LA APLICACIÓN DE AGUA CON EMISORES DE ÚLTIMA TECNOLOGÍA EN EQUIPOS PIVOTE Montero, J., de Juan, J.A., Sajardo, R., Tarjuelo, J.M., Centro Regional de Estudios del Agua. Universidad de Castilla-La Mancha. Campus Universitario, sn, 02071, Albacete. Spain. Phone: 0034 967 59 93 04. Fax: 0034 967 59 92 38. E-mail: [email protected]

INTRODUCCIÓN Con el riego se pretende maximizar la eficiencia de la aplicación de agua, entendiendo como tal la fracción del agua aplicada que es utilizada para satisfacer las necesidades hídricas del cultivo y las de lavado. Ello requiere minimizar las pérdidas por evaporación, escorrentía, percolación profunda y otras pérdidas menores; para lo cual, se necesita que el sistema esté bien diseñado, manejado y conservado. Las técnicas de evaluación y mejora de los sistemas de riego permiten conocer los parámetros implicados en la aplicación del agua, basándose en ensayos de campo realizados bajo las condiciones normales de trabajo, y determinar los cambios precisos para mejorar el proceso de riego. Con estos cambios, se puede conseguir ahorrar agua, mano de obra, energía, etc., así como una mejora de los rendimientos de los cultivos y la reducción de los riesgos de erosión y contaminación de suelo y aguas subterráneas. Los equipos pivote son ampliamente utilizados, tanto en España como en el otros países, donde el riego es fundamental para el desarrollo de los cultivos. Por ello, surge una gran inquietud por conocer la influencia de los diferentes factores que determinan la eficiencia y uniformidad en la distribución de agua con estos equipos, sobre todo en zonas áridas o semiáridas, donde el agua es un recurso limitado y fundamental para la supervivencia y el desarrollo de las explotaciones agrarias. Las últimas tendencias en cuanto al manejo de estos equipos pasan por reducir la presión de trabajo, sustituyendo los aspersores de impacto por difusores de baja presión, y disminuir la altura de colocación de estos emisores respecto al suelo. Son diversos los trabajos de investigación sobre la eficiencia y uniformidad de aplicación del agua con sistemas pivote. Según Montero et al. (1997), el principal factor que influye sobre la uniformidad de riego en equipos pivote es el correcto diseño y el adecuado mantenimiento de la carta de emisores, sin encontrar diferencias significativas respecto al tamaño del equipo, la velocidad del viento, la presión de funcionamiento de los emisores, o la utilización de difusores o de aspersores de impacto. También se ha llegado a la conclusión (Kincaid et al. 1986; Warrick et al. 1989; Duke et al. 1991; Montero et al., 1999) de que, en equipos pivote, las pérdidas por evaporación y arrastre aumentan cuanto más alto está situado el emisor respecto al suelo. Salvador (1999) y Faci et al. (2001) estudiaron las diferencias en el reparto de agua con emisores tipo “spray” y “rotator”, a partir de evaluaciones de emisores aislados. Solapando las distribuciones del agua aplicada por los emisores aislados estimaron la aplicación de agua con un equipo pivote; obtuvieron una uniformidad elevada para los dos tipos de boquillas (99% en “rotator” y 97% en “spray”), solapando las distribuciones a 3 m. Sin embargo, a distancias de solapamiento mayores (5,5 m) se apreciaba un descenso de la uniformidad en las boquillas tipo “spray”. El valor del Coeficiente de Uniformidad dependía también del diámetro de la boquilla y de su altura sobre el suelo, pero no encontraron influencia de la velocidad del viento. En cuanto a las pérdidas por evaporación y arrastre, concluyen que la velocidad del viento resultó ser el factor más influyente en el valor de las pérdidas por evaporación y arrastre observadas durante los ensayos; dedujeron un modelo para estimar las pérdidas en función del diámetro de la

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boquilla, velocidad del viento y temperatura media del aire, sin encontrar una influencia significativa ni de la altura de la boquilla sobre el suelo ni de la humedad relativa del aire. En otros trabajos, Hanson y Orloff (1996) encontraron que los emisores tipo “rotator“ produjeron una mayor uniformidad que los “spray”, aumentando en éstos ligeramente la uniformidad conforme aumenta el viento. Hills y Barragán (1998) encontraron buenos resultados de uniformidad (CU>85%) en ensayos realizados con emisores de plato fijo y plato giratorio, presentando mayor uniformidad los emisores de plato giratorio. Garrido et al. (2001) ensayaron los emisores “rotator”, “spray” y “wobbler” en un ramal de riego por aspersión autodesplazables, concluyendo que los emisores “spray” tienen una menor anchura mojada y una mayor pluviometría máxima. Dedujeron una ecuación lineal de pérdidas por evaporación y arrastre en función de la velocidad del viento. El objetivo de este trabajo consiste en estudiar, en base a ensayos de campo, el efecto de la altura del emisor y del tipo de emisor, sobre la eficiencia y la uniformidad en el reparto de agua con equipos pivote, así como la influencia sobre el rendimiento de los cultivos.

MATERIALES Y MÉTODOS Durante las campañas de riego de 1999, 2000 y 2001 se realizaron un total de 80 evaluaciones sobre seis equipos pivote de cuatro explotaciones agrarias de la provincia de Albacete. Para la realización de las evaluaciones en los sistemas pivote se ha seguido la metodología propuesta por Merrian y Keller (1978), Merrian et al. (1980) y Heermann (1990), y las normas internacionales ASAE S436 (1995) e ISO-11545 (1994). •

Los equipos ensayados fueron: PIVOTE 1, de la explotación agraria “Ontalafia”. Equipo de 317 m de longitud, con una superficie regada es de 31,5 ha. Los tramos entre torres analizados fueron: o Tramo 2º, con emisores tipo UNIRAIN SP4 a la altura de 4 m respecto al suelo, correspondiendo estos emisores a la carta original del equipo. ®1 o Tramo 5º, con emisores de tipo ROTATOR , situados a 2,5 m del suelo. o Tramo 6º, también con emisores de tipo ROTATOR, situados a 1 m. Sobre estos tramos se realizaron 14 evaluaciones. o Además, en los tramos 3º y 4º, se instaló, en la campaña de 2001, un emisor tipo ®2 WOBBLER , emisor de nueva generación que describe una rotación excéntrica en el proceso de aplicación de agua. Los emisores en estos dos tramos estaban a una altura de 2,5 m y, en ellos, se han realizado 7 evaluaciones.

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PIVOTE 2, de la explotación agraria “Las Tiesas”. Este equipo tiene una longitud de 400 m, con una superficie cultivada de 50,3 ha. La carta de emisores es tipo SPRAYHEAD modelo ®3 LDN . Se controlaron tres tramos entre torres, 4º, 5º y 6º, donde las alturas de los emisores respecto al suelo eran de 1 m, 2,5 m y 4 m, respectivamente. En este equipo se han realizado un total de 12 evaluaciones.

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PIVOTE 3, de la explotación agraria “Orán”: equipo de 8 torres con 390 m de longitud, con ®4 una superficie cultivada de 48 ha. La carta de emisores es de tipo SPINER . Dichos emisores están a una altura de 2,5 m respecto al suelo, excepto el tramo 7º, en el que se bajaron a 1 m. Se han controlado los tramos 6º y 7º, y se han realizado 11 evaluaciones.

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ROTATOR es una marca registrada por Nelson Irrigation Co. EEUU. Solo dada a título informativo WOBBLER es una marca registrada por Senninger Irrigation Inc. Solo dada a título informativo 3 LDN es una marca registrada por Senninger Irrigation Inc. EEUU. Solo dada a título informativo 4 SPINER es una marca registrada por Nelson Irrigation Co. Solo dada a título informativo 2

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PIVOTE 4 (Quílez), de la explotación agropecuaria "Dehesa Los Llanos". Se han realizado 18 evaluaciones en este equipo que tiene una longitud de 385 m, con 8 tramos entre torres, y riega una superficie de 47 ha. Se colocaron emisores tipo SPRAYHEAD, en los tramos 6º y 7º, que se corresponden con los emisores situados a 1 y 2,5 m del suelo, respectivamente.

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PIVOTE 5 (Faraón), de la explotación agropecuaria "Dehesa Los Llanos": equipo pivote de 726 m de longitud y una superficie cultivada de 166 ha. Se han estudiado dos tramos entre torres con emisores tipo SPRAYHEAD, y otros dos tramos con emisores WOBBLER, a las alturas de 1 m y 2,5 m cada una, realizando cuatro evaluaciones.

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PIVOTE 6, de la explotación agraria “Las Tiesas”. Equipo de 296 m de longitud, con una superficie cultivada de 27,5 ha. La carta de emisores es tipo SPRAYHEAD LDN, donde se controlaron dos tramos entre torres, 4º y 5º, en los cuales las alturas de los emisores eran de 1 m y 2,5 m, respectivamente. En este equipo se han realizado 21 evaluaciones.

En la Figura nº1 aparecen unas fotografías con los tipos de emisores ensayados.

ROTATOR

SPINER

SPRAYHEAD

WOBBLER

Figura 1.- Tipos de emisores ensayados.

Los parámetros calculados para determinar la eficiencia y la uniformidad en el reparto de agua han sido (Montero et al., 1997): la Eficiencia de Descarga (Ed), la Uniformidad de Distribución (UD), el Coeficiente de Uniformidad de Heermann y Hein (CUh) y el Coeficiente de Uniformidad de Variación (CUv). El caudal aplicado en cada tramo entre torres se midió con un caudalímetro portátil de ultrasonidos (de Panametrics Limited), cuyo principio de medida es por tiempo de tránsito, con un rango de medida entre 0,03 y 12 m/s y una precisión del 2% de lectura. Para el control de las condiciones climáticas durante las evaluaciones (temperatura del aire (Tª), humedad relativa (HR) y velocidad del viento (W)), se utilizó un termohigrómetro digital y un anemómetro portátil. Las evaluaciones se realizaron a diferentes horas del día y de la noche, buscando la mayor diversidad posible en las condiciones climáticas.

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Con el fin de deducir un modelo explicativo para estimar las pérdidas por evaporación y arrastre (P, en %) durante el proceso de riego con equipos pivote, en función de las condiciones climáticas, se realizó un análisis estadístico para cada pivote y cada altura y tipo de emisor. Se han considerado solamente, como variables climáticas, la velocidad del viento (W, en m/s) y el déficit de presión de vapor (es-ea, en kPa), calculado este último en función de la temperatura y la humedad relativa del aire (Murray, 1967). Siguiendo los resultados obtenidos en otros trabajos con equipos pivote (Salvador, 1999) y en riego por aspersión estacionario ( Montero et al., 1998; Tarjuelo et al., 2000), se ha probado el siguiente modelo explicativo, donde intervienen las variables mencionadas: P = a·W + b·(es-ea)0,5 El análisis ha sido realizado mediante una regresión múltiple, utilizando el programa informático Statgraphics Plus 7.0. Previamente se ha seguido un procedimiento “stepwise”, donde el programa elige las variables con un nivel de significación (p) 90%) se consiguieron con el emisor “Rotator” a la altura de 1 m. Hay que destacar las bajas eficiencias conseguidas con los emisores a 4 m, y con el “Sprayhead” y “Wobbler” del Pivote 6, con valores medios de Ed < 83%, aunque habría que confirmarlos con más evaluaciones, ya que sólo se han realizado cuatro. Para comprobar si son significativas las diferencias entre las distintas alturas de los emisores, se ha recurrido a la técnica estadística conocida como Análisis de Varianza (ANOVA), y para comprobar la existencia de diferentes grupos homogéneos se ha utilizado el test de

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Duncan. Así, se comprueba cómo en el pivote 2 de Las Tiesas y el pivote Ontalafia, aparecen diferencias significativas en los valores de Eficiencia de descarga para las distintas alturas. Se han calculado los valores medios de Eficiencia sin discriminar por tipo de emisor, solamente por la altura del emisor respecto al suelo, y se ha realizado un análisis de varianza. En la Tabla nº5, se comprueba que las diferencias entre los valores medios de Ed son altamente significativas para la altura de 1 m respecto a 2,5 m ó 4 m. Tabla 4.- Eficiencia de Descarga en función de la altura y del tipo de emisor Altura (m) - tipo emisor Pivote 1 Pivote Pivote 3 Pivote Pivote 6 2 4 1 - “Spray” 89,4 a 88,3 81,1 90,1 2,5 - “Spray”

86,5 ab

4 - “Spray”

82,4 b

1 – “Rotator”

91,5 a

2,5 – “Rotator”

88,3 ab

84,8

1 – “Wobbler”

75,8

87,9

83,2

2,5 – “Wobbler”

86,3 ab

4 - “Unirain”

83,7 b

Nivel de significación

*

81,4 *

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