas tropicales, se practica la fertigación con este objetivo únicamente; Existen situaciones en las cuales, dependiendo del tipo de suelo, fertilizante y cultivo, es importante aplicar el fertilizante hacia el final del ciclo de riego, para evitar la lixiviación; La fertigación permite mantener un nivel nutritivo adecuado en suelos pobres, con baja capacidad de retención de nutrientes, posibilitando el cultivo en suelos marginales; Además, la posibilidad de controlar la profundidad y el momento de aplicación evita que sustancias químicas contaminen las aguas subterráneas. 4
  • 10. 5 Ahorro de mano de obra y comodidad: La operación de los sistemas es rápida y cómoda; La quimigación ahorra mano de obra y energía; No se necesita maquinaria especial para la aplicación de los fertilizantes; Una sola persona puede operar todo el sistema desde un cabezal. Compactación del suelo: No se necesita conducir tractores que arrastren aparatos pesados para la dispersión de los fertilizantes; Se evitan los daños de compactación de suelos, lo que incrementa los rendimientos. Otras aplicaciones: La aplicación de otras sustancias químicas a través del sistema de riego constituye otra ventaja. Limitaciones y precauciones Toxicidad: Muchos sistemas de riego están ligados a sistemas de agua potable. El agua que contiene sustancias químicas no debe ser bebida por seres humanos ni por animales. Es importante advertir en forma visible tanto a los trabajadores como a los transeúntes del peligro de beber de esta fuente de agua. Asimismo es necesario que una fuente de agua potable esté disponible. Contaminación de aguas subterráneas: Lo que antes fue mencionado como una ventaja, puede constituirse en una limitación, cuando no se emplean sistemas exactos de monitoreo del riego, debido a que el exceso de agua conteniendo sustancias químicas puede llegar a las aguas subterráneas. Adaptabilidad del fertilizante: La fertigación exige el uso de fertilizantes líquidos, o sólidos solubles. Los fertilizantes que no sean fácilmente solubles, no se adaptan a esta tecnología. Interacciones entre las sustancias inyectadas y el agua de riego: Todas las sustancias a inyectar en el sistema de riego deben ser evaluadas para determinar si causarán alguna reacción química indeseada. Por ejemplo, las fuentes comunes de cloro son agentes oxidantes, lo que causa la precipitación de carbonato de calcio y de magnesio, al igual que la de óxidos de hierro (herrumbre), etc.; Los fertilizantes fosfatados, tales como super-fosfato pueden reaccionar con el calcio presente en el agua de riego y precipitar; Muchos fertilizantes causan un incremento en el pH del agua de riego, lo que aumenta el riesgo de las precipitaciones. Peligro de corrosión: La corrosión de los componentes del sistema puede ser un problema serio. Todas las partes que entran en contacto con soluciones concentradas y/o con sustancias químicas inyectadas, deben estar hechas de materiales resistentes a la corrosión, con el fin de reducir al mínimo la misma;
  • 11. 6 Tanto el sistema de inyección como el de riego, deben ser lavados cuidadosamente después de cada inyección (no con ácidos ni cloro). Todos los fertilizantes son corrosivos hasta cierto punto. Requerimientos de seguridad: Muchos fertilizantes causan una reacción ácida fuerte, razón por la cual es necesario tomar las debidas precauciones en su manejo; El equipo de quimigación debe estar equipado con un dispositivo de prevención de flujo hacia atrás. Este dispositivo tiene un doble propósito: previene el flujo del agua de riego en sentido inverso con o sin sustancias químicas, y quiebra el sifonaje hacia atrás que pueda ocurrir si el sistema falla o se cierra. Inversión inicial elevada: Se requieren muchos accesorios para el quimiriego, razón por la cual la inversión inicial es alta. Se requiere un funcionamiento correcto de todos los componentes del sistema: Si uno de los componentes del sistema no está operando correctamente, el proceso no está funcionando apropiadamente; Dependemos del correcto funcionamiento del sistema.
  • 13. CAPITULO 2 Criterios de selección del equipo El equipo usado para el quimiriego es producido en diferentes tipos y modelos, difiriendo en sus propiedades, con ventajas, limitaciones y precios diversos. Por otro lado, las condiciones y requerimientos pueden diferir de un lugar a otro. Por lo tanto, es muy importante sopesar cuidadosamente todos los factores antes de tomar una decisión. Los factores a tener en cuenta son los siguientes: Descarga del inyector Conocer la capacidad de inyección del inyector es muy importante para poder calcular el volumen de solución a inyectar en el sistema de riego durante un tiempo determinado. Para calcularlo usamos la siguiente Ecuación No 1 (1): ECUACION No 1 q = A * Df / t Donde: q = Descarga del inyector [litros/hectárea] A = Area [ hectáreas ] Df = Dosis fertilizante [litros/hectárea ] t = Duración de la fertilización [horas ] Ejemplo 1 Queremos aplicar una dosis de fertilizante (Df) de 150 l/ha de una solución fertilizante a una parcela de 2.5 ha (A). La fertigación durará tres horas (t), por lo tanto la descarga del inyector será: q = 2.5 ha * 150 lt/ha / 3 h = 125 l/h Cálculo de capacidad del tanque El volumen mínimo de solución fertilizante en el tanque para fertilizar durante un solo turno de riego, se calcula por medio de la siguiente Ecuación No 2 (2): ECUACION No 2 V = Df * A Donde: V = Volumen [ litros ] Df = Dosis fertilizante [ litros/ hectárea ] A = Area [ hectáreas ] 7
  • 14. Ejemplo 2 ¿Cuál será el mínimo volumen de tanque requerido (Tv) para fertigar una parcela de 0.5 ha (A), si queremos aplicar 200 litros de solución por hectárea (Df)? Tv = 200 l/ha * 0.5 ha = 100 l Confiabilidad y exactitud Es importante asegurarse que el equipo opere en la forma deseada, sin necesidad que el operador intervenga. Operación Se debe entrenar al operador debido a la complejidad y sofisticación de parte del nuevo equipo. Energía Se necesita una fuente de energía para poder inyectar. Esta energía puede ser hidráulica, es decir suministrada por la presión del sistema de riego, eléctrica o ser suministrada por un motor de combustión interna. La elección dependerá del precio y disponibilidad. Tasa de dilución o concentración de solución fertilizante Se trata de la relación (en porcentaje) entre el volumen de la solución fertilizante concentrada y el volumen total de la solución final, calculada por medio de la siguiente Ecuación No 3 (3). ECUACION No 3 Fc(%) = 100 * q / (q * Q) Donde: Fc(%) = Concentración de la solución fertilizante en el sistema de riego [ % ] q = Descarga del inyector [ litros/hora ] Q = Descarga del sistema de riego [ m³/hora ] Ejemplo 3 100 litros de un fertilizante líquido (q) en 1.9 m³/h de agua (Q) constituyen una tasa de dilución de: Fc = 100 * 100 l /h ( 100 l/h * 1.9 l m³/hora ) = 52.6 % El equipo seleccionado debe cumplir con esta tasa de dilución Adaptabilidad a la automatización El equipo seleccionado debe incluir la opción de ser automatizado en el futuro 8
  • 15. 9 Otras aplicaciones El equipo puede ser usado para otras aplicaciones tales como inyección de ácidos para tratar el sistema de riego y evitar precipitaciones que tapan los emisores. Garantía y servicio Es importante considerar la garantía y el tipo de servicio suministrados por el fabricante y/o distribuidor local, la disponibilidad de repuestos, etc. Estandares Es necesario asegurarse que todos los accesorios sean producidos por fabricantes confiables, supervisados por instituciones acreditadas que operen bajo estándares reconocidos. Experiencia de campo Es esencial que el equipo seleccionado tenga abundante experiencia en el campo. Precio Este se expresa como el gasto anual basado en el costo de adquisición, mantenimiento y vida útil del equipo.
  • 17. CAPITULO 3 Equipo de inyección La aplicación de fertilizantes a través del sistema de riego presurizado requiere la inyección de una solución fertilizante al sistema siendo necesario superar la presión de la red. Para lograr este objetivo existen diversos enfoques: Gradiente de presión o sistema de tanque: una parte del flujo de la tubería principal es desviado hacia el tanque, el que puede o no contener una bolsa para disolver la sustancia química contenida en él. Succión producida por el principio Venturi: una constricción en el flujo con una entrada específica y una salida hacia la tubería, crean un vacío producido por un incremento en la velocidad del flujo de agua a través de la constricción. Inyección por medio de un motor hidráulico: producido por la energía del agua de riego. Equipo de fertigación y su ubicación en el cabezal de riego 1 – Ubicación del equipo El equipo que inyecta la solución en el sistema (tanque fertilizante, inyector Venturi, o bomba), debe ser colocado más allá de la válvula volumétrica y antes del filtro. Figura 1. Representación esquemática de un cabezal de riego incluyendo una bomba hidráulica y un tanque fertilizante. 10
  • 18. 2 – Equipo de inyección Elección del inyector: Con el fin de poder escoger en forma apropiada el inyector y el tanque fertilizante, es necesario tomar en cuenta los siguientes factores: el tipo de sistema de riego; el cultivo; la tasa de flujo del sistema de riego; la tasa de inyección; el tipo de sustancia química a inyectar; determinar si la quimigación se llevará a cabo en forma proporcional o por volumen; la fuente de energía; la duración de la operación; las expectativas de expansión; consideraciones de seguridad; Algunos de estos factores fueron discutidos en el Capítulo 2. Sistema de tanque fertilizante El principio de operación incluye una válvula estranguladora, que obliga a que parte del agua que fluye por la tubería principal sea desviada hacia el tanque fertilizante. Figura 2. Tanque fertilizante 11
  • 19. El tanque fertilizante va conectado paralelamente a la tubería principal en forma de ojal. Los materiales usados para la construcción del tanque, sus accesorios, y su misma instalación, deben ser tales que permitan la operación del sistema en forma segura bajo la presión de la tubería principal. La desviación de una parte del flujo es obtenida por medio de un gradiente de presión de 0.1 – 0.2 atm. El agua de riego entra al tanque a través de un tubo de 1/2 a 3/8” de diámetro, el que llega casi al fondo. Se puede llenar el tanque con un fertilizante sólido, soluble, o con una solución disuelta previamente, cerrándolo herméticamente. Existe otro tubo que sale del tanque retornando al tubo principal, después de la válvula estranguladora. El agua de riego entra en el tanque y se mezcla con la sustancia química/fertilizante sólida que se encuentra en el mismo, fluyendo luego de regreso al tubo principal. Cuanto mayor sea el gradiente de presión formado por la válvula estranguladora, mayor será la tasa de inyección (Tabla 1). Tabla 1. Tasa de inyección a través de un tanque fertilizante en función del gradiente de presión y del diámetro de los tubos de entrada y de salida Diámetro del tubo D = ½” D= 3 /8” Gradiente de presión [atm] Tasa de inyección [ lt/h ] 0.1 660 320 0.2 990 500 0.3 1200 650 0.4 1350 760 0.5 1500 850 0.6 1650 940 0.7 1800 1030 Durante el proceso de fertigación, la concentración de la solución fertilizante dentro del tanque disminuye gradualmente, debido a que se diluye con el agua. Si el fertilizante que se encuentra en el tanque está en forma sólida, la concentración permanece más o menos constante siempre y cuando haya fertilizante sólido en el tanque. La duración de la fertigación depende del volumen del tanque y de su descarga. Esta se puede calcular por medio de la siguiente ecuación: ECUACION No 4 t = 4 * Tv / q Donde: t = duración de la fertigación [ horas ] Tv = volumen del tanque [ litros ] q = descarga del tanque [ litros/hora ] ( Ver Tabla 1) Esta ecuación se basa en el siguiente principio: Cuatro volúmenes de agua de riego tienen que pasar a través del tanque para 12
  • 20. 13 trasladar toda la solución fertilizante al sistema de riego. Ejemplo 4 Si el volumen del tanque (Tv) es de 120 litros, entonces: 4 * 120 = 480 litros de agua serán necesarios para inyectar un 95% de la solución fertilizante en el sistema de riego. El agregado de un manómetro y de una pequeña válvula volumétrica permitirán el ajuste del gradiente de presión y de la tasa de descarga para inyectar la solución fertilizante en el tiempo establecido, según el principio descrito arriba. El tanque debe ser lo suficientemente grande para contener un volumen de solución suficiente para una operación. Ventajas Simplicidad en construcción y operación; Costo relativamente bajo; Amplia experiencia de campo. El equipo ha estado en uso por espacio de más de 30 años; No requiere una fuente de energía externa; emplea la misma energía del agua de riego; Es móvil y resistente a las fluctuaciones de la presión y de la descarga; Permite una amplia tasa de dilución. Limitaciones Hay poco control sobre la tasa de inyección y sobre la concentración de la sustancia química en el agua de riego; Los materiales de construcción al igual que todos los accesorios y la instalación deben permitir una operación segura del sistema a la presión del sistema; Es necesario llenar el tanque cada vez que se va a regar; Alto costo para tanques grandes; La estrangulación causa pérdida de presión; Todos los componentes del sistema que entran en contacto con la solución inyectada deben estar hechos de materiales resistentes a la acción corrosiva de las sustancias inyectadas; Puede ser usado en sistemas automáticos sólo por medio de una válvula dosificadora resistente a sustancias químicas con una salida electrónica. Los tanques fertilizantes son fabricados en una amplia gama de tamaños estándar, desde 60 hasta 220 litros, sin embargo es posible obtener más grandes. Secuencia de operación Las mangueras del desvío van conectadas a la tubería principal por medio de dos válvulas pequeñas; En caso de que se quiera mover el equipo de una parcela a otra, se instalan conectores fácilmente desarmables; Existen tres formas de llenar el tanque: (a) directamente con una solución líquida; (b) disolviendo fertilizantes sólidos previamente en un tanque separado, filtrando la solución previo al llenado;
  • 21. 14 (c) introduciendo fertilizante sólido en el tanque, asegurando la disolución completa durante el turno de riego; Se debe llenar el tanque completamente, de lo contrario existe el riesgo de que el fertilizante no deje el tanque. Es necesario instalar en la entrada del tanque un dispositivo que impida el flujo inverso del agua y evite la formación de vacío que puede perturbar el flujo; Cuando se abre el sistema de riego es necesario asegurarse que las válvulas que están conectadas al tanque estén todavía cerradas y que la válvula estranguladora esté completamente abierta; Se abren las válvulas conectoras en forma simultánea junto con el cierre gradual de la válvula estranguladora, monitoreando simultáneamente el gradiente de presión con un manómetro, hasta alcanzar el gradiente deseado. El inyector Venturi Este inyector opera en base al principio Venturi, o sea que una constricción en el flujo con una entrada específica y un diseño de salida, instalado en la tubería, crea un vacío producto del incremento en la velocidad a través de la constricción. La tasa de inyección, que puede ser alcanzada por un Venturi, depende del gradiente de presión que lo atraviesa. Este gradiente oscila entre 5 y 75%, según el diseño del Venturi. Figura 3: Caracterización de un inyector Venturi Ventajas No requiere una fuente externa de energía para operar, utiliza la energía del sistema de riego; Opera en forma muy simple, carece de partes móviles, mínima depreciación, y casi nunca sufre desperfectos; Se adapta a tasas de inyección de hasta 2 metros cúbicos/hora, lo que permite la quimigación central de áreas grandes; Su costo es relativamente reducido comparado con inyectores similares; Se puede succionar la solución de un tanque abierto; Es liviano y fácil de transportar; Fácil de instalar;
  • 22. 15 Se conecta fácilmente a sistemas computarizados (se adecua a todo tipo de automatización), con una válvula volumétrica resistente a sustancias químicas y una salida electrónica; Mantiene constante la concentración de nutrientes en el agua de riego; Es resistente a materiales corrosivos. Limitaciones Grandes pérdidas de presión. Muchos modelos pierden un tercio de la presión de entrada por lo menos. Para sistemas de baja presión, tales como microaspersión y goteo, puede no haber suficiente presión para operar el Venturi; Las variaciones de presión afectan la tasa de inyección de los inyectores Venturi. En este caso se recomienda instalar una bomba buster a la entrada del mismo; Cada modelo tiene un rango de operación limitado; Se necesita una descarga mínima de agua que atraviese el inyector para que el principio se succión Venturi funcione. Esta tasa mínima de descarga varía con la presión de entrada. De todo esto se puede concluir que para aprovechar las ventajas que ofrece el inyector Venturi, se deben cumplir varias condiciones: Debe haber suficiente presión para que el Venturi pueda operar; Es necesario asegurar una presión constante, lo que se puede lograr de varias maneras. Los Venturi son construidos con materiales resistentes a las sustancias químicas usadas en la quimigación, tales como cobre, plástico o acero inoxidable. Se fabrican en diversos diámetros, desde 3/8” hasta 2”. Vienen con distintos grados de sofisticación y precio dependiendo del fabricante. Caracterización del inyector Venturi Para poder escoger el modelo adecuado, es importante definir sus propiedades: El rango de presión en la entrada. Cada modelo tiene un rango de presión óptimo especificado por el fabricante; Pérdidas de presión. El gradiente entre la entrada y la salida (P1 – P3) se expresa en porcentaje de la presión de entrada. Para cada modelo, se debe llegar a un gradiente mínimo determinado para que haya succión. En la mayoría de los modelos este gradiente es de 1/3 de la presión de entrada. Sin embargo, existen algunos que pierden hasta un 50%. Ultimamente, se han desarrollado los modelos bi-fásicos que pierden un 10% aproximadamente de presión. La pérdida de carga varía con el gradiente de presión de entrada.
  • 23. Figura 4. Principio de operación del Venturi La tasa de succión se expresa en litros por hora. Esta depende de la presión de entrada, la pérdida de carga y el tamaño de la constricción. La tasa de succión puede ser regulada por medio de varios accesorios (restrictores); Rango de flujo de agua. La presión de entrada y la boquilla (la que puede ser reemplazada en algunos modelos por otras de distinto diámetro), afecta el flujo del agua a través del inyector. El fabricante define el rango de operación. Se requiere una tasa mínima de flujo que atraviese el inyector para iniciar la succión. El fabricante publica todos los datos pertinentes al inyector en forma de tablas y cuadros, al igual que recomendaciones para su instalación, operación y mantenimiento. Existe un amplio rango de tasas de succión, desde 2 hasta 2000 l/h (modelos Netafim). Cada inyector tiene una presión mínima de presión para su óptima operación, la que varía de 14 a 98 metros (con mangueras de succión de 12 mm de diámetro). 16
  • 24. Tipos de inyectores Venturi Venturi simple: Incluye el modelo básico solamente, sin accesorios adicionales. Figura 5. Inyectores Venturi simples La manguera de suministro del tanque hacia el Venturi debe incluir una válvula de cheque de cierre rápido automática para evitar el flujo inverso de regreso al tanque. Esta válvula debe estar ubicada al lado de la entrada del Venturi. La manguera de suministro debe contener, además, una válvula solenoide normalmente cerrada, funcional ligada a un sistema de cierre, o una válvula hidráulica, normalmente cerrada, que sólo se abre cuando el tubo de agua está debidamente presurizado Figura 6. Instalación del inyector Venturi en línea Modelo D (2” * 12)Modelo A (3/4” * 0.9), A (3/4” * 0.5) 17
  • 25. Los inyectores pueden ser instalados en línea (cuando la tasa de flujo en el sistema es baja, o la pérdida de presión no es un problema), o en desvío. Instalación en desvío. En este caso, se presenta una alternativa a colocar ambas válvulas en la línea del tanque de suministro de la solución química, se usa un desvío. Se instala una válvula de cheque en la línea de desvío inmediatamente antes de la entrada al Venturi, e inmediatamente después de la salida del mismo, se instala o una válvula solenoide normalmente cerrada, o una hidráulica. Figura 7. Instalación de un inyector Venturi en un desvío alrededor de una válvula estranguladora manual Otra alternativa es instalar una bomba buster auxiliar en desvío hacia el Venturi. Esta bomba debe estar conectada al sistema de cierre de la bomba de riego, de tal manera que se cierre automáticamente cuando la bomba del sistema de riego se detenga, o cuando la presión del agua baje a un punto en el que la distribución de la solución química y/o del agua sea afectada en forma negativa. Este arreglo es muy recomendado para su uso en invernaderos y en cultivos en sustrato. 18
  • 26. Figura 8. Inyector Venturi instalado en desvío y potenciado por una pequeña bomba centrífuga Existen muchos sistemas de desvío; alrededor del filtro, y del regulador de presión, (el filtro contribuye al desarrollo del gradiente de presión creado por el regulador), una válvula de estrangulamiento, o un regulador de presión. Figura 9. Instalación de un inyector Venturi en desvío alrededor de un filtro y un regulador de presión Este método es empleado cuando el regulador de presión crea menos presión que el gradiente mínimo necesario, necesitándose una reducción adicional, la que es obtenida por medio del filtro. 19
  • 27. Este tipo de instalación combina la caída de presión en el filtro con la del regulador de presión para operar el inyector. Este método es especialmente adecuado para sistemas de riego por goteo. Es necesario asegurarse que la presión a continuación sea suficiente para que el sistema de riego opere. Figura 10. Instalación de un inyector Venturi en desvío alrededor de un regulador de presión Este método es usado cuando el regulador crea una caída de presión y ya no quedan otros accesorios para lograrlo. En todos los casos, se debe instalar el filtro al extremo de la manguera de succión, dentro del tanque que contiene la solución. Generalmente el filtro tiene un diámetro de 1/2 a 1”, y una malla de 120 mesh. Se puede regular la tasa de succión en una de las siguientes formas: un orificio medidor, un tornillo, cambiando las boquillas, una válvula de aguja y, en algunos modelos de Netafim, se instalan goteros en el tubo de succión, que regulan la tasa de succión. Se recomienda chequear el tubo de succión periódicamente para asegurarse que no esté obstruido. Si lo está, hay que limpiarlo. Se debe ubicar el inyector por encima del tanque que contiene la solución, para evitar que la misma fluya hacia el sistema de riego por gravedad. La dosificación y regulación de los inyectores Venturi son similares a las de las bombas inyectoras; ambas se discutirán en conjunto en el Capítulo 8. Inyección por medio de bombas El elemento que inyecta la solución es considerado el corazón de cualquier sistema de quimiriego. Existen muchos tipos de dispositivos disponibles. Estos aparecen en muchos modelos, calibres y materiales. Se pueden clasificar como activos, o sea que requieren una fuente externa de energía, o pasivos, que no requieren una fuente externa de energía. 20
  • 28. Los inyectores activos incluyen bombas de desplazamiento positivo, tales como las de diafragma, pistón, etc. Todas funcionan por medio de una fuente externa de energía. Los tipos pasivos de inyectores dependen de la energía proveniente de la presión del agua de riego para inyectar la solución en el sistema. Un ejemplo de inyector de tipo pasivo es el Venturi, que fue descrito arriba. Principio de operación Se succiona la solución del tanque inyectándola al sistema de riego por medio de una bomba, la que crea una presión más alta que la existente en el mismo sistema. Las bombas deben ser de construcción áspera con componentes internos y externos resistentes a las sustancias químicas, y de materiales anti-corrosivos. Las bombas de inyección activa incluyen un dispositivo de desplazamiento como un diafragma, pistón, etc. Las bombas de diafragma y de pistón son las más comunes en quimigación, debido a su confiabilidad y exactitud. Su conexión a controladores automáticos es relativamente simple. Las bombas de cilindro son bastante exactas pero muy sensibles a la suciedad, precipitados y sustancias corrosivas. Las bombas centrifugas son menos sensibles a la suciedad y relativamente baratas. Se usan cuando se requiere una descarga alta de la solución fertilizante. Estas bombas son inexactas a bajos niveles de inyección. Las bombas de inyección pueden ser operadas tanto manualmente como automáticamente. El tanque conteniendo la solución debe estar construido de materiales resistentes a las soluciones químicas (generalmente plástico). Su volumen varía desde unos cientos de litros hasta 10 metros cúbicos. Ventajas generales Las bombas de inyección presentan un amplio rango de descargas, lo que permite obtener una concentración continua y uniforme en el agua de riego. Esto es importante cuando se desea mantener una concentración constante de la solución química en el agua de riego; Las bombas de inyección permiten un control absoluto sobre el proceso de inyección, incluyendo el momento de aplicación, lo que posibilita una automatización completa; Es posible quimiregar desde un punto central: un solo operador puede controlar todo el proceso desde un punto central; No hay pérdidas de presión en el sistema. Limitaciones generales La operación del equipo es relativamente complicada; Costo inicial elevado comparado con el de otros sistemas (tanque fertilizante, Venturi); Sólo se pueden inyectar soluciones; En el caso de de bombas que no sean hidráulicas, se requiere una fuente de energía externa; Si el flujo de agua cesa, la inyección puede continuar, especialmente en el caso de que la bomba opere con energía externa. 21
  • 29. Bombas hidráulicas Las bombas hidráulicas son consideradas inyectores activos pese a que no usan una fuente externa de energía. La fuente de energía está constituida por la incluida en el sistema de riego. El flujo de agua que activa el pistón constituye la fuente de energía que causa el desplazamiento positivo de las bombas hidráulicas a pistón. Se puede controlar en forma exacta la tasa de inyección. Muchos modelos permiten tasas de inyección proporcionales al flujo de riego y a la presión en la tubería principal. La bomba opera dentro de un rango de presión definido por el fabricante. La descarga depende de la presión del agua, sin embargo ésta puede ser regulada por medio de diversos dispositivos. Si el flujo de agua cesa, la inyección se detendrá inmediatamente. Estas bombas inyectoras han probado su eficiencia bajo condiciones de campo, y son muy populares. Algunas expulsan el agua usada para operarla, lo que requiere algún dispositivo para recuperar esa agua y reciclarla. Bombas de diafragma En la Figura 11 se presenta una bomba hidráulica de diafragma Figura 11. Una bomba hidráulica de diafragma, modelo T.M.B. (250 l/h) 22
  • 30. Principio de operación: La bomba consiste de dos diafragmas ensamblados, uno superior y otro inferior, conectados por un eje central vertical. Uno de estos diafragmas contiene tanto una cámara de agua como una de solución, mientras que el otro consiste de una cámara de agua solamente. El agua proveniente de la línea principal entra en las dos cámaras simultáneamente – empujando el eje central e incrementando la presión de la solución fertilizante hasta dos veces por encima de la presión en la línea principal. El llenado y vaciado de ambas cámaras de agua es causado, según el tipo de inyector, por la flexibilidad del diafragma, o por un resorte. Durante el pulso hacia abajo, la solución entra en la bomba a través de la válvula de cheque de succión, mientras que la válvula de cheque de suministro permanece cerrada, de esta manera se evita el flujo inverso desde el sistema de riego hacia la bomba. Durante el pulso hacia arriba, la válvula de cheque de suministro se abre y así la solución es inyectada en el sistema de riego mientras que la válvula de cheque de succión permanece cerrada, evitándose que la solución fluya hacia atrás al tanque. Para evitar que la solución sea succionada por gravedad hacia el sistema de riego, se instala un quebrador de vacío. Figura 12. Instalación de una bomba de diafragma en el campo Ventajas Las bombas de diafragma son más caras que las de pistón, sin embargo ofrecen varias ventajas: Tienen pocas partes móviles; Pocas áreas de sus componentes están expuestas a las soluciones inyectadas. Esto reduce el potencial de corrosión, desgaste y derrame, lo que disminuye los costos de mantenimiento aumentando la seguridad al medio ambiente; 23
  • 31. La tasa de inyección puede ser fácilmente ajustada durante la operación de la bomba. Las bombas de diafragma son fabricadas en diversos modelos, con tasas de inyección oscilando entre 3 y 1200 l/h. La presión de operación oscila entre 2 y 8 atm. Las bombas de diafragma T.M.B. están diseñadas para descargas de 50, 250 y 600 litros/hora de solución, según el modelo (vea el Capítulo 9). La relación entre el volumen de solución inyectada y el agua de drenaje es de 1:2 (por cada litro de solución inyectada, se expulsan dos litros de agua). No hay pérdidas de presión en la línea principal y no se requiere estrangulamiento. Se deben instalar dos filtros de 40 mesh, uno en la manguera de agua de operación, y el otro en la entrada de la válvula de succión. Dosificación y regulación: Se usa una válvula reguladora, que controla el número de pulsos por minuto. De esta manera se regula la concentración de la solución en el agua de riego; midiendo el agua que opera la bomba desde la válvula reguladora con una volumétrica que cierra después de que el volumen de agua pre-establecido ha sido distribuido; el volumen de solución a inyectar en el sistema puede ser medido a la salida del tanque fertilizante; se puede automatizar el sistema por medio de un micro-conmutador electrónico adjunto a la bomba. Este dispositivo cuenta los pulsos, trasmitiendo la información a la computadora de riego, la que los traduce a litros de solución inyectada. Figura 13. Curva de desempeño de la bomba de diafragma tipo T.M.B. de 250 l/h 24
  • 32. Bombas de pistón Las bombas de pistón están disponibles con cabeza de inyección simple y doble presentando una gran variedad de rangos de inyección. Las bombas de pistón requieren un sistema de riego a presión para activar el pistón. El agua de operación, luego expulsada, es generalmente tres veces el volumen de la solución inyectada. Uno de las bombas de pistón más populares es el modelo de Amiad. Principio de operación. El motor de tipo recíproco que se encuentra en el cilindro consiste de dos pistones y de una válvula principal piloto. La bomba, que está ligada al cuerpo del motor, succiona la solución del tanque inyectándola en la línea principal. El interruptor forma parte integral de la unidad de cierre automático. Este cierra automáticamente la operación de la bomba cuando el nivel de la solución baja por debajo de la cabeza de succión. Se instalan dos válvulas de cheque en la línea de descarga, y una tercera en la línea de entrada de la solución. Sus funciones consisten en evitar que el agua de la línea principal fluya hacia el tanque y prevenir que la solución vuelva al tanque. Una válvula de liberación de aire es activada manualmente para ventilar el aire del sistema, principalmente para iniciar la bomba. Si se crea un vacío en la línea principal, debido a una interrupción en el suministro de agua, el balón que se encuentra en la válvula de liberación de aire abrirá automáticamente la apertura de escape y la línea se ventilará hacia la atmósfera. Cuando se instala la bomba por debajo del tanque, se debe instalar una válvula de cheque anti-sifón. Estos arreglos aseguran que no ocurra sifonamiento de la solución hacia la línea principal. La cabeza de succión consiste de un plato redondo, pesado y de un filtro conteniendo un balón de plástico. Existen cuatro modelos de bombas de pistón: 1. Se instala la bomba por encima del nivel de la solución en el tanque fertilizante mientras que la cabeza de succión se encuentra en el fondo del tanque; 2. Se instala la bomba por debajo del nivel de la solución en el tanque fertilizante, mientras que la succión se lleva a cabo desde el fondo del tanque, a través de un filtro; 3. Un inyector duplex, compuesto por dos inyectores ensamblados en paralelo, sobre un portador. Esta unidad ha sido desarrollada para inyectar grandes volumenes de solución (100-700 l/h); 4. Bomba automática controlada por una computadora, o por un sistema de control electrónico. 25
  • 33. Figura 14. Representación esquemática de una bomba hidráulica de “Amiad” instalada por encima del nivel de solución en el tanque (nivel de succión). 26
  • 34. Figura 15. Representación esquemática de una bomba hidráulica de “Amiad” instalada por debajo del nivel de solución en el tanque (succión por gravedad). Figura 16. Representación esquemática de una bomba hidráulica tipo duplex de “Amiad”. 27
  • 35. 28 Modelo Duplex (4-03) El inyector duplex ha sido desarrollado con el fin de inyectar grandes volúmenes de soluciones en el sistema de riego. Pese a que el duplex está formado por dos unidades inyectoras tiene un solo motor, una sola línea de alimentación y una salida de inyección. Los accesorios para el duplex son los mismos que para el inyector estándar. Figura 17. Representación esquemática de una bomba hidráulica automática de “Amiad”. Estas bombas inyectan 33 centímetros cúbicos de solución por pulso, siendo la tasa de descarga de hasta 320 l/h, dependiendo de la presión del sistema de riego. Figura 18. Volumen de solución inyectada en función de la presión del sistema para una bomba tipo “Amiad” simple
  • 36. Estas bombas operan en un rango de presión entre 0.5 y 8 bares (0.7 to 115 psi). Comando, regulación y control: Pese a que la descarga de la bomba depende de la presión del sistema, los reguladores de flujo pueden regular la descarga. La tasa de flujo oscila entre 10 y 80 l/h, si se usan estos reguladores. Los reguladores de flujo van colocados entre las dos secciones del conector en la manguera de inyección de la solución; una unidad tipo-succión provista de una válvula de cierre automática, que se cierra cuando el nivel de la solución desciende por debajo de la base de la cabeza de succión. En este caso, si se llena el contenedor de antemano con el volumen de solución necesario, la unidad dejará de funcionar automáticamente, cuando toda la solución ha sido inyectada; cuando esto no es practicable (por ejemplo cuando hay que bombear de un tanque grande), se puede instalar una válvula volumétrica sobre la manguera de suministro de agua con el fin de activar la bomba, desde una válvula de control manual ¾”. Esta debe ser colocada en forma exacta de tal manera que pasen tres veces el volumen de solución requerida. El uso de reguladores de flujo obvian esta alternativa; operando manualmente el interruptor de cierre; usando una válvula de cierre hidráulica en lugar de una unidad de cierre automática. La válvula de cierre hidráulica es operada por la presión del agua que puede ser iniciada electrónicamente, ya sea volumétricamente o en base a tiempo. Además, se puede transformar una bomba manual en automática, adheriendo un trasmisor de pulsos. Este es un dispositivo electrónico, adherido al inyector cuya función es convertir los pulsos en signos electrónicos. Por medio de este dispositivo, la información relativa al volumen de solución inyectado en la línea principal puede ser medida por un sistema de control electrónico. Los trasmisores pueden inyectar pulsos de 33 cc, 100cc, 1 litro, 10 litros o un galón americano. La válvula hidráulica (normalmente cerrada), tiene muchas aplicaciones para el control de las soluciones, y el flujo del agua. El sistema de control está completamente separado de la solución. Esto permite dosificar la inyección de soluciones caras. La válvula normalmente cerrada asegura que en caso de que ocurra un desperfecto en el sistema de control, o un daño al tubo de control, la válvula permanecerá cerrada. Bombas hidráulicas que no expulsan agua No todas las bombas hidráulicas expulsan agua durante su operación. Hay bombas hidráulicas que no expulsan el agua de operación operando con un motor hidráulico, un pistón y una válvula cuya función es invertir la dirección del flujo, transfiriendo la presión hidráulica, una vez a la parte superior del pistón, y otra vez a la inferior. El pistón se mueve hacia adelante y hacia atrás en forma cíclica. Cualquier volumen de agua activará el proceso descrito, por lo tanto el número de pulsos del pistón por unidad de tiempo, estará en función del flujo de agua a través del motor. 29
  • 37. Figura 19. Representación esquemática de una bomba hidráulica tipo “Dosatron”. La parte inferior del pistón está ligada a una unidad de succión, que se mueve dentro de un cilindro, de tal manera que se puede ajustar el largo del pulso, lo que posibilita el control del volumen de solución inyectado en la cámara de mezcla con cada pulso del pistón. Se instala la bomba en línea en el sistema de riego, lo que causa una dependencia total en la descarga del sistema de la velocidad del motor y de la tasa de inyección de la solución. No se expulsa agua del sistema. La inyección en la cámara de mezcla donde se encuentra con el agua de riego es continua, lo que asegura una inyección proporcional sin la necesidad de usar accesorios electrónicos. Todo el proceso es hidráulico. Esta es la ventaja principal del sistema. Instalación: Se puede instalar la bomba de tres maneras diferentes: En línea: En este caso la descarga del sistema debe ocurrir dentro del rango permitido según las especificaciones del modelo; dos bombas instaladas en forma paralela. Esto se usa cuando es necesario inyectar dos soluciones en forma simultánea; instalación en desvío. Esto permite regar y fertigar en forma alternada cuando la descarga de la línea principal está por encima de la capacidad de la bomba. Se usa una válvula de constricción para lograr que parte del agua fluya a través de la bomba. En este caso, se pierde su principal ventaja. 30
  • 38. El modelo D&R tiene una descarga máxima de agua de 8000 litros/hora, con un rango de presión de trabajo de 0.15 – 8 atm. Por cada metro cúbico de agua, de 2 a 20 litros de solución pueden ser inyectados. El modelo DI210 presenta un rango de descarga de agua de 10 a 2500 l/h, con una presión de trabajo de 0.3 – 6 atm, y una concentración de solución que oscila entre 2 y 100 litros por cada metro cúbico de agua. Bombas eléctricas Cuando hay electricidad disponible en el campo, puede ser más conveniente emplear bombas de fertigación eléctricas. Las bombas eléctricas no son caras y son confiables. Estas pueden ser operadas a bajo costo y fácilmente combinadas con el equipo automático. Existe un amplio rango de modelos y de tipos, desde bombas pequeñas de diafragma capaces de inyectar solo unos litros por hora, hasta bombas grandes conectadas a válvulas volumétricas capaces de inyectar proporcionalmente. Debido a que se requiere una fuente externa de energía, generalmente electricidad, estas bombas se instalan en invernaderos o cerca de pozos. Bombas de diafragma Las bombas dosificadoras de diafragma no derraman y están específicamente diseñadas para medios corrosivos o tóxicos. Dependiendo del tipo de motor, el diafragma puede ser usado a presiones de hasta 10 bares. Las bombas de diafragma vienen con una cámara separada, la que en el caso de una ruptura del diafragma por el gasto evita que la solución inunde la misma bomba u otros componentes del sistema. Cualquier derrame es descargado por gravedad a través de una manguera a un drenaje o a un tanque colector. Por su naturaleza, las bombas de diafragma dependen más de la presión que las de pistón. Otras bombas usan una unidad de desplazamiento positivo con un motor de fase única AC sirviendo como primer movimiento. Tienen un motor sincronizado protegido contra exceso de carga activa la bomba. Además, hay un sistema de tornillo – levas – excéntrico, que transforma las revoluciones del motor a través de una caja de mandos en succión y pulsos de inyección en el diafragma. De esta manera un volumen fijo (volumen del pulso) de la solución es succionado a través de la válvula de succión en la cabeza de dosificación y desplazado a través de la válvula de presión al sistema. Las válvulas de presión y de succión son de balón doble. Su capacidad es ajustada linealmente modificando la longitud del pulso con el botón de ajuste del pulso en una tasa de 1:10. 31
  • 39. Figura 20. Presentación esquemática de una bomba de diafragma “Alldos” Bombas de pistón Estas bombas operan de manera similar a las hidráulicas de pistón. Son muy precisas y menos dependientes en la presión que las de diafragma. Al contrario de las bombas de diafragma, se puede modificar la dosificación en proporción a la longitud del pulso y se puede controlar reduciendo al mínimo la salida. Por lo tanto las bombas simples y múltiples se adaptan particularmente a aplicaciones exactas en las que es importante una dosificación exacta y un control total de diferentes mezclas que provienen de diferentes fuentes cada una en forma proporcional pero difiriendo entre ellas. Por medio de motores de velocidades diferentes las proporciones pueden permanecer constantes mientras que la cantidad total cambia según las necesidades. Las bombas de pistón operan en un rango de presión de 2 a 10 bares, con una tasa de flujo de 55 a 270 l/h. 32
  • 41. CAPITULO 4 Equipo de seguridad La inyección de sustancias químicas al sistema de riego representa un peligro potencial a la salud pública. El sistema de riego funciona como un cruce de conexión entre el tanque conteniendo la solución química y la fuente de agua potable. Este cruce de conexión puede contaminar la tubería principal de riego del distrito, la fuente de agua municipal, la corriente de un lago, río o aguas subterráneas. Este cruce de conexión es cualquier conexión o arreglo estructural entre el sistema de agua potable y cualquier sistema de agua no-potable o fuente de soluciones químicas a través del cual puede ocurrir un flujo inverso. Cualquier dispositivo temporal o permanente a través del cual puede darse flujo inverso es considerado un cruce de conexión. El flujo inverso generalmente no puede ser anticipado. La probabilidad de que el agua potable se contamine por efecto de este fenómeno es muy alta, la única pregunta es ¿cuándo va a ocurrir? La solución química inyectada en el sistema de riego puede contaminar la fuente de agua potable por el proceso de flujo inverso, el que puede darse por medio de dos procesos, presión inversa y sifonaje inverso. Ejemplos de cruce de conexión: Tubo de agua con un extremo sumergido en un tanque o tanque contaminante; tubo de agua conectado al fondo de un tanque conteniendo sustancias contaminantes; tubo de agua conectado a un sistema de agua tratado con sustancias químicas (algas, inhibidores del crecimiento, materiales anti-corrosivos, etc); un tubo de agua común a dos fuentes de agua diferentes, uno de ellos no es de agua potable (aguas negras, etc); tubo de agua conectado a un sistema de riego en el cual se inyectan soluciones tales como herbicidas, fertilizantes, ácidos, etc. Sifonaje inverso: Es causado por baja presión producida por una presión reducida en la tubería de suministro. Existen muchas causas para este fenómeno: La formación de un gradiente hidráulico severo producido por una tubería de calibre reducido en la línea de suministro; una rotura en la tubería principal del distrito, por debajo del punto de servicio al cliente; baja presión en la línea principal causada por una tasa de consumo de agua muy alta, producida por un incendio o un lavado en la línea principal; baja presión de suministro en la línea principal causada por un desperfecto en la bomba o por apagón. 33
  • 42. Presión inversa Ocurre cuando el sistema está siendo operado a una presión mayor que la del sistema de suministro de agua potable. Las causas principales son: Bombas buster en el sistema que están siendo usadas para incrementar los flujos y los requerimientos de presión; una interconexión con otros sistemas de tubería operando a presiones más altas; conexiones con otros sistemas presurizados tales como calderas; en sistemas de riego de baja presión, este fenómeno puede ser causado tanto por la diferencia de altura topográfica del sistema como por las bombas de inyección. Selección del equipo de prevención de flujo inverso (PFI) El PFI es una combinación de una válvula de cheque, un quebrador de vacío, y una válvula de drenaje de baja presión instalada entre el punto de inyección de la solución química y la fuente de agua, con el fin de evitar la polución de la fuente de agua por la solución química inyectada. El flujo inverso puede ser evitado por medio de una separación física (separación aérea), entre el sistema de suministro de agua potable y el agua que contiene los contaminantes. Esta es la forma ideal de evitar el flujo inverso. Se puede lograr una separación aérea apropiada evitando la conexión directa entre el sistema de suministro de agua y el del consumidor, cuando la conexión entre ambos se lleva a cabo por medio de un reservorio. La separación vertical entre el extremo del tubo por encima del agua en el reservorio tiene que ser por lo menos el doble del diámetro del tubo de suministro y nunca inferior a 25 milímetros. Esta separación constituye una solución segura y simple para evitar el flujo inverso. No requiere mantenimiento; debido a que generalmente el agua es suministrada a una presión determinada, puede ocurrir que la solución mencionada no sea aplicable. En este caso es más conveniente emplear una de las soluciones brindadas por los equipos que se verán a continuación. Existen muchos tipos de equipos disponibles para la prevención del flujo inverso, algunos brindan protección contra el sifonaje inverso solamente, mientras que otros brindan protección contra ambos procesos, flujo inverso y sifonaje inverso. Dependiendo de la fuente de agua, los sistemas de quimigación deben usar, o un ensamble de válvula de cheque doble (en Israel obligatorio por ley), o un equipo de presión reducida de flujo inverso. Quebrador de vacío atmosférico (QVA): El QVA permite que el aire entre en la tubería cuando la presión medida baja por a cero o menos. Se debe instalar el QVA después de la última válvula de cierre (no se instalan válvulas después del QVA). Se requiere una altura mínima de 15 centímetros por encima de la salida más elevada del sistema de agua no-potable. No se debe usar el QVA cuando la presión de operación es mantenida en forma constante por espacio de más de 12 horas, durante cualquier periodo de 24 horas, debido a que la válvula de alivio puede atrancarse en posición cerrada y causar un desperfecto. 34
  • 43. Quebrador de vacío presurizado (QVP): El QVP consiste de una válvula, abierta a la atmósfera, siendo cargada internamente por un resorte. El resorte ayuda a abrir la válvula y consecuentemente el QVP puede ser instalado antes de la válvula de cierre y ser empleado en donde el sistema es mantenido permanentemente a presión de operación. Con el fin de proteger a la fuente de agua potable el QVP debe ser instalado 30 centímetros por encima de la salida más elevada del sistema de agua no-potable (sistema de quimiriego, aspersión, goteo, etc.). El uso habitual tanto del QVP como del QVA incluye situaciones en las que el agua no-potable es bombeada al sistema de riego, es decir al cruce de conexión de un distrito de riego o de una tubería municipal o aplicaciones del sistema de riego que no tienen un sistema de quimiriego instalado. Aplicaciones habituales de este sistema incluyen un recipiente automático o sistemas de aspersión subterránea industriales, y sistemas de riego agrícolas por aspersión y por goteo en los que se instala un sistema de quimiriego. Debe ser instalado en un lugar fácilmente visible. En sistemas de quimiriego, en donde se instalan inyectores en base a energía externa y no proveniente del agua, el QVP no puede ser usado en lugar de ensambles de válvulas de cheques dobles, porque pueden causar una presión inversa en el sistema. Los quebradores de vacío son eficientes contra el sifonaje inverso solamente y no pueden ser usados en situaciones de presión inversa. Figura 21. Instalación de un quebrador de vacío presurizado en un lugar elevado en el sistema de riego, para evitar la presión inversa y el sifonaje inverso (*) Nivel de agua para la iniciación de una bomba automática – 3- cm por debajo de la válvula de alivio (3) (1 )Punto de inyección por debajo del aspersor más bajo (5) (2 ) Aspersor más elevado 60 cm por debajo de la válvula de alivio (3) 35
  • 44. Figura 22. Instalación de un quebrador de vacío presurizado cargado con resorte en un punto más elevado en el sistema de riego, (no en el cabezal de riego). Ensamble de válvula de cheque doble (EVCD): El EVCD consiste de dos válvulas de cheque aprobadas, internamente cargadas por un resorte o por peso, instaladas como una unidad entre dos válvulas de cierre que se cierran en forma hermética. El EVCD es eficiente contra el flujo inverso causado por la presión inversa, o contra el sifonaje inverso, lo que brinda protección en todos los sistemas de quimiriego. Se debe instalar el EVCD antes del punto de inyección de la solución química en un lugar fácilmente accesible para inspección y prueba. Se debe instalar el EVCD por encima del suelo con espacio adecuado para simplificar el mantenimiento y la prueba. Debe ser inspeccionado y probado después de ser instalado para asegurarse que ha sido instalado correcta y satisfactoriamente, al igual que antes de cada estación de riego. Siempre que sea posible, no debe ser instalado en un hoyo porqué cualquier llave para test que se esté derramando, se convertirá en cruce de conexión cada vez que el hoyo se inunde. Si se debe instalar la unidad en un hoyo, se deben tomar provisiones para que el hoyo esté drenado. Las llaves de prueba deben estar enchufadas para reducir el peligro de derrames si el equipo queda sumergido. La cúpula debe ser lo suficientemente grande como para permitir libre acceso para prueba o reparaciones. Un EVCD más grande que 2.5” debe tener bloques de soporte para evitar daños. Antes del EVCD se debe instalar un filtro con una llave de limpieza. Se debe drenar el EVCD en otoño y protegerlo del frío. Se deben lavar las líneas cuidadosamente antes de la instalación. Muchos desperfectos son causados por deshechos que causan la ruptura de los sitios de la primer válvula o de la segunda. 36
  • 45. Figura 23. Ensamble de una válvula de cheque doble Equipo de prevención de flujo inverso de presión reducida (EPFIPR) El EPFIPR consiste de dos válvulas de cheque internamente cargadas, actuando independientemente y separadas por una zona con presión reducida. Otro tipo de EPFIPR consiste de dos válvulas de cheque cargadas con un resorte, actuando independientemente, normalmente cerradas, y una válvula de alivio cargada con un resorte en una cámara entre ellas. Las válvulas de cheque son diseñadas de tal manera que bajo el flujo normal y una situación estática, la presión en la zona de presión reducida sea inferior, en 0.14 atm, por lo menos, por debajo de la presión en la entrada, y mayor por 0.07 atm, por lo menos, por encima de la presión en la salida. Cuando la presión en la salida asciende, cerca de la presión en la entrada, ambas válvulas de cheque, permanecen cerradas evitando el flujo inverso. En caso de que el equipo falle y las válvulas de cheque no se cierren, la válvula de alivio se abrirá automáticamente para liberar a la atmósfera el agua que entre a la cámara central. Si la válvula de alivio también falla, permanece abierta a la atmósfera, drenando el agua que entra y evitando el flujo inverso. El EPFIPR es el accesorio que confiere la máxima seguridad entre los dispositivos mecánicos que previenen el flujo inverso 37
  • 46. Figura 24. Un equipo de prevención de flujo inverso de presión reducida Caracterización del EPFIPR: Previene completamente el flujo inverso producido tanto por el sifonaje inverso como por la presión inversa; es diseñado para ser usado en situaciones consideradas muy peligrosas; en caso de falla, alerta al operador ya que se ve agua saliendo del sistema por la válvula de alivio. Esta característica es única y lo diferencia de todos los accesorios presentes en el sistema de riego. Asimismo lo diferencia de todo equipo diseñado para evitar el flujo inverso; El EPFIPR no permite equilibrar la presión entre la entrada, la cámara intermedia, y la salida. De hecho, el EPFIPR empieza a liberar agua a través de la válvula de alivio cuando ambas presiones se equilibran y el gradiente de presión desciende por debajo de 0.14 atm; debido a su estructura y a sus características hidráulicas, se produce una pérdida de carga significativa en el sistema (0.5 a 0.8 atm), la cual debe ser considerada cuando se diseña el equipo. Instalación y mantenimiento del EPFIPR Con el fin de obtener una eficiencia máxima se deben observar condiciones especiales de instalación. Se debe instalar el EPFIPR por encima del suelo con un espacio adecuado para facilitar el mantenimiento y prueba. Se debe realizar una correcta 38
  • 47. inspección asegurando la correcta instalación que asegure que ha sido instalado correctamente y opera satisfactoriamente; el EPFIPR debe ser instalado por lo menos 30 centímetros por encima del suelo; si es posible, no se debe instalar en un hoyo por debajo del nivel del suelo. La inundación del hoyo puede causar un cruce de conexión directo a través de la válvula de alivio. Si la instalación en el hoyo es absolutamente necesaria, se debe proveer un drenaje adecuado; las válvulas deben ser instaladas antes y después del EPFIPR para probarlo antes de cada estación de riego; si el EPFIPR es más grande que 2.5” debe ser apoyado en bloques para evitar drenaje; se sugiere una instalación horizontal; debería ser adaptado hidráulicamente con el objetivo de evitar excesivas pérdidas de presión; debido a la naturaleza de este equipo, se producen fluctuaciones en las presiones de suministro, y un flujo extremadamente bajo o condiciones de flujo estático, lo que puede causar un estorbo, goteo y eventualmente un fallo del equipo; el EPFIPR debe estar ya armado cuando se le instala dentro de una estructura; un filtro con una válvula de limpieza debe ser instalada antes del EPFIPR; debe ser drenado en otoño para protegerlo del frío; se debe lavar cuidadosamente la tubería antes de la instalación del EPFIPR. La mayoría de las fallas durante la prueba son causadas por desperdicios en el sitio de la primer o segunda válvula de cheque. Figura 25. Sección transversal de un EPFIPR 39
  • 48. Figura 26. Un equipo de prevención de flujo inverso de presión reducida en un control de quimiriego 40
  • 49. 41 CAPITULO 5 Manejo de la quimigación Para que la quimigación/fertigación sea eficiente, el sistema de riego debe ser manejado apropiadamente. Tanto el intervalo como la lámina de riego deben ser determinados utilizando procedimientos científicos. La aplicación de un exceso de agua a la planta no solo constituye un uso ineficiente de este recurso, sino que traerá como consecuencia el lavado de sustancias químicas y de nutrientes necesarios para el sistema radicular. Esto tiene un efecto negativo doble ya que por un lado se están desperdiciando sustancias químicas de valor para la planta, pero además se está aumentando la polución de las aguas subterráneas. Las aplicaciones de sustancias químicas deben ser planeadas según el calendario de riego y no vice versa. Los riegos deben ser aplicados según las necesidades del cultivo y no según un calendario arbitrario pre-establecido. Es necesario conocer la lámina a aplicar al igual que el intervalo para poder proceder a la calibración y operación apropiada del sistema de inyección. El productor recibe recomendaciones en términos de cantidad de fertilizante que tiene que aplicar en forma de tablas, basadas en análisis de laboratorio de suelo o de tejido vegetal, o por asesoramiento. Los datos son suministrados en diferentes unidades: cantidad de fertilizante por peso, por volumen, cantidad de nutrientes a aplicar por unidad de terreno, concentración de/los nutrientes en el agua de riego, concentración de fertilizante en el agua de riego, etc. Con el fin de poder implementar estas recomendaciones, es importante traducirlas en instrucciones prácticas, tomando en cuenta el equipo disponible en cada parcela. Por lo tanto, se requiere calibración. Calibración La calibración de los sistemas de quimigación es relativamente fácil, sin embargo requiere tiempo, equipo y cálculos exactos para alcanzar la tasa de aplicación apropiada. La calibración incluye varias etapas básicas: 1. Determine el área a ser regada/fertigada, en hectáreas o en cualquier otra unidad; 2. Determine la cantidad de fertilizante deseada a aplicar por unidad de terreno. En el caso de que la recomendación fue dada en kilos de nutriente por hectárea, emplearemos la Ecuación 5: ECUACION 5 Fw = Dosis fertilizante (por peso) kg/hectárea ] Nw = Dosis nutriente (por peso) [ kg/hectárea ] Nc = Concentración del nutriente en el fertilizante [ % ] Fw = 100 * Nw / Cn (%)
  • 50. 42 Ejemplo 5 Se recomiendan 200 kg/ha de nitrógeno (Fw), se va a aplicar el fertilizante sulfato de amonio que contiene 21% de nitrógeno, Nc (%), entonces: Fw = 100 x 200 kg/ha / 21% = 950 kg/ha 3 - Determine el volumen deseado de fertilizante a aplicar por unidad de terreno por medio de la Ecuación 6: ECUACION 6 Fv = Dosis fertilizante (por volumen) [ litros/hectárea ] Fw = Dosis fertilizante (por peso) [kg/hectárea ] Sw = Peso específico de la solución fertilizante kg/litro ] Ejemplo 6 Se recomienda un volumen de 65 kg/ha de nitrato de amonio líquido (Fw). El peso específico (Sw) de este fertilizante durante el verano es de 1.3 kg/lt, entonces: Fv = 65 kg/ha / 1.3 kg/lt = 50 lt/ha 4 - Determine la cantidad total de fertilizante requerida para un solo turno. Cuando una cierta cantidad de fertilizante será aplicada en un solo turno de riego, independientemente del momento de la inyección y de la relación de dilución, empleamos la Ecuación 7: ECUACION 7 Ft = fertilizante por turno de riego [ litros o kg ] Fw = Dosis fertilizante (por peso)[ kg/hectárea ] Fv = Dosis fertilizante (por volumen) [litros/hectárea ] A = Area fertigada en un solo turno de riego [ hectárea ] Fv = Fw / Sw Ft = Fw * A Ft = Fv * A
  • 51. 43 Ejemplo 7 Si se cuenta con un área de 0.8 ha, y la dosis fertilizante (Fv) es de 120 l/ha, ¿cuál será la cantidad de fertilizante a aplicar por turno? Ft = 120 lt/ha x 0.8 ha = 96 litros por turno Si se aplica el fertilizante por medio de un tanque fertilizante, o por un inyector Venturi, esta será la cantidad exacta de fertilizante que se colocará en el tanque. En los casos en los que el sistema es automático, por medio de unidades de control, o computadoras de riego, los datos de cuánto y cuándo aplicar el fertilizante son aportados por aquellos. Pese a que cuando se trabaja con bombas inyectoras que operan en base a pulsos, es necesario traducir el volumen de solución fertilizante en pulsos, según el volumen de solución inyectado por pulso, lo que fija el fabricante (ver Capítulo 3), o por el numero de pulsos por cada señal transmitida al controlador. Descarga del tanque fertilizante Debido a que el volumen de agua que tiene que pasar por el tanque fertilizante para inyectar el fertilizante diluido es de 4 veces el volumen del tanque, entonces: ECUACION 8 q = Descarga del tanque [ litros/hora ] Tv = volumen del tanque [ litros ] t = Duración de la fertilizante [ horas ] Ejemplo 8 Un tanque fertilizante tiene un volumen de 120 litros (Tv), y la fertilización dura 20 minutos (t), entonces: Conversión de minutos en horas: 20 min / 60 min/h = 0.333 h q = 4 x 120 lt / 0.333 h= 1455 lt/h = 1.455 m3 /h q = 4 * Tv / t
  • 52. 44 Descarga del inyector (hidráulico o eléctrico) ECUACION 9 q = Descarga del inyector [ litros/hora ] Fc (v) = Concentración del fertilizante (por volumen) [ litros fert / m3 agua ] Q = Descarga del sistema de riego [ m³ agua/hora ] Ejemplo 9 Por cada metro cúbico de agua, se requieren dos litros de solución, siendo la descarga del sistema 15 m³/h La descarga del inyector que se requiere en este caso será: q = 2 lt fert /m3 agua * 15 m3 agua/h= 30 lt fert /h Descarga del inyector para dosificación cuantitativa La descarga requerida se calcula de la siguiente manera: ECUACION 10 q = Descarga del inyector [ litros/hora ] Ft = Solución fertilizante a ser inyectada durante un turno de riego [ litros ] t = Duración de la fertigación [ horas ] Ejemplo 10 Se desea aplicar 100 l/ha a una parcela de 5 hectáreas. Si la duración neta de la inyección es de 5 horas, (fuera del tiempo requerido para llenar la tubería y su lavado), entonces la descarga del inyector será: Primero calculamos Ft por medio de la Ecuación 7 Ft = Fv * A = 100 lt/ha x 5 ha = 500 litros Ahora calculamos q q = 500 lt / 5 h = 100 lt/h q = Fc(v) * Q q = Ft / t
  • 53. Peso de fertilizante sólido por metro cúbico de agua de riego Cuando se dan las recomendaciones en ppm (partes por millón, vea Apéndice), el cálculo se hace de la siguiente manera: ECUACION 11 Fc(w) = 100 * Nc(w) / Nc (%) Fc(w) = Concentración del fertilizante (por peso) [ gr)/m³ ] Nc(w) = Concentración del nutriente en el agua de riego [ ppm ] Nc(%) = Concentración del nutriente en el fertilizante [ % ] Ejemplo 11 Se recomienda una concentración de 90 ppm de nitrógeno en el agua de riego, Nc(w). Se va a aplicar sulfato de amonio 21% de nitrógeno Nc(%). Se calcula el peso del fertilizante por metro cúbico de agua de riego, Fc(w), de la siguiente manera: Fc(w) = 100 x 90 ppm / 21% = 429 gramos/m3 o 0.429 kg/m3 Volumen de fertilizante líquido por metro cúbico de agua de riego Se calcula de la misma forma como el anterior, sin embargo cuando se usa un fertilizante líquido debemos tomar en cuenta, además, el peso específico. ECUACION 12 Fc(v) = 100 * Nc(w)/ (Nc(%)* Sw) Fc(v) = Concentración del fertilizante (por volumen) [ litros/m3 ] Nc(v) = Concentración del nutriente en el agua de riego [ ppm ] Nc(%) = Concentración del nutriente en el fertilizante [% ] Sw = Peso específico de la solución fertilizante [ gr/cc ] Ejemplo 12 Si aplicamos nitrato de amonio líquido con una concentración nitrogenada del 21%, Nc(%), y un peso específico (Sw) de 1.3 gr/cc, entonces para obtener una concentración de 90 ppm de nitrógeno en el agua de riego deberemos aplicar: Fc(v) = 100 x 90 ppm / ( 21% x 1.3 gr/cc) = 330 cm³/lt, o 0.33 lt/ m3 de solución fertilizante/ m3 de agua de riego. Tasa de descarga de la solución fertilizante Cuando la tasa de descarga del sistema de riego y de la bomba son constantes, la tasa de descarga de ambos será: 45
  • 54. 46 ECUACION 13 Qr = Tasa de descarga [ litros / m³ ] q = Descarga del inyector [ litros/hora ] Q = Descarga del sistema de riego [ m³ /hora ] Ejemplo 13 La descarga del sistema es de 14 m³/h (Q), y la del inyector 20 l/h (q), entonces la tasa de descarga será: Qr = 20 lt fert /h / 14 m3 agua/h = 1.43 lt fert /m³ agua Porcentaje de dilución de la solución fertilizante ECUACION 14 D(%) = Porcentaje de dilución [ % ] Fc(v) = Concentración del fertilizante (por volumen) [ litros/m3 ] Qr = Tasa de descarga [ litros / m³ ] Ejemplo 14 Se recomienda mantener una concentración de 60 ppm de nitrógeno Nc(w), en el agua de riego. Se va a aplicar nitrato de amonio líquido que tiene una concentración de nitrógeno del 21%, Nc(%), y un peso específico de 1.3 gr/cc (Sw). La descarga del sistema (Q), es de 105 m³/h, y la del inyector (q) es 150 l/h. Para calcular el porcentaje de dilución D(%), primero tenemos que calcular la concentración de fertilizante requerida en el sistema de riego, por medio de la Ecuación 12: Fc(v) = 100 * Nc(w) / (Nc(%)* Sw) = 100 * 60 ppm / ( 21 % * 1.3 gr/cc ) = 220 cc/m3 = 0.220 lt de solución fertilizante /m3 de agua de riego Qr = q / Q D(%) = 100 * Fc(v) / Qr
  • 55. Luego empleamos la Ecuación 13 para calcular la tasa de descarga (Qr): Qr = q / Q = 150 lt fert /h / 105 m³ agua/h = 1.43 lt fert/ m³ agua Finalmente, para obtener el porcentaje de dilución (Dr), usamos la Ecuación 14: D(%) = 100 * Fc(v) / Qr = 100 * 0.220 lt de fert / m³ agua / 1.43 lt fert/ m³ agua = 15.4 % Por lo tanto se deben agregar 15.4 litros de solución fertilizante concentrada a 84.6 litros de agua en el tanque para obtener la concentración final deseada de 60 ppm de nitrógeno durante la inyección. 15.4 + 84.6 = 100% Volumen del fertilizante en el tanque fertilizante (litros) El volumen de fertilizante por turno de riego se calcula por medio de la Ecuación 15: ECUACION 15 Ft = Tv *D(%) / 100 Ft = Volumen de fertilizante por turno de riego [ litros o kilos ] Tv = Volumen del tanque [ litros ] D(%) = Porcentaje de dilución [ % ] Ejemplo 15 Si el volumen del tanque fertilizante es de 250 litros (Tv), y el porcentaje de dilución es 15.4%, D(%), entonces: Ft = 250 lt x 15.4% / 100 = 38.5 litros de fertilizante Consecuentemente, en un tanque fertilizante con 250 litros de volumen, se mezclan 38.5 litros de solución fertilizante con 211.5 litros de agua, debido a: 250 lt – 38.5 lt = 211.5 lt Preparación de una mezcla fertilizante usando fertilizantes compuestos Con el fin de obtener una determinada concentración de nutrientes en el agua de riego, se pueden mezclar fertilizantes simples y compuestos. Se calcula la cantidad 47
  • 56. necesaria de cada fertilizante por medio de las ecuaciones ya presentadas. Ejemplo 16 Se recomienda una concentración de 60 ppm de nitrógeno y de 20 ppm de fósforo, Nc(W). Para poder inyectar ambos nutrientes simultáneamente empleamos nitrato de amonio líquido y fosfato de amonio líquido. Debido a que la concentración de fósforo en fertilizantes comerciales se expresa como P2O5, tenemos que convertir 20 ppm de P en P2O5. Esto se logra por medio del factor 2.29 (vea Tabla A3 en el Apéndice). El primer paso es convertir las unidades del fertilizante: P2O5 = 2.29 * P Así 20 ppm de P equivalen a 2.29 * 20 = 45.8 P2O5 Primero calculamos la concentración requerida del fertilizante fosforado, usando la Ecuación 11: Fc(w) = 100 * Nc(w) / Nc(%) = 100 gr fert * 45.8 ppm P2O5 / 24% P2O5 = 191 g/m³ Por lo tanto se requieren 191 gramos de fosfato de amonio por cada metro cúbico de agua de riego. Para convertir la cantidad de fertilizante en volumen, usamos la Ecuación 6: Fv = Fw / Sw = 191 gr/m3 / 1.3 gr/cm3 = 147 cm³/m³, or 0.147 l/m³ Ahora calculamos la concentración de nitrógeno aportada por el fosfato de amonio líquido por medio de la Ecuación 11: Fc(w) = 100 *Nc(w) / Nc(%) , por lo tanto: Nc(w) = Fc(w) * Nc(%) / 100 = 191 gr/m3 *8 % / 100 = 15.28 g/m³ = 15.28 ppm Para completar la concentración de nitrógeno requerida (60 ppm), agregamos: 60 – 15 = 45 ppm = 45 gr/m³. Esto será aplicado por medio del nitrato de amonio líquido, según la Ecuación 11: Fc(w) = 100 * Nc(w) / Nc(%) , = 100 * 45 ppm / 21 % = 214.29 gr/m3 48
  • 57. Para convertir peso en volumen usamos la Ecuación 12: Fc(v) = 100 *Nc(w) / [Nc(%) x Sw] = 100 * 45 gr/m³ / (21 % * 1.3 gr/cm³) = 165 cc/m³ = 0.165 lt/ m³ En conclusión: por cada metro cúbico de agua de riego se aplicarán 147 cm³ (0.143 litros) de fosfato de amonio líquido, y 165 cm³ (0.165 litros) de nitrato de amonio líquido para cumplir con la recomendación. 49
  • 59. CAPITULO 6 Criterios para la clasificación de los fertilizantes usados en fertigación 1. Estructura química: Los fertilizantes usados en fertigación aparecen en dos estados diferentes: sólidos solubles y soluciones a) Soluciones fertilizantes: Son soluciones verdaderas, preparadas para uso inmediato en todos los métodos de fertigación. Los fertilizantes líquidos pueden ser simples o compuestos. Los fertilizantes simples están compuestos de un solo componente químico, por ejemplo el ácido nítrico, el ácido fosfórico, etc. Los fertilizantes compuestos son mezclas de dos o más componentes. Los fertilizantes compuestos pueden ser completos o incompletos. Los fertilizantes completos contienen nitrógeno, fósforo y potasio, por ejemplo 7-3-7, 5-3-8, (expresado como N-P2O5-K2O). A veces los fertilizantes pueden contener otros nutrientes tales como magnesio, y varios microelementos. Los fertilizantes incompletos contienen uno o dos de los tres elementos mencionados arriba. Por ejemplo el fosfato de amonio (8-24-0) es un fertilizante compuesto, pero es incompleto. b) Fertilizantes sólidos: Pueden venir en forma granular o en polvo; tienen que ser completamente solubles. Al igual que los líquidos, pueden ser simples o compuestos. Los simples están compuestos de un sólo componente químico, por ejemplo el sulfato de amonio. Los fertilizantes compuestos contienen dos o más componentes químicos. Los fertilizantes compuestos pueden ser completos o incompletos. Los completos contienen nitrógeno, fósforo y potasio, por ejemplo el 20-20-20, o 18-18-18 (expresado como N-P2O5-K2O). A veces los fertilizantes pueden contener otros nutrientes tales como magnesio, y varios microelementos. Los fertilizantes incompletos contienen uno o dos de los tres elementos mencionados arriba. Por ejemplo el mono-amonio-fosfatado (MAP), o el mono-potasio fosfatado (MKP). 2. Color: El color de la mayoría de los fertilizantes sólidos es blanco a gris. La mayoría de los fertilizantes líquidos carecen de color, mientras que los que contienen ácido fosfórico son de color amarillento a marrón, dependiendo de la concentración del ácido. 3. Solubilidad: La solubilidad de las sustancias químicas en el agua está afectada por la temperatura. En general, cuanto más elevada la temperatura, mayor la solubilidad. Los fertilizantes usados en la fertigación deben ser completamente solubles. Los de baja solubilidad no pueden ser usados en la fertigación. La Tabla 2 muestra algunos ejemplos de solubilidad de algunos fertilizantes en función de la temperatura. 50
  • 60. Tabla 2. Influencia de la temperatura sobre la solubilidad de algunos fertilizantes (gramos de fertilizante en 1 litro de agua destilada Temperatura 0ºC 5ºC 10ºC 20ºC 25ºC 30ºC Fertilizante Solubilidad en gramos por litro de agua destilada Sulfato de amonio 700 715 730 750 770 780 Urea 680 780 850 1060 1200 1330 Cloruro de potasio 280 300 310 340 355 370 Sulfato de potasio 70 80 90 110 120 130 Nitrato de potasio 130 170 210 320 370 460 Mono-amonio fosfatado 227 255 295 374 410 464 Mono-potasio fosfatado 90 110 180 230 250 300 Los datos en la Tabla 2 representan la tasa más alta de solubilidad a diferentes temperaturas. Muchos fertilizantes líquidos precipitan en invierno, esto significa que la solución está sobresaturada y el exceso de sal precipita. Bajo estas condiciones, se debe diluir el fertilizante, generalmente en un 20% antes de la caída de las temperaturas. Debido a que el fertilizante diluido tiene concentraciones de nutrientes más bajas, la tasa de inyección debe ser incrementada proporcionalmente. 4. Interacción de sustancias químicas inyectadas con el agua de riego: Es necesario evaluar todas las sustancias químicas a ser inyectadas en el agua de riego para determinar si se va a producir alguna reacción química. Esto incluye ácidos, bio ácidos y sustancias como el cloro, usados en micro riego para el mantenimiento del sistema (discutido en el Capítulo 7). Muchas de las fuentes de cloro usadas en el micro riego constituyen agentes oxidantes los cuales elevan el pH del agua. Esto puede causar la precipitación de carbonatos de calcio y magnesio, óxido de hierro (herrumbre), etc. Debido a que los quelatos se descomponen, liberándose sus iones metalizados a niveles altos de acidez, no se recomienda mezclar quelatos en soluciones con un pH inferior a 3.5. Los fertilizantes que contienen fosfato reaccionan con los metales produciendo compuestos de baja solubilidad que precipitan fuera de la solución. De esta forma los iones metálicos no estarán en forma disponible para las plantas. Los fertilizantes que contiene polifosfatos reaccionan con calcio y magnesio formando precipitados que pueden tapar los filtros y emisores. Los fertilizantes que contienen sulfatos precipitan como yeso en aguas con un alto contenido de calcio. Como la solubilidad del yeso decrece con el aumento en las temperaturas, el problema es más grave en verano. Las soluciones alcalinas, tales como la urea precipitan como cal de aguas ricas en calcio y bicarbonato (HCO3 - ). En este caso se recomienda agregar ácidos para evitar, o al menos minimizar, la precipitación que pueda tapar los emisores. En algunas regiones húmedas, el agua de riego contiene metales pesados y materia orgánica que puede reaccionar con los fertilizantes en solución causando precipitados en el agua de riego. 51
  • 61. Es por esto que todos los materiales químicos a ser inyectados, al igual que todas las mezclas, deben ser revisados con el agua de riego tanto a la temperatura del agua en la fuente, como también a la temperatura a la que se puede llegar en los laterales (especialmente importante en laterales de polietileno por encima del suelo). Se debe mezclar las soluciones madre con el agua de riego a la/s concentración/es deseada/s en un contenedor de vidrio y dejarlo por toda la noche. Cualquier precipitado que se produzca constituye una señal de problemas potenciales con el tapado de los emisores. Se deben considerar otros productos ó un tratamiento de ácido en el agua de riego para mantenerlos en solución. La corrosión de los componentes del sistema de riego y del de inyección puede constituirse en un problema serio. La mayoría de las sustancias químicas, tanto líquidas como sólidas, atacan estas partes. Es por esto que todas las partes que entran en contacto con la solución concentrada ya sea de fertilizante o cualquier otro material inyectado, deben estar construidas de materiales resistentes para minimizar la corrosión. El problema puede llegar a ser muy severo en los tanques en los que se almacena la solución concentrada. Es importante lavar cuidadosamente todas las partes del sistema de inyección y del de riego, después de cada inyección de sustancias químicas. 5. Volatilización: Los fertilizantes que contienen urea y/o amonio pueden perder nitrógeno a través de la volatilización del amonio. Estos fertilizantes deben ser almacenados en contenedores sellados. La acidificación de la solución puede reducir estas pérdidas. 6. Reacción del fertilizante: Las soluciones fertilizantes tiene un pH que oscila entre 2 y 7 (vea la Tabla 7). Los que tienen un pH entre 6.5 y 7 son considerados neutrales, los que tienen un pH entre 3.5 y 6.5, son considerados ligeramente ácidos, mientras que los que tienen un pH por debajo de 3.5, son considerados fuertemente ácidos. Los valores de pH de los fertilizantes sólidos se miden en soluciones preparadas por medio de la disolución de un gramo del fertilizante en un litro de agua destilada. Los valores obtenidos son usados para comparar distintos tipos de fertilizantes. Tabla 3. pH y CE de algunos fertilizantes a una concentración de 1 gr/lt de agua destilada Fertilizante pH EC Cloruro de potasio 6.5 1.67 Sulfato de amonio 5.4 1.06 Urea 8.0 0.001 Nitrato de amonio líquido 6.6 0.87 Nitrato de potasio 8.5 1.0 Mono-amonio fosfatado (MAP) 4.0 1.0 Mono-potasio fosfatado (MKP) 4.5-5.0 0.75 52
  • 62. 7. Contribución a la salinidad: Con la excepción de urea, todos los fertilizantes líquidos son soluciones salinas. Consecuentemente, aumentan la salinidad del agua de riego. La concentración de sal en el agua de riego es medida por medio de un puente de resistencia eléctrica. La conductividad eléctrica (CE) de la solución es medida entre dos electrodos estándar con un área de un centímetro cuadrado cada uno, siendo la distancia entre ellos de un centímetro. La CE expresa actividad iónica. Existe una relación entre la concentración de sales disueltas, expresadas en miliequivalentes/litro (vea Tabla A1, en el Apéndice), y la CE de la solución. Cada 10 milequivalentes de sal por litro contribuyen un decisiemens por metro (dS/m a la CE). Los valores estándar de CE son determinados en soluciones con un gramo de fertilizante líquido disuelto en un litro de agua destilada (Tabla 3). El incremento en la CE no es linear, versus el incremento en la concentración de la solución fertilizante. Las mediciones son llevadas a cabo con el fin de comparar diferentes sustancias químicas a concentraciones estándar. La CE del agua de riego puede ser usada para estimar el potencial de salinización del suelo. Suelos con una CE superior a 4 dS/m son clasificados como salinos. Es importante recordar que, dependiendo de las prácticas de manejo, los cultivos susceptibles a sal pueden ser dañados a valores de CE de 2 dS/m o menos. 8. Higroscopicidad (absorción de humedad): Los fertilizantes sólidos son propensos a absorber humedad de la atmósfera, lo que causa la formación de sedimentos. Esto dificulta su aplicación, siendo la uniformidad de aplicación muy baja. Algunos fabricantes agregan aditivos especiales para evitar este fenómeno. Cuando se disuelven estos fertilizantes en agua, ocurren problemas. La mayoría de los aditivos son insolubles en agua y pueden tapar los filtros y/o los emisores. 53
  • 63. CAPITULO 7 Calidad del agua y su influencia en la quimigación Análisis e interpretaciones Un análisis típico de calidad del agua en el laboratorio incluye la determinación de la conductividad eléctrica (CE), el total de sólidos disueltos (TSD), y la concentración de cationes y aniones individuales, tales como calcio, magnesio, manganeso, sodio, carbonato, bicarbonato, nitrato, cloruro, hierro, y sulfato. Además, se debe evaluar la concentración de boro, pH, y la tasa de absorción de sodio (R.A.S., incluyendo la tasa ajustada, RAS adj). La evaluación del agua para micro riego debe incluir también el análisis de contaminantes biológicos, químicos y físicos que contribuyen a obstruir el orificio de los emisores. La Tabla 4 nos brinda un resumen del potencial de obstrucción del agua de riego usada en sistemas de micro riego. Tabla 4. Potencial de obstrucción del agua de riego para el micro riego Grado del problema Bajo Mediano Severo Físico Sólidos suspendidos (ppm) <50 50-100 >100 Químico pH <7.0 7.0-8.0 >8.0 Sólidos disueltos (ppm) <500 500-2000 >2000 Manganeso (ppm) <0.1 0.1-1.5 >1.5 Hierro (ppm) <0.1 0.1-1.5 >1.5 Sulfito de hidrógeno (ppm) <0.5 0.5-2.0 >2.0 Biologico Población bacterial (núm. Max. por ml.) <10000 10000-50000 >50000 pH El pH del agua es probablemente el indicador más importante de problemas potenciales. El pH del agua expresa la concentración de los iones de hidrógeno (H+ ) y la acidez relativa del agua. Valores de pH del agua por encima de 7.8 generalmente indican problemas potenciales con los iones carbonato (CO3 2- ) o bicarbonato (HCO3 - ) precipitando dentro de los accesorios del sistema. Conductividad eléctrica (CE) La CE del agua de riego nos da una estimación de problemas potenciales de salinidad del suelo. La salinidad del suelo se expresa en términos de CE medida en un extracto tomado de una pasta de suelo saturado. Debido a la evaporación desde la superficie del suelo y la transpiración de las plantas, gran parte del agua aplicada al suelo se pierde, dejando a la mayoría de las sales solubles en el suelo. En regiones áridas y semi-áridas es importante lavar con exceso de agua para mantener la productividad de la mayoría de los suelos regados. 54
  • 64. Sales disueltas En una muestra típica de agua de riego existen muchas sales disueltas y un análisis completo nos brindará la concentración de cada uno de los iones individuales. Calcio y magnesio El calcio (Ca) y el magnesio (Mg) son los cationes divalentes principales tanto en el agua de riego como en la solución del suelo. Su concentración afectará enormemente la estructura y la tasa de infiltración del suelo. La concentración de calcio juega un rol preponderante en la formación de precipitados del agua aplicada sobre el follaje de las plantas. Sodio El efecto principal del sodio (Na) es su influencia negativa sobre la estructura del suelo. El sodio puede también tener un efecto negativo sobre plantas cuando la absorción es excesiva. Potasio No es común que se presenten altos niveles de potasio (K) en el agua de riego. En algunas regiones se usa para regar agua con una concentración muy baja de sal. En esos casos el K+ monovalente puede comportarse como el Na+ causando la descomposición de la estructura del suelo, y el sellado de su superficie. Azufre y nitrógeno El azufre (S) tanto en estado de sulfuro (S- ) como de sulfato (SO4 2- ) es analizado en el agua. El sulfato es la forma de azufre absorbida por la plantas. El agua de riego puede aportar una cantidad significativa de los requerimientos de azufre de la planta. El nitrato (NO3 - ) es la forma de nitrógeno que se analiza en el agua de riego, debido a que altos niveles de nitrato pueden contribuir en forma significativa a la cantidad de nitrógeno disponible para la planta. Carbonato y bicarbonato Tanto los iones de carbonato (CO3 2- ) como los de bicarbonato (HCO3 - ) afectan en forma significativa sobre el agua, sobre el pH del suelo, y sobre la relación calcio/sodio. El agua de los canales porta una gran parte del flujo de retorno mientras que pozos profundos pueden contener altos niveles de HCO3 - . La concentración relativa de carbono en forma de carbonato y de bicarbonato depende del pH del agua. A un pH de 10.5, las concentraciones de carbonato y bicarbonato serán aproximadamente iguales en la muestra de agua. A medida que el pH asciende, la proporción de bicarbonato aumenta continuamente hasta que todo el carbono se encuentra en esa forma. A un pH aproximado de 8.5 la totalidad del carbono se encuentra en forma de bicarbonato. El agua con una alta concentración de bicarbonato causa un incremento continuo del pH del suelo debido a que el carbonato de calcio (CaCO3) precipita. Un pH elevado puede causar deficiencias en micronutrientes, especialmente de hierro. Boro y cloruros En muchas regiones el agua de riego contiene una elevada concentración de boro y de cloruros lo que puede representar un peligro específico. En la Tabla 5 se encuentra una guía general para la interpretación de la calidad del agua. 55
  • 65. Tabla 5. Guía general para la interpretación de la calidad del agua de riego Grado de Restricción en Usos Problemas potenciales de riego Unidades Ninguno Ligero a Mediano Severo a)Salinidad, efecto en la disponibilidad del agua2 CEw(1) dS/m <0.7 0.7 – 3.0 >3.0 TSD(2) mg/lt <450 450 – 2000 >2000 b)Salinidad, efecto en la infiltración RAS(3) CEw = Si 0 – 3 y CEw = >0.7 0.7-0.2 <0.2 Si 3 – 6 y CEw = >1.2 1.2-0.7 <0.3 Si 6 – 12 y CEw = >1.9 1.9-0.5 <0.5 Si 12 – 20 y CEw = >2.9 2.9-1.3 <1.3 Si 20 – 40 y CEw = >5.0 5.0-2.9 <2.9 c)Toxicidad iónica específica (afecta cultivos susceptibles) Sodio (Na)4 Riego superficial RAS <3 3-9 >9 Riego por aspersión meq/lt <3 >3 Cloruros (Cl)4 Riego superficial meq/lt <4 4-10 >10 Riego por aspersión meq/lt5 <3 >3 Boro (B) mg/lt <0.7 0.7-2.0 >3.0 d)Efectos varios (afecta cultivos susceptibles) Nitrógeno (N-NO3)6 meq/lt <5 5-30 >30 Bicarbonato (HCO3 - ) Meq/lt <1.5 1.5-7.5 >7.5 pH7 Rango normal 6.5-8.4 (1) CEw = conductividad eléctrica del agua de riego, mide la salinidad del agua, en unidades de deciSiemen por metro a 25°C, equivalentes a milimhos por centímetro (2) TSD = Total sólidos disueltos en miligramos por litro o ppm (3) RAS = Tasa de absorción de sodio. Aplicable en regiones áridas y semi- áridas solamente. RAS estándar (no ajustado). La relación entre la CE, RAS y la infiltración generalmente no se aplica si el pH del suelo es inferior a 7. Para un RAS determinado, la tasa de infiltración aumenta con el incremento en la salinidad. (4) La mayoría de los árboles frutales y de las plantas leñosas son sensibles al 56
  • 66. Na y al Cl. En riego superficial se usan los valores de RAS que aparecen en la tabla. La mayoría de los cultivos anuales no son sensibles. En riego superficial use las tablas de tolerancia de Ayres y Westcot. Si se riega por aspersión por encima del follaje, y la humedad relativa es baja (<30%), en cultivos susceptibles el Na y el Cl pueden ser absorbidos a través del follaje (5) Para convertir ppm en meq divida los meq según los valores siguientes para cada elemento: Na = 23, Cl = 35, HCO3 = 61, B = 11 (6) N-NO3 quiere decir que el nitrógeno del nitrato se presenta en términos de N elemental. El N-NH4 y el N-orgánico deben ser incluidos cuando se analizan aguas negras (7) La fertigación puede modificar el pH del agua y del suelo lo que puede causar toxicidad de iones específicos en el agua de riego. Mejorando la calidad del agua Dilución La dilución del agua de baja calidad con agua de superior calidad es generalmente muy efectiva, sin embargo la dilución no elimina el contenido de calcio, bicarbonato, y de otros elementos tóxicos, solo reduce su concentración. Quemadores de azufre Los quemadores de sulfuro o generadores de sulfuro son usados para mejorar la calidad del agua. Al igual que los tratamientos de ácido, los quemadores de sulfuro operan a través de la eliminación del bicarbonato del agua de suministro. Un quemador de sulfuro quema el elemento sulfuro produciendo ácido que neutraliza parte del bicarbonato (HCO3 - ) en el agua según las siguientes reacciones: S + O2 → SO2 H2O + SO2 → H2SO3 H2SO3 → H+ + HSO3 - HCO3 - + H+ → H2O + CO2 En la cámara de combustión (1), se quema el sulfuro con oxígeno atmosférico, produciendo dióxido de sulfuro gaseoso (SO2). En la ecuación (2) se ve que en la cámara de gas, el SO2 se disuelve en el agua de riego atravesando la cámara. La solución concentrada de SO2 hidratado, referida a menudo como ácido sulfúrico, reduce el pH en 2 o 3 unidades, siendo bastante corrosiva. Sin embargo, tan pronto como se forma una solución concentrada, ésta es inyectada al sistema de riego. La mitad de la acidez es liberada como H+ junto con la inyección (3). Los iones H+ reaccionan con el bicarbonato en solución (4), convirtiéndose en H2O y CO2. Si se ha quemado suficiente sulfuro para reducir el pH del agua de riego a 6.3 - 6.5, se ha eliminado gran parte del bicarbonato y todo el carbonato en el agua. Queda un poco de bicarbonato en el agua, por lo tanto persiste un pequeño potencial de precipitación. El agua con un pH de aproximadamente 6.5 minimiza los problemas de corrosión. La reducción significativa del nivel de bicarbonato en el agua, disminuye enormemente el potencial de deposición de cal (bicarbonato). La acidez remanente del quemado de sulfuro llega al suelo como bisulfito (HSO3 - ) 57
  • 67. 58 (3). Cuando el bisulfito entra en el suelo, reacciona con el oxígeno químicamente o es transformado por los microorganismos del suelo (Thiobacillus), en SO4 2- y en H+ . Estos iones H+ ácidos pueden reaccionar con y disolver la cal en el suelo. Este proceso es importante en suelos donde el sodio procedente del agua de riego ha creado problemas de sodificación. Los iones de calcio incrementarán la concentración de Ca2+ en la solución del suelo, reemplazando el Na+ de los sitios de intercambio. La acidificación del suelo es beneficiosa en suelos calcáreos donde las micro-zonas de pH reducido pueden incrementar la disponibilidad de micronutrientes tales como el hierro. El ácido agregado al suelo a través de los quemadores de sulfuro puede tener un efecto negativo en suelos ácidos o pobremente buffereados en los que el pH puede caer repentinamente. Acidificación del agua de riego. La inyección de ácidos con el fin de mantener el pH del agua de riego entre 6.5 y 5.5, en el cual los carbonatos de calcio y de magnesio permanecen en solución, frecuentemente resuelve los problemas relativos a su precipitación en el sistema de riego. El agregado de los ácidos elimina parte de los bicarbonatos por medio de la reacción descripta arriba. Los tratamientos de ácido disuelven los precipitados formados en el sistema tales como carbonatos, hidróxidos y fosfatos. Se pueden usar muchos ácidos minerales técnicos, siempre que sean limpios y no contengan ninguna partícula sólida, yeso, etc. En Israel, el ácido que más comúnmente se usa para disolver los precipitados es el clorhídrico (HCl, 33%), debido a su bajo costo. Sin embargo, se pueden usar también los ácidos sulfúrico, fosfórico y nítrico. El ácido sulfúrico es muy fuerte y corrosivo razón por la cual requiere el uso de un equipo de inyección especial. Además es necesario manejarlo con cuidado. Cuando se aplican ácidos es necesario tomar precauciones especiales para minimizar el contacto potencial y directo entre el operador y los mismos. Siempre se deben usar guantes, se debe proteger la cara, y es necesario cubrir todo el cuerpo. Nunca agregue ácido al tanque directamente, primero se pone agua y luego agregue el ácido! Bajo condiciones normales la concentración de ácido recomendada en el agua de riego es 0.6%. Cuando el agua de riego es muy dura (tiene una concentración muy alta de carbonato de calcio y de magnesio), se debe aplicar una concentración del 1%. La inyección debe durar 10 minutos aproximadamente, después de la cual se debe continuar el riego por espacio de media hora más, con el objetivo de que todo el ácido sea lavado del sistema de riego. Se puede llevar a cabo la inyección por medio de cualquier tipo de inyector, bomba o tanque fertilizante. Si se usa un tanque fertilizante, se deben invertir las conexiones para asegurar una mezcla adecuada entre el agua de riego y el ácido, ya que éste por su alto peso específico, tiende a asentarse en el fondo del tanque. Se llena el volumen del tanque con dos tercios de agua, y se agregan 1.5 litros de ácido por cada metro cúbico de la descarga del sistema de riego. Para que se forme el gradiente de presión necesario para la inyección, se debe cerrar la válvula estranguladora hasta que se forme un gradiente de 8-10 metros. Esto asegura una
  • 68. alta concentración de ácido en el sistema de riego. Cuando se usa una bomba, esta debe ser operada a su máxima tasa de inyección, asegurándose que haya disponible suficiente solución ácida para una inyección de 10 minutos. Se debe preparar la solución de tal manera que se inyecte un litro de ácido por cada metro cúbico de descarga del sistema de riego. Para obtener el volumen de solución requerido, se debe agregar suficiente agua, tomando en cuenta que suficiente ácido se agregue al agua y no vice versa. Por ejemplo, si la descarga del sistema es de 20 m³/h, y se emplea una bomba de pistón tipo “Amiad”, con una tasa de descarga de 180 l/h, entonces el volumen de solución a inyectar en 10 minutos será de (1/6 de una hora), o sea 180/6 = 30 litros. Se debe llenar el tanque fertilizante con 10 litros de agua y luego agregar 20 litros de ácido (un litro por cada m³/h de descarga del sistema de riego). Tratamientos químicos y biológicos Las bacterias que se alimentan de hierro precipitan el hierro que se encuentra en el agua de riego obstruyendo los emisores. Este problema se resuelve generalmente con cloro. Se inyecta aproximadamente una tasa de 0.64 veces la concentración de hierro en el agua de riego. Esta concentración disuelve los precipitados antes de que lleguen a los emisores y los obstruya. Se debe llevar a cabo la inyección antes del filtro. Los codos, válvulas y otros accesorios que crean turbulencia y el mezclado estimulan la formación de precipitados de óxido de hierro, que son retenidos por el filtro. Se debe considerar el retrolavado automático del filtro. Las bacterias que se alimentan de hidrógeno de sulfito son controladas por medio de la inyección de cloro a una tasa de 4 a 9 veces la concentración de hidrógeno de sulfito en el agua de riego. Los problemas causados por la presencia del manganeso en exceso en el agua de riego son controlados inyectando cloro a una tasa de 1.3 veces la concentración de manganeso en el agua de riego. Otro problema está constituido por poblaciones de algas y de bacterias, que crean lodo gelatinoso en el sistema. En este caso la inyección de cloro en el sistema de riego evita este problema. Se debe inyectar suficiente cantidad para oxigenar la totalidad de la población. Las aguas subterráneas requieren tratamientos especiales, incluyendo la inyección de ácido para el control del pH, la oxidación para precipitar el hierro antes de que llegue a los emisores, la inyección de biocidas para controlar bacterias, etc. Para el control de las poblaciones de algas y de bacterias al igual que sus sub- productos (lodos), se debe inyectar cloro en forma continua para mantener una concentración residual de cloro activo de 1 ppm en los emisores más lejanos. Con este fin se pueden usar tanques de cloro, inyectando una concentración de 10 ppm de cloro libre residual al final de los laterales durante 30 a 60 minutos del riego. 59
  • 69. CAPITULO 8 Ubicación del equipo El equipo usado para la quimigación debe ser instalado en una de las ubicaciones siguientes: 1. En el cabezal de la parcela 2. Al inicio de una tubería de distribución, o en una derivación de la tubería principal 3. En un cabezal central La elección entre las diferentes alternativas depende, en general, de factores económicos y locales. Para poder decidir se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones: 1. En el cabezal de la parcela: Esta es una ubicación ideal para unidades de inyección pequeñas. El costo de la unidad es relativamente bajo, no obstante, si se necesitan varias unidades para fertigar varias parcelas, el costo total puede ser más elevado que el de una unidad central ubicada en el cabezal principal. Si se consideran unidades transportables, si bien es cierto que el costo de inversión inicial puede ser inferior, el costo de la mano de obra y de la automatización puede ser demasiado elevado. 2. Al inicio de una tubería de distribución: Esta alternativa constituye una situación intermedia entre el caso anterior y el siguiente. Esta situación se adapta a cultivos de campo. 3. En el cabezal central: Este caso es más económico pese a ser relativamente grande y a su alto costo inicial, cuando sirve un área grande. Tiene la ventaja de ahorrar trabajo, y se adapta a la automatización. Su limitación principal es su falta de exactitud cuando diferentes parcelas deben regarse simultáneamente a diferentes tasas de fertigación. 60
  • 71. CAPITULO 9 Programa de la Fertigación El programa de la fertigación debe estar integrado con el del riego el cuál es mucho más dinámico y dependiente de factores incontrolables tales como el clima y el suelo que afectan el desarrollo del cultivo y el consumo de agua. El manejo de la fertigación debe estar basado tanto en los requerimientos nutritivos del cultivo como en la estación de crecimiento y la capacidad de almacenamiento de nutrientes del suelo. Programar la fertigación con un solo fertilizante para un solo cultivo es simple. Sin embargo, suministrar a muchos cultivos en diferentes lotes y escoger entre diversas soluciones fertilizantes disponibles en el mercado puede constituirse en algo complejo. Estos temas están por encima del alcance de esta publicación sin embargo es necesario recordarlos para poder manejar la fertigación exitosamente. Una vez que el productor ha elegido, ya sea por una recomendación o por cualquier otra causa, cuáles son los nutrientes que desea aplicar y en qué cantidad aplicará cada uno de ellos durante las diferentes etapas de desarrollo de sus cultivos, y además maneja perfectamente bien el riego, él debe decidir la forma en que va a manejar la fertigación. Primer paso: Definir el lapso de tiempo que debe transcurrir antes del inicio de la fertigación El primer paso es medir el tiempo desde el inicio de cada turno de riego hasta que la presión del sistema de riego y la descarga de los emisores se estabilice. En un invernadero donde cada emisor viene con un “dispositivo de prevención de drenaje” (DPD), y la tubería permanece llena de agua todo el tiempo, esto toma segundos. En áreas muy grandes este proceso puede llevar desde varios minutos, para una zona de riego, a media hora hasta que cada emisor haya alcanzado la presión y descarga diseñada para un turno de riego. La medición consiste en registrar el tiempo que lleva hasta que la presión (medida con un manómetro confiable) se estabilice en un punto crítico en el sistema de riego. Debido a que los fertilizantes son caros y que pueden dañar el cultivo si se aplican en cantidades excesivas, nunca se debe iniciar la inyección antes que se estabilice el sistema. Segundo paso: Definir el lapso de tiempo al término del turno de riego El segundo paso es decidir en qué momento la fertigación debe concluir. Muchas de las sustancias químicas inyectadas a través del sistema de riego pueden dañar a uno o a más componentes del mismo. Probablemente las membranas de los emisores auto-compensados sean los elementos más sensibles, junto con las membranas de los reguladores de presión. Además, muchas partes del sistema son de metal y pueden verse afectadas. Por lo tanto es aconsejable lavar todo el sistema de riego con agua sin productos químicos antes de la finalización del turno de riego. Una excepción puede ser cuando se desea dejar cloro residual en la tubería con el fin de inhibir el crecimiento de algas y de microorganismos, que pueden obstruir los emisores y los filtros. 61
  • 72. El productor debe medir el tiempo requerido hasta que los productos químicos restantes han sido lavados completamente del sistema. Esto puede ser llevado a cabo por medio de la medición de algún parámetro característico como el pH, CE, la concentración de cloruros, etc. Se puede obviar este paso cuando la frecuencia del riego es muy alta (riego por pulsos en invernaderos y en sustratos separados) con la condición de que los componentes del sistema sean resistentes al efecto de los productos químicos inyectados. Tercer paso: Cálculo del tiempo disponible para la fertigación. Después de los dos primeros pasos, se debe calcular el tiempo que queda disponible para la fertigación a lo largo de la estación de crecimiento para cada cultivo y para cada lote. Esto puede ser apreciado gráficamente por medio de la siguiente figura. Largo del turno de riego Llenado del sistema de riego Tiempo disponible para la fertigación Lavado del sistema de riego Figura 27. Manejo de la fertigación durante un turno de riego Cuarto paso: Medición del volumen de la solución fertilizante El siguiente paso es decidir de qué forma se medirá el volumen de solución fertilizante que se desea inyectar. Como ya fue mencionado, esto puede ser llevado a cabo por medio de la introducción de la totalidad de la solución en un tanque, adherir dispositivos de medición al inyector, etc. Figura 28. Elementos de medición para inyectores (A) medidor de flujo (B) orificio de medición (Venturi) (C) boquilla de medición (bomba hidráulica) (C) boquilla de medición de Amiad 10, 20, 40, 60, 80 lt/h 62
  • 73. Los medidores de flujo deben estar instalados en tanques, en los que un flotador registra la tasa de suministro. Las válvulas de medición de fertilizante están hechas de materiales anticorrosivos. El modelo mecánico de estas válvulas, instaladas en la manguera de succión del tanque fertilizante al inyector, se abre girando un dial calibrado al volumen de solución a inyectar. Se cierra automáticamente después de que el volumen pre-fijado ha sido distribuido. Figura 29. Modelo mecánico del fertímetro “Dishnon” Figura 30. Esquema de instalación de un fertímetro 63
  • 74. Recuadro 9.1 Instrucciones de instalación para un fertímetro “Dishnon” con bombas hidráulicas El pistón fertilizante y el diafragma de las bombas fertilizantes emiten el fertilizante en forma de pulsos. Para aliviar el efecto de estos cambios drásticos de descarga, los que pueden afectar la exactitud de la medición, se deben seguir las siguientes instrucciones: El volumen del tubo de alivio debe ser de 4 veces el volumen de la solución inyectada en cada pulso por lo menos. El tope del tubo de alivio debe estar por lo menos 25 cm por encima del tope del contenedor de la solución fertilizante Con el objetivo de mantener limpio el tope del tubo de alivio éste debe ser doblado hacia abajo sin bloquearlo para permitir la entrada libre del aire Una válvula volumétrica similar, pero estándar puede ser instalada en la manguera proveyendo de agua bajo presión a la bomba hidráulica. Debido a que se mide el agua y no la solución fertilizante, es necesario saber que una bomba de tipo pistón de “Amiad” inyecta un volumen de solución por cada 3 volúmenes de agua medida. La bomba tipo TMB inyecta un volumen de solución por cada 2 volúmenes de agua medida. Se debe regular el dial según este dato. Los tanques fertilizantes y los inyectores Venturi inyectan la solución fertilizante en forma continua, mientras que las bombas hidráulicas lo hacen en forma de pulsos. Los trasmisores de pulso magnéticos han sido diseñados para estas bombas. En cada pulso, el magneto cierra un circuito conectado a un controlador, el que traduce los pulsos en volumen y acumula los datos. Figura 31. Trasmisor de pulsos magnético para una bomba hidráulica “Amiad” Los medidores de fertilizante operan bajo el mismo principio, como el modelo electrónico del fertímetro. 64
  • 75. Figura 32. Modelo electrónico del fertímetro “Dishnon” Recuadro 9.2. Principio de operación del modelo electrónico del fertímetro “Dishnon” El orificio de entrada, de forma cuadrada, dirige el flujo líquido en las paletas de una rueda de dientes. La alta velocidad de esta rueda se reduce por medio de una caja de cambios a un disco rotativo lento con dos magnetos de cerámica adheridos. Dentro de una pequeña casa existe hay una varilla de proximidad (“Reed switch”), que es sensible al campo magnético. Con cada revolución del disco, el circuito eléctrico se cierra dos veces (una vez para cada magneto) y se reabre cuando el magneto se aleja de la casa. El conteo electrónico del número de cierres del circuito es equivalente a la medida del volumen de líquido que fluye a través del fertímetro. Quinto paso: Decidir el número de soluciones fertilizantes y el inyector que será empleado. El siguiente paso es decidir el número de soluciones fertilizantes que se desea inyectar simultáneamente. Para esto se debe considerar el número de inyectores requerido (¿podrá un sólo inyector inyectar varias soluciones, o se requieren varios inyectores?). A medida que aumenta el número de tanques y de inyectores en uso, el manejo del sistema se hace más complicado, lo que hace que la automatización de la fertigación sea más atractiva. Esto es evidente en el manejo de la fertigación en invernaderos y en sustratos artificiales (separados) especialmente. Sexto paso: Decidir cuándo iniciar y cuándo detener la fertigación El productor ya sabe cuándo iniciar y detener la fertigación (vea 3o Paso), ahora debe decidir cómo realizarlo. La forma más simple es introducir la manguera de succión en el tanque 65
  • 76. conteniendo la solución fertilizante cada vez que sea necesario, y sacarla cuando el volumen deseado de solución ha sido inyectado. Se pueden abrir una o más llaves manualmente, controlando el flujo a través de un tanque o de un Venturi. Una vez que toda la solución fertilizante ha sido inyectada, el sistema continúa operando sin la adición de fertilizante al sistema. Se puede instalar una válvula de pie en el extremo del tubo de succión dentro del tanque. Este mecanismo detiene la operación de la bomba hidráulica “Amiad” cuando el nivel de la solución fertilizante está por debajo del nivel de la válvula. Los sistemas de riego presurizados modernos dependen de válvulas hidráulicas a través de las cuales los materiales fluyen sin entrar en contacto con el mecanismo responsable de la apertura y cierre de la válvula. Esto protege al mecanismo del ataque por las sustancias químicas usadas. Existen dos tipos básicos de válvulas hidráulicas: normalmente abierta (NA) y normalmente cerrada (NC). Las válvulas NC permanecerán cerradas hasta que reciban un comando externo. Por lo tanto ellas protegen el sistema de desperfectos, derrame de solución o inyección sin intención. Figura 33. Válvula hidráulica NC ¾” de “Amiad” Se puede operar las válvula en forma local (manualmente) o por control remoto. Algunas se abren manualmente y se cierran automáticamente, como las volumétricas descriptas arriba (4º Paso ). La operación por control remoto está generalmente bajo el control de los “controladores de la fertigación” de los cuales existen muchos modelos en el mercado los que se adaptan al número de tanques fertilizantes como se describió en el quinto paso. 66
  • 77. Figura 34. Controlador de la fertigación 67
  • 78. Séptimo paso: Grado de automatización El tamaño de la granja, el número de parcelas regadas, la diversidad de los cultivos, la disponibilidad de soluciones fertilizantes y/o fertilizantes solubles, la preparación técnica de los operarios constituyen los factores más importantes para determinar el grado de automatización que se desea emplear. Cuando se sopesan las ventajas relativas de la automatización se debe considerar la inversión inicial en el equipo junto con los costos de mantenimiento, operación y energía. Por otro lado, se debe tomar en cuenta el ahorro en fertilizantes, como también el conocimiento requerido para el mantenimiento del equipo (que incluye dispositivos electrónicos sofisticados). La automatización comienza, en su caso más simple, con válvulas dosimétricas semi-automáticas como se mencionó anteriormente, (se abren manualmente y se cierran automáticamente). En su grado de sofisticación más elevado, operan por medio de computadoras con un control complejo en condiciones bajo las cuales se inicia la fertigación, se concluye o se interrumpe según los parámetros predeterminados de tiempo, agua y fertilizante, presión del sistema, al igual que datos adicionales como lluvia, temperatura, viento, pH, CE, etc. Los controladores de fertigación automáticos dependen de un reloj interno, recibiendo una señal de medidores de agua, de fertilizante, manómetros, etc., y de válvulas hidráulicas que abren y cierran según los resultados procesados por el controlador. En sistemas completamente automáticos se puede iniciar la fertigación: * después de un tiempo predeterminado desde el inicio del riego; * después de un volumen predeterminado de agua registrado en el medidor de agua; * cuando se alcanzó una presión mínima pre-establecida en el cabezal; * según la información recibida de la parcela regada; * o por alguna combinación de los puntos mencionados. Las mismas consideraciones se toman en cuenta para terminar la fertigación. Octavo paso: Fertigación proporcional o por volumen Una vez que contamos con el equipo necesario, debemos elegir cómo vamos a realizar la fertigación. Existen dos modelos básicos: fertigación por volumen o proporcional. Fertigación por volumen: este modelo se basa en la decisión de si aplicar un volumen dado de fertilizante por cada turno – independientemente de la concentración de los nutrientes en el agua de riego. Una vez tomada la decisión, la inyección puede comenzar inmediatamente después de que el sistema de riego se ha estabilizado. Se prefiere este método para inyectar nutrientes que se mueven lentamente en el perfil del suelo, como ser los iones orto-fosfato (H2PO4). Si el turno de riego es mucho más prolongado que el tiempo requerido para la fertigación, ésta debe ser llevada a cabo hacia el término del turno de riego. Esta es la mejor opción cuando se aplica un nutriente que se lava fácilmente, como ser el nitrato (NO3), ya que existe el riesgo de que este nutriente sea transportado por debajo del sistema radicular activo. Si hay suficiente tiempo, se pueden aplicar dos soluciones fertilizantes o más, 68
  • 79. una después de la otra, (siempre respetando las consideraciones mencionadas arriba). Se debe entender que con este modelo la concentración del nutriente en el agua de riego puede ser constante (como en el caso del inyector Venturi), pero también puede disminuir con el tiempo, como en el caso del tanque fertilizante (donde, en el momento que se termina el fertilizante sólido en el tanque, la concentración cae continuamente). a)Fertigación por volumen con nutrientes que no se lavan Tiempo total de riego programado Llenado del sistema de riego Tiempo disponible para la fertigación Lavado del sistema de riego Fertigación por volumen b)Fertigación por volumen con nutrientes lavables aplicada hacia el final del turno de riego Tiempo total de riego programado Llenado del sistema de riego Tiempo disponible para la fertigación Lavado del sistema de riego Fertigación por volumen Figura 35. Programación de la fertigación por volumen Fertigación proporcional: Este modelo implica mantener la concentración de los nutrientes en el agua de riego constante mientras dure la fertigación. Este es el método preferido para implementar la fertigación en invernaderos y sustratos separados del suelo, en los que el sistema radicular está restringido a un muy pequeño volumen de riego y el intervalo de riego es muy frecuente. La fertigación proporcional asegura un nivel más elevado de control del pH del agua de riego, su conductividad eléctrica (CE) y un balance apropiado de nutrientes, según los requerimientos específicos del cultivo. A medida que el equipo se hace más sofisticado y los productores reconocen las ventajas inherentes a la fertigación, la fertigación proporcional va ganando en aceptación en las diferentes ramas de la agricultura. Se puede alcanzar y regular la proporcionalidad por medio de los accesorios de medición descriptos en el cuarto paso, trabajando en forma independiente, o bajo los comandos de los controladores de la fertigación. La mayoría de las bombas hidráulicas aumentan la tasa de inyección cuando la 69
  • 80. presión (y descarga) del sistema aumenta, y lo mismo ocurre viceversa. De esta manera la proporcionalidad está prácticamente ligada a las variaciones de la presión. Entre los modelos descriptos, el Dosatron es el menos afectado por estas variaciones. Con controladores sofisticados, la proporcionalidad se mantiene gracias a un procesador electrónico que suministra continuamente datos sobre el progreso del riego (la información es provista por el medidor electrónico de agua) y de la fertigación (del medidor electrónico de fertilizante). El procesador envia las señales correspondientes a la válvula hidráulica que está en el inyector mientras que el control de la tasa de inyección está coordinado con la descarga del sistema de riego. El procesador es programado para inyectar X litros de la solución fertilizante A, Y litros de la solución fertilizante B, etc., por cada metro cúbico de agua de riego descargada. Se debe chequear el equipo periódicamente para comprobar su exactitud. En forma ideal, se mantiene constante la concentración del/los nutrientes durante la totalidad del tiempo disponible para la fertigación, sin embargo existen otros factores tales como la inyección de ácidos o cloruros para el mantenimiento del equipo de riego, lo que reduce el tiempo disponible. Tiempo total de riego programado Llenado del sistema de riego Tiempo disponible para la fertigación Lavado del sistema de riego Fertigación proporcional a lo largo del tiempo disponible. Cada barra representa un pulso de la bomba. Figura 36. Fertigación proporcional Se debe entender claramente que ambos tipos de fertigación pueden ser empleados simultáneamente en una misma granja dependiendo de las circunstancias. Por ejemplo, en un suelo arcilloso, con una alta capacidad de retención de amonio intercambiable (NH4 + ) y de potasio (K+ ), permite la aplicación de estos nutrientes ocasionalmente y en grandes cantidades, o sea por volumen, en cambio si se desea aplicar urea, que se mueve libremente con el agua de riego, es preferible aplicarla en forma proporcional. 70
  • 81. Figura 37. Comparación de la concentración del material químico en el agua de riego con el tiempo para diferentes métodos de inyección 71
  • 82. Figura 38. Comparación de la concentración del nutriente en el agua de riego y la distribución potencial en el sistema radicular para diferentes métodos de inyección 72
  • 83. APENDICE Tablas, definiciones y ecuaciones TABLAS Tabla 6: Peso equivalente de algunos iones Cationes Peso equivalente (gr) Aniones Peso equivalente (gr) Ca++ 20.04 Cl- 35.46 Mg++ 12.16 SO4 - 48.03 Na+ 23.0 HCO3 - 61.0 K+ 39.1 NO3 - 62.0 NH4+ 18.0 H2PO4 - 97.0 Tabla 7: Clasificación de la acidez Clasificación Rango de pH Moderadamente ácido 5.6-6.0 Ligeramente ácido 6.1-6.5 Neutral 6.6-7.3 Ligeramenta alcalino 7.4-7.8 Moderadamente alcalino 7.9-8.4 Fuertemente alcalino 8.5-9.0 73
  • 84. Tabla 8: Factores de conversión De A Multiplique por P2O5 P 0.44 P P2O5 2.3 PO4 P 0.33 P PO4 3.076 K2O K 0.83 K K2O 1.2 CaCO3 Ca 0.4 Ca CaO 1.40 CaO Ca 0.71 Ca CaCO3 2.5 NO3 N-NO3 0.23 N-NO3 NO3 4.4 NH4 N-NH4 0.82 N NH4 1.28 Mg MgO 1.66 MgO Mg 0.60 74
  • 85. DEFINICIONES Peso equivalente : es el peso en gramos de cualquier material capaz de combinar con o reemplazar un gramo de hidrógeno. Es equivalente al peso atómico de un ión, dividido por su equivalencia. Por ejemplo: el peso atómico del calcio es de 40.08 gramos, su valencia es de 2; por lo tanto el peso equivalente del calcio es de 40.08/2 = 20.04 gramos. Miliequivalente (meq): es la milésima parte de un equivalente (peso equivalente) Partes por millón (ppm): mg/l , o gr/m³. pH – es un registro para designar la acidez o alcalinidad relativa de los suelos, líquidos ú otros materiales. Un pH de 7.0 indica neutralidad, valores más altos denotan alcalinidad, y valores más bajos acidez. Alcalinidad – Término químico referente a la reacción básica en los que las lecturas del pH son mayores que 7.0, al contrario de una reacción ácida donde las lecturas del pH son inferiores a 7.0. . Nutriente disponible – La cantidad de nutriente o compuesto en el suelo que puede ser fácilmente absorbida y asimilada por las plantas. Conductividad eléctrica – El recíproco de la resistencia. Es una medida de la facilidad con la cuál una corriente pasará a través de una pasta de suelo o extracto. Está directamente relacionada con el contenido de sales en el suelo. Se mide en milimhos/cm, micromhos/cm, o decisiemens/m. 75
  • 86. ECUACIONES (en orden numérico) 1. q = A * Fv / t q = Descarga del inyector [ litros/hectárea ] A = Area [ hectárea ] Fv = Dosis fertilizante [ litros/hectárea ] t = Duración de la fertilización [ litros/hectárea ] 2. Tv = Fv * A Tv = Volumen del tanque [ litros ] Fv = Dosis fertilizante [ litros/ hectárea ] A = Area [ hectárea ] 3. Fc(%) = 100 * q / (q x Q) Fc(%)= Concentración del fertilizante en el agua de riego [%] q = Descarga del inyector [ litros/hora ] [ litros/hora ] Q = Descarga del sistema de riego [ m3 /hora ] [ m3 /hora ] 4. t= 4 * Tv / q t = Duración de la fertilización [ horas ] Tv = Volumen del tanque [ litros ] q = Descarga del inyector [ litros/hora ] 5. Fw = 100 * Nw / Nc(%) Fw = Dosis fertilizante (por peso) [ kg/hectárea ] Nw = Dosis nutriente (por peso) [ kg/hectárea ] Nc(%) = Concentración del nutriente en el fertilizante [ % ] 6. Fv = Fw / Sw Fv = Dosis fertilizante, (por volumen) [litros/hectárea] Fw = Dosis fertilizante, (por peso) [litros/hectárea] Sw = Peso específico de la solución fertilizante [kg/litro ] 7.1 Ft = Fw * A 7.2 Ft = Fv * A Ft = Fertilizante por turno de riego [litros/hectárea] Fw = Dosis Fertilizante, (por peso) [litros/hectárea] Fv = Dosis Fertilizante, (por volumen) [kg/litro ] A = Area fertigada por turno de riego [ hectárea ] 76
  • 87. 8. q = 4 x Tv / T q = Descarga del tanque [ litros/hora ] Tv = Volumen del tanque [litros] t = Duración de la fertilización [ horas ] 9. q = Fc(v) * Q q = Descarga del inyector [ litros fert/hora ] Fc(v) = Concentración del fertilizante (por volumen) [litros fert / m3 agua] Q = Descarga del sistema de riego [ m³ agua/hora ] 10. q = Ft / t q = Descarga del inyector [ litros/hora ] Ft = Fertilizante a inyectar durante un turno de riego [ litros ] t = Duración de la fertigación [ horas ] 11. Fc(w) = 100 * Nc(w) / Nc(%) Fc(w) = Concentración de fertilizante (por peso) [gr/m³] Nc(w) = Concentración de nutriente en el agua de riego [ ppm ] Nc(%) = Concentración de nutriente en el fertilizante [ % ] 12. Fc(v) = 100 * Nc(w) / (Nc(%)* Sw) Fc(v) = Concentración fertilizante, (por volumen) [ litros/m3 ] Nc(w) = Concentración de nutriente en el agua de riego [ ppm ] Nc(%) = Concentración de nutriente en el fertilizante [ % ] Sw = Peso específico de solución fertilizante [ gr/cc ] 13. Qr = q / Q Qr = Tasa de descarga [ litros/m3 ] q = Descarga del inyector [ litros/hora ] Q = Descarga del sistema de riego [ m³/hora ] 14. D(%) = 100 * Fc(v) / Qr D(%) = Porcentaje de dilución [ % ] Fc(v) = Concentración fertilizante, (por volumen) [ litros/m3 ] Qr = Tasa de descarga [ litros/m3 ] 77
  • 88. 15. Ft = Tv * D(%) / 100 Ft = Fertilizante por turno de riego [ litros o kg ] Tv = Volumen del tanque [ litros ] D(%) = Porcentaje de dilución [ % ] 78
  • 89. LISTA DE SIMBOLOS A = Area [ ha ] (1,2,7) D(%) = Porcentaje de dilución [ % ] (14,15) Fc(%) = Concentración fertilizante [ % ] (3) Fc(v) = Concentración fertilizante, (por volumen) [ lt/m3 ] (9,12,14) Fc(w) = Concentración fertilizante, (por peso) [gr/m³] (11) Ft = Fertilizante por turno de riego [ lt ó kg ] (7,10,15) Fv = Dosis fertilizante (por volumen) [ lt/ha ] (1,2,6,7) Fw = Dosis fertilizante (por peso) [ kg/ha ] (5,6,7) Nc(%) = Concentración del nutriente en el fertilizante [ % ] (5,11,12) [ ppm ] (11,12) Nw = Dosis nutriente (por peso) [ kg/ha ] (5) q = Descarga del inyector [ lt / h ] (1,3,4,8,9,10,13) Q = Descarga del sistema de riego [ m³ / h ] (3,9,13) Qr = Tasa de descarga [ lt/m3 ] (13,14) Sw = Peso específico de la solución fertilizante [gr/cc] [kg/lt] [gr/cc] [kg/lt] t = Duración de la fertilización [ h ] (4,8,10) Tv = Volumen del tanque [ lt ] (2,4,8,15) Nc(w) = Conc. del nutriente en el agua de riego Los números entre paréntesis hacen referencia a las ecuaciones en las cuales aparecen los respectivos símbolos. 79