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Manejo eficiente del sistema de fertirrigación en hortalizas

Optimización de agua y nutrimentos


La fertirrigación es la práctica de regar y la aplicación simultánea de los fertilizantes que requieren los cultivos. Tiene como objetivo aprovechar el flujo del agua en los sistemas de riego para que, utilizando el agua como vehículo, transportar los elementos nutritivos que necesita la planta, como suplemento a los que proporciona el suelo, hasta la zona misma en que proliferan preferentemente las raíces o rizósfera. Esta posibilidad ofrece al mismo tiempo la oportunidad de optimizar los dos factores de mayor incidencia en la explotación agrícola: agua y nutrimentos.

En los sistemas modernos de riego es práctica indispensable la fertirrigación, siendo ésta la única forma de aplicar los fertilizantes a los cultivos.

Ventajas

  • Las ventajas de la fertirrigación podemos resumirlas en lo siguiente:
  • Dosificación de los nutrimentos de acuerdo a los requerimientos del cultivo.
  • Aplicación más uniforme de los nutrimentos en el terreno.
  • Menores pérdidas por lixiviación y volatilización.
  • El nutrimento se encuentra más disponible por estar disuelto en el agua y localizado en la zona radical.
  • Menores costos de aplicación.
  • Menor compactación del suelo.
  • Permite la aplicación de otros agroquímicos (insecticidas, fungicidas, nematicidas, herbicidas, etcétera).
  • Menor contaminación del ambiente y acuíferos.
  • Posible utilización de equipos automatizados de aplicación de fertilizantes.

Desventajas

  • Podemos enumerar las siguientes:
  • Mayor costo inicial porque requiere de equipo especial como mezcladoras, recipientes, inyectores, etc.
  • Necesidades de calibración.
  • Requiere de personal capacitado en el manejo del equipo y de los fertilizantes.
  • Posibilidad de contaminar acuíferos y fuentes de agua.
  • Equipo necesario para la fertirrigación
  • Adicionalmente al sistema de riego se requiere de: mezcladora, tanque para la mezcla, sistema de inyección y equipo de medición.

Mezcladora

Cuando los equipos se utilizan para el riego de grandes extensiones generalmente se utilizan mezcladoras cuya función principal es la disolución previa de los fertilizantes. Las mezcladoras generalmente constan de un equipo mecánico (hélice o aspa) accionado por un motor eléctrico o de combustión interna. El funcionamiento es sencillo y simplemente consiste en agitar la mezcla para acelerar la disolución. En ocasiones se utilizan equipos neumáticos, los cuales han dado buenos resultados: consiste en inyectar aire a presión en el fondo de un recipiente, logrando la agitación deseada. Cuando los equipos son pequeños se puede omitir la mezcladora y la disolución se hace directamente en el tanque de mezclas por el método manual.

Tanque para mezcla

Una vez disueltos los fertilizantes en el agua se pasan a éste recipiente, listos para su inyección al sistema. La capacidad del tanque se calcula con la siguiente ecuación: V = QA/s donde:

V = Capacidad del tanque alimentador, litro.

Q = Cantidad de fertilizante por aplicar, kg/ha.

A = Área a regar, ha.

s = Solubilidad del fertilizante, kg/litro.

Sistemas de inyección de fertilizantes

Los tres sistemas más comunes de inyección de fertilizantes son: Tanque fertilizador, Inyector Venturi y Bombas de inyección.

Tanque fertilizador: Consiste en depósitos cilíndricos metálicos o de plástico, en cuyo interior se colocan los fertilizantes para su disolución y posterior inyección a la red. Se fabrican en una amplia variedad de tamaños desde 20 hasta 220 litros. El tanque tiene un tubo de entrada que llega hasta el fondo del mismo y permite salir el agua tangencialmente a la pared, lo que produce un movimiento de rotación que ayuda a disolver los fertilizantes. El tubo de salida se coloca en la parte posterior; ambos están conectados a la red con una válvula de compuerta entre ambos puntos de conexión. El depósito está a la presión de la red y se provoca un gradiente de presión cerrando la válvula, obligando a una parte del agua a circular por el interior del tanque.

Sus principales ventajas:

  • Son muy económicos por la simplicidad de su construcción, armado y operación.
  • No requieren de energía adicional ya que aprovechan la misma energía del sistema de riego.
  • Funciona en un amplio rango de variación de la presión permitiendo variadas diluciones.
  • Los inconvenientes principales son:
  • La concentración del fertilizante en el agua no es constante a lo largo de cada riego.
  • Debe reponerse el fertilizante en cada riego, lo que disminuye la posibilidad de automatización.
  • El precio es alto en tanques de alto volumen.
  • El estrangulamiento causa pérdida de presión.

La fórmula para determinar la cantidad de fertilizante que permanece en el tanque en cada tiempo es: A = AO e -qt/v y donde:

A = la cantidad de fertilizante que permanece en el tanque en el tiempo, t.

AO = la cantidad inicial del fertilizante en el tanque,

q = el caudal que circula por el tanque,

t = el tiempo transcurrido.

V = el volumen del tanque.

El caudal de inyección del tanque depende del gradiente de presión y del diámetro de las mangueras de entrada y de salida. En el Cuadro 1 se muestra un ejemplo de descarga de un tanque para diferentes gradientes de presión y diámetro de manguera.

Cuadro 1. DESCARGA DE UN TANQUE FERTLIZADOR

Descarga (q) en LPH
Gradiente de
presión (mea)
D = 1/2”D = 3/8”
1660320
2990500
31200650
41350760
51500850
61650940
718001030

Algunas recomendaciones para su operación son las siguientes:

  • Llenar el tanque con fertilizante líquido en forma directa. Si se usan fertilizantes sólidos realizar la disolución en un recipiente aparte, se filtra y posteriormente se deposita en el tanque.
  • Se debe llenar el tanque completamente, de lo contrario se corre el riesgo que el fertilizante no abandone el tanque.
  • Se debe colocar una válvula de vacío para asegurar que no haya flujo en sentido contrario y también para evitar la formación de vacíos que perturben el flujo.
  • La abertura del sistema de riego debe de hacerse con las válvulas del tanque cerradas y con la válvula de estrangulamiento completamente abierta.
  • Calibrar la dosis de inyección con la apertura y cierre de las válvulas de estrangulamiento y de entrada y salida del tanque.

Inyector Venturi. Consiste fundamentalmente de un tubo con un estrechamiento (garganta) por el que circula el agua; en esta reducción se incrementa la velocidad del agua y provoca una disminución de la presión a valores menores a la presión atmosférica, situación que se aprovecha para la succión de la solución fertilizante a la red del sistema. Se fabrican en distintos materiales como acero inoxidable, polietileno y cobre. Para fertirriego se utilizan en diámetros de 3/8” a 2”.

Algunas de las ventajas de este método:

  • Son baratos y trabajan con la energía del sistema.
  • No tienen partes móviles por lo que el caudal de inyección es muy constante.
  • Su armado y operación es muy sencillo.
  • Son muy livianos y pueden adaptar a diferentes condiciones de instalación.

Las principales limitaciones de este método son:

  • Grandes pérdidas de presión: alrededor del 30% de la presión del sistema.
  • Gran dependencia de la presión del sistema: en la mayoría de las ocasiones se ocupa una fuente de energía adicional para aumentar la capacidad de inyección.
  • Cada modelo presenta una capacidad de inyección limitada. La capacidad de inyección del Venturi está determinada por el diámetro de la garganta y el diferencial de presión entre la entrada y la salida, este último provocado por una válvula colocada entre las dos conexiones. El fabricante proporciona curvas de calibración para cada modelo y diferencial de presión, aunque generalmente la capacidad de inyección es menor debido a que las curvas las obtienen con agua pura, la cual es de menor densidad que la solución fertilizante, en el Cuadro 2 se muestra la capacidad de inyección de un inyector Mazei modelo 584.

Cuadro 2. OPERACIÓN DE INYECTOR VENTURI

Presión (Kg/cm2) Flujo motriz Succión Diferencial
Entrada Salida (LPM) (LPH) Presión
(Kg/cm2)
1.4 0.00 8.7 68.1 1.40
0.35 8.7 68.1 1.05
0.708.141.60.70
0.847.930.30.56
1.107.87.60.30
2.80.0011.768.12.80
0.3511.768.12.10
1.1011.768.11.70
1.4011.460.61.40
1.80 11.2 41.6 1.00
2.10 10.8 11.4 0.70
4.2 0.00 14.0 64.3 4.20
0.70 14.0 64.3 3.50
1.40 14.0 64.3 2.80
1.80 14.0 64.3 2.40
2.10 14.0 64.3 2.10
2.50 13.8 60.6 1.70
2.80 13.6 45.4 1.40
3.70 13.2 18.9 0.50
5.6 0.00 15.9 64.3 5.60
1.40 15.9 64.3 4.20
2.10 15.9 64.3 3.50
2.50 15.9 64.3 3.10
2.80 15.9 64.3 2.80
3.20 15.9 64.3 2.40
3.50 15.9 64.3 2.10
3.90 15.7 45.4 1.70
4.20 15.4 22.7 1.40
4.60 15.2 0.0 1.00

Bombas fertílizadoras. Pueden ser hidráulicas o eléctricas. Las bombas hidráulicas utilizan la misma energía del sistema para mover sus mecanismos y trabajan a base de contracciones, lo que les permite dosificar por medio de impulsos. La cantidad de inyección es igual a la capacidad de la cámara inyectora, donde el volumen inyectado está dado por la fórmula V = vnt, en donde:

V = el volumen inyectado.

v = representa el volumen de la cámara.

n = el número de contracciones por unidad de tiempo.

t = el tiempo de funcionamiento de la bomba.

La bomba Amiad es la más común de este grupo, se trata de una bomba de pistón, fabricada en materiales plásticos. Su principio de operación consiste en un motor hidráulico lineal que funciona en base al principio de planos diferenciales.

El suministro de agua al motor da lugar a un ciclo operacional, cuya rapidez depende de la presión en el sistema. Cuando el motor comienza a funcionar al inicio del pulso succionador, la válvula de inyección se cierra, mientras que la de succión se abre, penetrando el fertilizante al interior de la bomba Amiad.

Los inyectores eléctricos consisten en bombas de pistón o de membrana accionadas por un motor eléctrico. La principal ventaja de estos dosificadores es la posibilidad de regular el caudal y sus inconvenientes son el requerimiento de energía eléctrica y el precio.


Ramón Lizárraga Jiménez,
Marino Valenzuela López y
Tomás Díaz Valdés

Maestros en Ciencias, Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Sinaloa