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FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
RESUMEN “Descripción y Diseño de un sistema de riego por aspersión para una área de hortalizas” En la presente monografía tratamos temas como la horticultura que tiene sus inicios desde tiempos muy remotos, en el austro ecuatoriano constituye una importante base económica, la que nos ha llevado a la aplicación de alternativas como la utilización de sistemas de riego, con el fin de optimizar los recursos hídricos, disponibles dentro de una zona agrícola. También, resaltamos el significado de la horticultura, el papel que juega el horticultor y el sistema de riego óptimo para este tipo de cultivo. Para llegar a determinar el sistema de riego que mejores resultados tendría en el huerto de hortalizas ubicado en la Facultad de Ciencias Agropecuarias, se analizaron diversos factores tales como: la relación que existe entre suelo-agua-planta, en el primer caso analizando su textura, estructura, porosidad, retención de agua; pues con esta información literaria podemos sentar las bases de nuestro diseño, en cuanto a la planta mencionamos las necesidades hídricas que estas tienen durante su ciclo de cultivo, dependiendo de diferentes características físicas, químicas y fenológicas. Así mismo indicamos el papel que juega los recursos hídricos, pues de su manejo depende la producción de los cultivos. Para el YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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diseño de riego por aspersión se tomo en consideración datos como área del terreno, uso actual, tipo de suelo, pendiente, fuente hídrica y operadores del sistema de riego. Por otro lado los componentes que forman el sistema son: caudal, válvulas, véntury, tubería, manómetro, cajas de metal, sobre-riego (riego complementario), acoples rápidos, así también mencionamos cada uno de los materiales que conforman estos componentes. El presupuesto, operación y mantenimiento para el correcto funcionamiento del sistema de
riego
también
lo
mencionamos
en
este
trabajo
monográfico, esta información servirá como consulta para nuevas planificaciones. HORTICULTURA,
Palabras
claves:
DISEÑO,
ASPERSIÓN,
AGUA,
PRESUPUESTO,
RIEGO, TUBERÍA,
CULTIVO, PRESIÓN, MATERIALES.
ÍNDICE INTRODUCCIÓN ..................................................................12 JUSTIFICACIÓN ...................................................................15 OBJETIVOS ..........................................................................16 OBJETIVO GENERAL ..........................................................16 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................16 CAPÍTULO I 1.1HORTICULTURA ........................................................18 1.1.1 TIPOS DE EXPLOTACIONES HORTÍCOLAS....19 YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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1.1.2 ROTACIÓN DE CULTIVOS Y ALTERNATIVAS HORTÍCOLAS ....................................................................21 1.1.3 EL HORTICULTOR .............................................22 1.1.4 TÉCNICAS PARA CULTIVOS HORTÍCOLAS ....23 1.1.4.1 PREPARACIÓN DE SUSTRATOS ..........23 1.1.4.2 PROPAGACIÓN ......................................25 1.1.4.3 SEMILLEROS ..........................................26 1.1.4.4 RIEGO ......................................................27 1.1.4.5 FERTILIZACIÓN ......................................29 1.2. RELACIÓN SUELO-AGUA-PLANTA .......................30 1.2.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL SUELO QUE AFECTAN A LA RETENCIÓN DEL AGUA .........................30 1.2.1.1 TEXTURA ................................................31 1.2.1.2 ESTRUCTURA.........................................33 1.2.1.3 POROSIDAD............................................34 1.2.2 PROFUNDIDAD DEL SUELO EXPLORADO POR LAS RAÍCES.......................................................................35 1.2.3 POTENCIAL DEL AGUA ......................................37 1.2.4 RETENCIÓN DE AGUA POR EL SUELO ...........41 1.2.5 ESTADOS DEL AGUA EN EL SUELO ................41 1.2.5.1 SATURACIÓN ...........................................41 1.2.5.2 CAPACIDAD DE CAMPO .........................42 1.2.5.3 PUNTO DE MARCHITAMIENTO ..............44 1.2.6 UTILIZACIÓN DEL AGUA DEL SUELO ..............46 1.2.7 FACTORES QUE CONDICIONAN LA CAPACIDAD DE RETENCIÓN DEL AGUA DISPONIBLE .......................46 1.2.8 AGUA DISPONIBLE PARA EL CULTIVO.............48 1.2.9 MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO ...........49 1.2.9.1 INFILTRACIÓN ......................................50 1.2.10 CIRCULACIÓN DEL AGUA A TRAVÉS DE LA PLANTA.............................................................................52 1.2.10.1 TRANSPIRACIÓN................................52 YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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1.2.10.2 ABSORCIÓN ........................................54 1.2.11 BALANCE HÍDRICO DE LA PLANTA ...............55 1.2.12 PERÍODOS CRÍTICOS DE LAS PLANTAS........57 1.2.12.1 Períodos críticos de algunos cultivos.................57 1.2.13 INTERVENCIONES PARA AUMENTAR LA PRODUCCIÓN VEGETAL ..................................................58 1.3. REQUERIMIENTOS HÍDRICOS DE LAS HORTALIZAS ........................................................................60 1.3.1LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (Uso consuntivo del agua) ...................................................................................60 1.3.2 CÁLCULO DE EVAPOTRANSPIRACIÓN DE CULTIVO (ETc) MEDIANTE EL USO DE COEFICIENTES (Kc)..........................................................62 1.3.2.1 Necesidades de Agua de un Cultivo .......62 1.3.2.2 Necesidad de riego o precipitación .........63 1.3.2.3 Evapotranspiración del Cultivo................63 1.3.2.4 Enfoque del coeficiente del cultivo ..........64 CAPÍTULO II 2.1. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO ..............69 2.1.1 RIEGO POR ASPERSIÓN .................................69 2.1.1.2 ANTECEDENTES ................................69 2.1.1.3 USOS DEL RIEGO POR ASPERSIÓN.70 2.1.1.4 VENTAJAS DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN ..............................................................71 2.1.1.5 DESVENTAJAS DEL RIEGO POR ASPERSIÓN .......................................................................71 2.1.1.6 CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN .................................................72 2.1.1.7 DISTRIBUCIÓN DEL AGUA BAJO EL RIEGO POR ASPERSIÓN .................................................73 YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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2.1.3 COMPONENTES DEL SISTEMA ........................74 2.1.3.1 GRUPO DE BOMBEO ...........................75 2.1.3.2 TUBERÍAS .............................................75 2.1.3.2.1 TUBERÍAS PRINCIPALES ......75 2.1.3.2.2 TUBERÍAS SECUNDARIAS ....76 2.1.3.3 INSTALACIONES COMPLEMENTARIAS Y ELEMENTOS AUXILIARES ............................................77 2.1.3.4 ASPERSORES ......................................77 2.1.3.4.1 COMPONENTES DE UN..... ASPERSOR ........................................................................77 2.1.3.4.2 DIVISIÓN DE LOS............... ASPERSORES. ..................................................................78 2.1.3.4.3 CONDICIONES LIMITANTES EN EL TRABAJO DE LOS ASPERSORES ..............................83 CAPÍTULO III 3.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DEL ÁREA .....85 3.1.1 UBICACIÓN ......................................................85 3.1.2 GRÁFICO DEL LEVENTAMIENTO................. TOPOGRÁFICO .................................................................86 3.2 EVALUACION DEL SISTEMA ACTUAL ...................86 3.3 DISEÑO Y MATERIALES REQUERIDOS ................87 3.3.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO ................89 3.3.2 MATERIALES PARA EL SISTEMA DE RIEGO.. ............................................................................................94 3.4 OPERACIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN .....................................................................106 3.4.1 ANTES DE LA OPERACIÓN .......................107 3.4.2 DURANTE LA PUESTA EN MARCHA...……………...................................……………107 3.4.3 DESPUÉS DE LA PUESTA EN MARCHA...108 YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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3.5 MANTENIMIENTO DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN .....................................................................108 3.5.1SISTEMA DE BOMBEO .................................108 3.5.2 CONDUCCIÓN .............................................109 3.5.3 CABEZAL DE FILTRADO Y......................... FERTIRRIGACIÓN..... ......................................................109 3.5.4 DISTRIBUCIÓN ................................................110 3.6 PRESUPUESTO .....................................................111 4. CONCLUSIONES ...........................................................117 5. RECOMENDACIONES ...................................................119 6. BIBLIOGRAFÍA ...............................................................120 6.1 AUTORES ..............................................................120 6.2 INTERNET .............................................................120 ANEXOS .............................................................................124 CAPÍTULOI...........................................................................17 CAPÍTULO II .........................................................................68 CAPÍTULO III ........................................................................84
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ESCUELA DE INGENIERÍA AGRONÓMICA
“Descripción y Diseño de un sistema de riego por aspersión para un área de hortalizas”
Monografía previo a la obtención del título de Ingenieras Agrónomas
AUTORAS: Yéssica Naula M. Cristina Simbaina G.
DIRECTOR: Ing. Agr. Fernando Cordero O.
Cuenca – Ecuador
2008 YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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AGRADECIMIENTO Llegar a ser la persona que soy, la Cristina que conocen, se lo debo todo a mi familia gracias a ellos que me han sabido enseñar, compartir y más que nada comprender, mi mami Manuela que a pesar de que la vida no fue fácil para ella supo inculcarnos, siempre estuvo con nosotros, es un ejemplo a seguir para mí; mi papá Gabriel que me apoyó para culminar mis estudios, también un ser con una admirable fuerza para seguir adelante, y mis hermanos Oscar y Gabriel con quienes he vivido y hemos superados muchas cosas, me siento muy orgullosa de ellos. Doy gracias a “mi moreno” por darme la familia que tengo no los cambiaría por nada en este mundo. Además agradezco de corazón a mis panas de penas y alegrías Yessy, Vale y Lucía por brindarme su amistad incondicional todos estoy años que hemos compartido, para mí son las hermanas que nunca tuve. CRISTINA
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AGRADECIMIENTO A toda mi familia, a la jorga de la Eloy, a mis amigos(as) de la universidad por acompañarme y brindarme su apoyo incondicional; pero de manera muy especial a mi mami Bertha quien es una mujer luchadora, a mi padre Teodoro y hermanos Cristina y Paúl, a mis amigas Cristina, Valeria, Lucía, Soledad a todos ellos muchas gracias por darme la fuerza necesaria para alcanzar mis metas. YÉSSICA
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DEDICATORIA Esta monografía la dedico con mucho cariño a mis papis y hermanos que sea un símbolo, de que fueron ellos mi inspiración para culminar mis estudios especialmente para Oscar y Gabriel, ya que uno de mis grandes sueños es verlos también pasar por esta etapa, quiero que ellos alcancen sus metas propuestas y nunca olviden que siempre contarán con mi apoyo y el de mis padres. A mi abuelita quien nunca nos olvida que a pesar de vivir tan alejadas ella siempre se preocupa por nosotros, del mismo modo a papá José que nos brindó su apoyo incondicional. A
todos
mis
compañeros(as)
de
aula
con
quienes
compartimos y vivimos momentos alegres, tristes, anécdotas, que cada uno lo guardamos con mucho cariño en nuestros corazones. CRISTINA
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DEDICATORIA A todas las personas que estuvieron a mi lado durante este largo camino mis padres Bertha y Toyo, ya que ellos día a día me enseñaron con su ejemplo el valor de hacer las cosas bien, mis hermanos Paúl y Cristina, con quienes compartí penas y alegrías, pero que siempre estuvieron allí para ayudarme, mis abuelitas, mis amigos Checo, Juano, Fena, Sole, Karo, Pichu, mis compañeros de curso que sobre todo fueron mis panas, y finalmente a todos mis camaradas de que luchan por tener un mundo mejor. YÉSSICA
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INTRODUCCIÓN La horticultura cobró importancia económica en el siglo XVII, una época en la que el crecimiento de las grandes ciudades hizo inviable para los particulares el cultivo de hortalizas para el consumo personal. Antes de esa fecha eran pocos los productos hortícolas explotados a gran escala: uvas, aceitunas, dátiles, higos y pocos más. Los países con un sector hortícola más avanzado son los Países Bajos, Alemania, Francia, Bélgica y Gran Bretaña en Europa, Estados Unidos en América del Norte, Argentina y Brasil en América del Sur, Sudáfrica y, en Australasia, Australia, Tasmania y Nueva Zelanda. En años recientes, Japón, China y los países integrados en la antigua Unión Soviética han aumentado su producción hortícola. Incluso productos cultivados desde la antigüedad, como el café, el té, el plátano o la vainilla, se explotan en la actualidad con técnicas hortícolas modernas. (6.2.13) Es importante indicar que en la actualidad el tema hortalizas en el mundo entero abarca una diversidad de concepciones, que permiten presentar la información de acuerdo a la orientación o percepción demostrado por los interesados.
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Entendemos como hortalizas,
las
plantas
herbáceas,
anuales, bianuales o perennes que sirven parcial o totalmente para la alimentación, al estado tierno o verde maduro, utilizándose algunas de ellas únicamente para la condimentación por su buen gusto, sabor y aroma. Este concepto, es dado por la FAO, el mismo que lo tomaremos como referencia para nuestro estudio, en especial para la identificación e incorporación de los productos. El riego en cultivos hortícolas se practica en todas aquellas partes del mundo donde las precipitaciones no suministran suficiente humedad. En las zonas secas, el riego debe emplearse desde el momento en que se siembra el cultivo. En regiones de pluviosidad irregular, se usa en los periodos secos para asegurar las cosechas y aumentar el rendimiento de éstas. (6.1.4) Esta técnica ha aumentado notablemente la extensión de tierras cultivables y la producción de alimentos en todo el mundo. En 1800 había alrededor de 8,1 millones de hectáreas de regadío en el mundo, cifra que ascendió a 41 millones de hectáreas en 1900 y a 105 millones en 1950; esta cifra todavía continúa aumentando. Las tierras de YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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regadío representan alrededor de un 15% de todas las tierras cultivadas pero a menudo rinden más del doble que las tierras de secano o temporal. No obstante, el regadío puede empantanar los suelos o incrementar su salinidad (contenido en sal) hasta el punto de que las cosechas queden dañadas o destruidas. Este problema afecta a casi un tercio de las tierras de regadío del mundo y se debe principalmente al riego con aguas salobres. (6.1.4) Los cuatro métodos principales usados hoy en día para el riego de los campos de cultivo son la inundación, los surcos, los aspersores, y el riego por goteo. El riego por inundación se usa en cultivos como el arroz, cuando el terreno es llano y el agua abundante. El regadío por surcos se emplea en cultivos plantados en líneas, como el algodón y las verduras. (6.1.4) El regadío con aspersores emplea menos agua y permite un control mejor. Cada aspersor, situado a lo largo de una tubería, esparce agua pulverizada en un círculo continuo hasta que la humedad llega al nivel de las raíces del cultivo. El riego de eje central emplea largas hileras de aspersores que giran en torno a un campo circular como si se tratara de la manecilla de un reloj. Este método se emplea sobre todo
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en cultivos como la alfalfa que, por medio del riego, permite varias recogidas anuales. (6.2.13) JUSTIFICACIÓN Para el desarrollo y nutrición adecuados de las hortalizas es escencial el agua. Su manejo es un aspecto central en el cultivo de las mismas, aún si se toma en cuenta que hay zonas en donde de manera natural el recurso está limitado o, por los cambios climáticos sufridos en los últimos tiempos en el planeta, es un recurso escaso y costoso. Desde este punto de vista, se aconseja analizar la posibilidad de implementar sistemas de riego que acompañados de prácticas como la labranza de conservación, coberturas naturales o artificiales, se puede lograr mejorar la eficiencia de aplicación de riego, disminuir pérdidas al conservar la humedad del suelo, reducir la evaporación, favorecer la infiltración, disminuir el efecto de rayo solar directo y de las gotas al caer al suelo descubierto; pero lo más importante se eleva el rendimiento, la calidad de las cosechas y el equilibrio hombre-naturaleza.
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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Describir y Diseñar un sistema de riego por aspersión para una área de hortalizas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: • Evaluar el sistema actual de riego. • Utilizar los recursos disponibles del sistema de riego antiguo. • Realizar el levantamiento topográfico del área. • Optimizar el uso del agua de la fuente de agua • Realizar el presupuesto para la ejecución del proyecto.
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CAPÍTULO I
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CAPÍTULO I 1.1 HORTICULTURA
Fig. Nº 1 Cultivador de hortalizas Según diversos autores horticultura, término que proviene del latino hortus, que significa jardín, huerto, quinta, terreno acotado o similar, es una ciencia que comprende al menos tres disciplinas: • Olericultura u holericultura. Se refiere al estudio, cultivo y aprovechamiento de las hortalizas. • Fruticultura. Trata del estudio, cultivo y manejo de la producción frutal a partir de especies arbustivas y arbóreas. • Floricultura. Se ocupa del estudio, cultivo y manejo de las plantas ornamentales. Podríamos incluir también en esta disciplina la jardinería y el paisajismo, una rama de la horticultura que cada día despierta mayor interés. (ENCICLOPEDIA,
Práctica
de
la
Agricultura
y
la
Ganadería) YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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1.1.1 TIPOS DE EXPLOTACIONES HORTÍCOLAS Además de las explotaciones familiares tradicionales, en las que se producen las frutas y verduras propias de la estación, de ciertas explotaciones hortícolas especializadas, como pueden ser las que se dedican a la producción de semilla o la propagación comercial de plántulas, la mayoría de las explotaciones hortícolas se integran en alguna categoría de las siguientes: • Intensivas. Se localizan sobre todo a lado de las grandes concentraciones urbanas, constan de parcelas de
pequeña
superficie
y
suelen
tener
carácter
unifamiliar. Su objetivo principal es el abastecimiento de la
población
condiciones
urbana climáticas
más no
próxima. son
Cuando
favorables
las
utilizan
sistema de protección, como invernaderos, túneles u otras modalidades de abrigo. Los productos que obtienen se destinan preferentemente al consumo en fresco, y aunque por lo general al llegan al mercado central a través de mayoristas, en algunas ocasiones el propio productor actúa como minorista en un mercado local. • Forzadas. Tienen como objetivo la producción de cultivos comestibles u ornamentales tempranos o extratempranos. Para ello se utilizan instalaciones que YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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requieren una inversión mayor que el caso anterior. Se trata de explotaciones que cuentan con una superficie más extensa y, además de la mano de obra familiar, emplean personal contratado, al menos para atender alguna fase del cultivo o de la manipulación del producto. Por lo general, disponen de naves e instalaciones que permitan realizar adecuadamente las operaciones de transformación y conservación de los productos que elaboran. • Extensivas. En este tipo de explotaciones se dedican una superficie más amplia a cada cultivo, las finas son de regadío y los cultivos hortícolas suelen alternarse con cultivos extensivos. No es necesario que se ubiquen junto a grandes núcleos de población; cuando resulta posible se instalan en zonas que gocen de buen clima, lo que permite obtener productos tempranos. Disponen de un buen nivel de tecnificación (maquinaria para la siembra o la plantación, los tratamientos fitosanitarios, la recolección, etc.) y suelen estar dirigidas por personal técnico especializado. • Industriales. En realidad, se tratan de una variante de las extensivas, pero los productos que se obtienen se destinan con preferencia a la industria transformadoraconservar, congelados, deshidratados, productos pre YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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elaborados- a so conservación normal o en atmósferas modificadas. Su nivel de tecnificación es alto y suelen contar con personal especializado procedente de la industria transformadora a la que entregan su producto. Se
utilizan
con
frecuencia
cultivares
(variedades
comerciales de cultivo) obtenidos especialmente para escalonar la producción o para adaptarse a la recolección mecanizada, como ocurre por ejemplo, con las arvejas, los frijoles
y los tomates de mata baja.
(ENCICLOPEDIA, Práctica de la Agricultura y la Ganadería) 1.1.2 ROTACIÓN DE CULTIVOS
Y ALTERNATIVAS
HORTÍCOLAS Existen diversas razones que aconsejan no repetir un cultivo en la misma parcela, pues podemos encontrarnos con una reducción
de
cosecha,
un
aumento
de
plagas
y
enfermedades a controlar y un empobrecimiento paulatino del suelo. Para evitar lo que comúnmente se conoce como fatiga del suelo es preciso tener en cuenta algunas reglas a la hora de elegir un cultivo: • Evitar
la
repetición
de
especies
botánicamente
emparentadas, como, por ejemplo, la berenjena, la papa, el pimiento y el tomate, pertenecientes todas ellas a la familia de las solanáceas. YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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• Alternar
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plantas
de
sistema
radicular
profundo
(alcachofa, espárrago, tomate o sandía) con otras de sistema radicular superficial (apio, cebolla, espinaca). • Alternar el cultivo de plantas que requieren un laboreo profundo o abundante (remolacha) con otras que precisan de un laboreo más superficial o no lo requieren. • Las alternativas de cultivo (planes de cultivos sucesivos sobre una parcela) pueden ser extensivas, cuando apenas
hay
solapamiento
entre
dos
cultivos
consecutivos, como en el caso de los anuales, e intensivas, si el intervalo de la recolección de un cultivo y
la
implantación
del
siguiente
es
reducido.
(ENCICLOPEDIA, Práctica de la Agricultura y la Ganadería) 1.1.3 EL HORTICULTOR Desde luego, se trata del elemento fundamental de la horticultura, con sus cualidades de dedicación, entrega, compromiso, conocimiento, hone4stidad, sentido de armonía con la naturaleza y de justicia social. Ningún manual, ningún texto, ninguna cátedra remplazan la calidad del horticultor y su práctica. Por lo tanto el horticultor ha sido introducido antes en la valoración de las diversas escuelas de agricultura alternativa, de los diversos sistemas de producción y, al menos, de los YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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más elementos instrumentos de la agricultura orgánica. (ENCICLOPEDIA,
Práctica
de
la
Agricultura
y
la
Ganadería)
Fig. Nº 2 Horticultor 1.1.4 TÉCNICAS PARA CULTIVOS HORTÍCOLAS 1.1.4.1 PREPARACIÓN DE SUSTRATOS Algunos sustratos como las turbas, debe procesarse adecuadamente para poderlos utilizar. Las operaciones más frecuentes son las que se señalan a continuación: • El molido, procurando evitar los apelmazamientos o terrones procedentes de las turberas. • El encalado, o adición de cal, que se aplica hasta conseguir el pH adecuado en función de la especie que se desea cultivar, especialmente en las llamadas turbas rubias, cuyo pH es muy ácido; para neutralizarlo se suelen emplear margas calizas. • La adición de fertilizantes, mediante lo que se obtiene las llamadas turbas enriquecidas, compuestas de nitrato YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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amónico y de calcio, escorias Thomas y sulfato potásico. • La elaboración de mezclas con objeto de optimizar las propiedades fisicoquímicas del sustrato, tratando de acercarse al sustrato ideal para el cultivo al que se debe aplicar. Entre las mezclas que se usan con mayor frecuencia en cultivos hortícolas, destacan las de turba-arena, en diferentes proporciones
comprendidas
entre
1:1
y
1:3,
para
enrizamiento de esquejes. Otras, más complejas, son las constituidas por turba-perlita-arena, turba-poliestirano o turba-pumita. Los sustratos se suelen disponer en bandejas o contenedores. El mercado les ofrece en gran variedad de formas, tamaños, colores y aspectos. (ENCICLOPEDIA, Práctica de la Agricultura y la Ganadería) Un sustrato inerte empleado por lo común en horticultura, sobre todo en cultivos sin suelo, o hidropónicos, es la lana de roca. Se trata de un material que, a pesar de irse deteriorando con el tiempo, permite un cultivo continuando durante dos o tres años. En los cultivos sin suelo la lana de roca se distribuye en panales prismáticos de distintas medidas, encerrada en sacos de plástico para evitar la exposición a la luz solar y con ello la proliferación de algas. YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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(ENCICLOPEDIA,
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Práctica
de
la
Agricultura
y
la
Ganadería) 1.1.4.2 PROPAGACIÓN Los vegetales en general, y las especies hortícolas y ornamentales en particular, propagan básicamente de dos formas: por reproducción sexual (por semilla) y por multiplicación
asexual,
también
denominada
clonal
o
vegetativa. La reproducción por semilla se da en la mayor parte de las crucíferas (brócoli, coles y nabos), las cucurbitáceas (calabaza, melón, y sandía), las solanáceas (berenjena, pimiento y tomate) o las umbelíferas (apio, perejil, y zanahoria), mientras que la multiplicación vegetativa se produce de forma espontánea o inducida, como en muchas especies ornamentales. La propagación vegetativa puede realizarse a partir de órganos o estructuras vegetales muy diversas: estolones, como en el caso de la fresa; tubérculos caulinares o radiculares, por ejemplo, en la papa y la dalia; por rizomas, como en el espárrago, la yuca ; por cormos(tallos modificados, portadores de un tallo floral embrionario.), bulbos o fracciones
de los mismos, como el ajo , los
tulipanes, por renuevos o hijuelos, como en la alcachofa; por esquejes de raíz o tallos (batata), de hoja (Begonia) y de yema (Gerbera); por acodo aéreo,
como en el caso del
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Picus, por injerto, que si bien no era muy habitual hace unos años en especies herbáceas, cada vez se utiliza con mayor frecuencia en melón, pimiento, tomate y sandía para conseguir plantas resistentes a determinados parásitos del suelo. (ENCICLOPEDIA, Práctica de la Agricultura y la Ganadería 1.1.4.3 SEMILLEROS Los semilleros tradicionales, a los que también se llaman cajoneras, consistían en zanjas o pequeñas mesetas provistas de una estructura rígida, normalmente constituida por un pequeño murete de obra o mortero, una estructura de madera o metálica y una gran superficie acristalada. Las semillas se disponían sobre un lecho (de entre 2 y 5cm) de mantillo o tierra muy fina y mullida que descansaba sobre una capa (de entre 10 y 50cm) de estiércol bien fermentado, dispuesta, a su, sobre otra capa (de entre 20 y 30cm) de estiércol en fase de fermentación, del calor de esta fermentación deriva el nombre de cama caliente. Los semilleros solían instalarse cerca de la vivienda para controlarlos varias veces al días con la mayor comodidad posible; de este modo se atendían sus necesidades de humedad y se protegían las plántulas hasta que alcanzaban el estado de desarrollo óptimo para el transplante.
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En la actualidad los semilleros se suelen preparar en instalaciones protegidas de tipo industrial, similares a las que se utilizan para la producción comercial de flores u hortalizas. Las semillas, dispuestas en bandejas laveoladas previamente esterilizadas, germinan a temperatura óptima en el interior de cámaras de germinación o sobre bandejas estancas apiladas en el propio invernadero para evitar la pérdida de humedad. Una vez conseguida la germinación, las bandejas se trasladan a las mesetas de cultivos, donde se mantiene durante varias semanas hasta que alcanzan el estado óptimo para el transplante. (ENCICLOPEDIA, Práctica de la Agricultura y la Ganadería) 1.1.4.4 RIEGO En la mayor parte de los cultivos hortícolas se utiliza el riego como técnica habitual para conseguir la máxima producción. Existen diversos sistemas de riego: el riego tradicional por gravedad, ya sea por desbordamiento, por inundación o por surcos; el riego por aspersión, mediante sistemas fijos, semifijos y móviles, y el riego localizado. Unos de los sistemas más utilizados en horticultura es el riego localizado como el riego por goteo, en el que el agua se distribuye a baja presión (entre 0.5 y 3kg/cm² en zonas muy concretas del terreno (bulbo húmedo), donde se desarrolla el sistema radicular del cultivo, con una frecuencia tal que en YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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todo momento quede garantizada una alta humedad en la zona que se riega. Resulta muy útil cuando hay problemas de salinidad debido a las características del suelo o del agua utilizada en el riego. Una instalación de riego localizado se compone, como mínimo, de las siguientes partes: • Cabezal de riego, que consta de diversos elementos: unidad central de control, filtro, tanques de fertilización y bombas de inyección de fertilizantes y otros aditivos. • Red de distribución, que conduce el agua desde el cabezal de riego hasta los emisores cuyos conductos pueden ser de diversos materiales (fibrocemento, hierro, aluminio, PVC, polietileno) y tener distintas secciones y longitudes. • Emisores,
de
los
que
existen
múltiples
tipos
(autocompensantes, autolimpiantes, multisalida, etc.) y cuyos caudales varían entre 2 y 20 l/h. Dentro de los desventajas que presenta este sistema es la inversión elevada que precisa y las posibles obstrucciones en los emisores; además, requiere el empleo de fertilizantes solubles en agua y lavados abundantes cuando se utiliza en suelos salinos o con aguas salinas, por estas razones en nuestro medios es limitada su utilización, optando por escoger el riego por aspersión en YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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el caso de hortalizas pues presentan un sinnúmero de ventajas. (ENCICLOPEDIA, Práctica de la Agricultura y la Ganadería) 1.1.4.5 FERTILIZACIÓN Los fundamentos y la práctica de la fertilización en horticultura no difieren básicamente de los conocimientos y de las técnicas que se aplican en otros cultivos. Los abonos más comúnmente utilizados son los estiércoles, los abonos orgánicos, los abonos minerales y los oligoelementos. Los
estiércoles,
cualquiera
que
sea
su
procedencia
(deposiciones de ganado vacuno, ovino, porcino y caprino o gallinaza, entre otros), y los materiales comportados obtenidos a partir de residuos orgánicos de origen agrícola, forestal, ganadero, industrial o urbano se suelen empelar como abono de fondo, esparciéndolos sobre terreno e incorporándolos al suelo al realizar alguna labor preparatoria. La cantidad de estiércol aportada varía considerablemente según las zonas, los cultivos y la disponibilidad de la materia prima en cada región. Lo habitual, cuando resulta posible, es realizar aportaciones de entre 10 y 100t/ha. Los abonos orgánicos, tanto los ácidos húmicos y fúlvicos como sus mezclas, de las que hay registradas gran cantidad de formulaciones, además de otros aditivos que suelen aportar
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elementos minerales, se aplican normalmente mediante riego localizado o fertirrigación. Igual que ocurre con los abonos orgánicos, la variedad de abonos inorgánicos es extensa. Los fertilizantes minerales se pueden
aportar
al
suelo
o
al
cultivo
según
cuatro
modalidades básicas: • Como abonado de cobertera, a ser posible con formas nítricas, distribuyendo el abono sobre el terreno e incorporándolo al medio de cultivo a través del riego. • Como abonado de fondo, utilizando preferentemente formas de nitrógeno amoniacal y enterrándolas al realizar alguna labor preparatoria. • Mediante fertilizantes
la
fertirrigación, altamente
empleando solubles
para en
ello agua.
(ENCICLOPEDIA, Práctica de la Agricultura y la Ganadería) 1.2. RELACIÓN SUELO-AGUA-PLANTA 1.2.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL SUELO QUE AFECTAN A LA RETENCIÓN DEL AGUA
Fig. Nº 3 Relación agua en las plantas y suelo YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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El suelo es un sistema complejo compuesto por partículas sólidas (minerales y orgánicas), agua con sustancias en disolución (solución del suelo) y aire. El aire y la solución del suelo ocupan los espacios o poros comprendidos en la matriz sólida. Las principales características físicas del suelo que afectan a la retención del agua son: textura, estructura y porosidad. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.2.1.1 TEXTURA La porción mineral del suelo está formada por partículas que por su tamaño, se clasifican en arena (de 2 a 0.05 mm), limo (de 0.05 a 0.002 mm), y arcilla (inferior a 0.002 mm). La textura de un suelo hace referencia a la proporción relativa de arena, limo y arcilla que contiene. Atendiendo a su textura, los suelos se clasifican en arenosos, limosos y arcillosos, según que predomine cada uno de los distintos componentes. Se dice que un suelo es de textura franca cuando contiene una mezcla de arena, limo y arcilla en proporción equilibrada. El análisis granulométrico, que da los porcentajes en peso de arena, limo y arcilla, determina las distintas clases de textura, que viene definido en el esquema triangular. El agua ocupa total o parcialmente los poros comprendidos entre las partículas sólidas. Esta agua es absorbida por las YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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raíces de la plantas, por lo que debe ser periódicamente repuesta por la lluvia o mediante el riego. Por lo tanto, el suelo sirve de almacén o depósito de agua. La capacidad del suelo para almacenarlo es uno de los principales factores que rigen la cantidad de agua de riego y la frecuencia de su aplicación. El aire ocupa el resto del espacio de los poros no ocupados por el agua. Según la humedad del suelo, el agua y el aire ocupan una mayor o menor proporción de los poros. Por lo general, los poros pequeños (microporos) están ocupados por el agua, mientras que el aire ocupa la mayor parte del espacio de los poros grandes (macroporos), salvo que el suelo esté saturado de agua, en cuyo caso ésta ocupa todo el espacio poroso. Los poros intermedios están ocupados por aire y agua en mayor o menor proporción, según las variaciones del contenido de humedad del suelo. Los suelos de textura arcillosa tienen un gran número de microporos, mientras que los macroporos predominan en los suelos de textura arenosa. El agua drena por gravedad en los poros con diámetro superior a 30 micras. Los suelos arenosos drenan con facilidad, porque gran parte de sus poros tiene diámetro suficiente para permitir la salida del agua por gravedad. De ello se deduce que los suelos
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arenosos retienen menor cantidad de agua que los arcillosos. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.2.1.2 ESTRUCTURA Se llama estructura de un suelo a la disposición de sus partículas para formar unidades de mayor tamaño, llamadas agregados. Los poros se presentan entre los agregados y dentro de ellos, siendo de mayor tamaño los primeros, por lo que la cantidad de poros de mayor tamaño (y, por tanto, la permeabilidad del suelo al aire y al agua) viene condicionada, en gran medida, por la estructura. Así como la textura se mantiene constante, la estructura puede variar con mucha facilidad, ya que las fuerzas que unen las partículas elementales dentro de los agregados son muy débiles. La estructura se mejora mediante ciertas prácticas culturales y una buena ordenación de los cultivos. Entre las causas que degradan la estructura destacan: labores excesivas o inadecuadas,
poco
contenido
de
materia
orgánica,
compactación causada por el uso de maquinaria agrícola pesada, el impacto de las gotas de lluvia, etc. Un alto contenido de calcio favorece la estabilidad de la estructura, mientras que un alto contenido de sodio determina su deterioro. (BRUCE W. – STABLEY V.)
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1.2.1.3 POROSIDAD La porosidad de un suelo es la fracción de volumen del mismo no ocupada por materia sólida. Viene condicionada por la textura y estructura. La densidad aparente (da) se refiere a la densidad de un suelo tal como es, incluyendo el volumen ocupado `por los poros. Es igual al peso de la muestra del suelo seco dividido por el volumen. En suelos minerales la densidad aparente varía dentro de los límites siguientes: Tabla Nº 1. Densidad aparente según la textura del suelo. Textura
Densidad aparente (g/cm³) Arenoso 1.50 a 1.80 Franco – arenoso 1.40 a 1.60 Franco 1.30 a 1.50 Franco – arcilloso 1.30 a 1.40 Arcilloso 1.20 a 1.30 Fuente: (BRUCE W. – STABLEY V.) La densidad real (dr) se refiere a la densidad de las partículas sólidas, y es igual al peso del suelo seco dividido por el volumen ocupado por las partículas sólidas. En todos los suelos minerales la densidad real tiene un valor aproximado de 2.6 g/cm³. La porosidad de los suelos varía normalmente del 40 al 50% y se expresa como porcentaje del volumen total del suelo mediante la formula: YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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Porosidad = dr – da x 100 dr (BRUCE W. – STABLEY V.)
1.2.2 PROFUNDIDAD DEL SUELO EXPLORADO POR LAS RAÍCES La profundidad de las raíces está determinada por una serie de
factores,
tales
como:
características
genéticas,
características del suelo (textura, estructura, presencia de capas impermeables, etc.), nivel de agua en el suelo, nutrientes, oxígeno, etc. Cuando la planta esté bien arraigada y existan buenas condiciones de cultivo, el rendimiento del mismo no queda afectado cuando se reduce por alguna causa el sistema radicular. La profundidad total del sistema radicular es característica de cada especie, cuando el suelo es profundo y homogéneo, pero varia según diversos factores, tales como el nivel de humedad en el suelo en la primera fase de desarrollo, la proximidad a la capa freática, la existencia de horizontes calizos u otras capas duras o impermeables, etc. En las plantas de raíces profundas la distribución del sistema radicular es, aproximadamente, la siguiente: el 40%, en la primera cuarta parte de su profundidad total; el 30%, en la segunda cuarta parte; el 20%, en la tercera cuarta parte, y el YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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10% restante en la cuarta parte más profunda. El agua disponible para la planta se agota con más rapidez en las capas superficiales, la planta sigue absorbiendo agua de las capas más profundas, pero para ello necesita desarrollar un buen sistema radicular a esa profundidad, con lo cual su rendimiento se resiente. Conviene, por cierto, reponer el agua gastada en la zona superficial, que es donde mayor desarrollo tiene el sistema radical. Por consiguiente, conviene considerar, no la profundidad total del sistema radicular, sino la profundidad efectiva, que corresponde, a un 80% de su profundidad total. Como norma general se puede utilizar los valores de la siguiente tabla con el siguiente criterio: los valores más altos en suelos de textura gruesa; valores intermedios, en suelos de textura media, y valores más bajos en suelos de textura fina. Todo ello se refiere a plantas ya desarrolladas. Para plantas en fase de desarrollo se tomará la profundidad correspondiente a la planta desarrollada multiplicada por el factor: Factor = Coeficiente de cultivo en la fase correspondiente Coeficiente de cultivo máximo (BRUCE W. – STABLEY V.)
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Tabla Nº 2: Profundidad efectiva del sistema radical de algunas hortalizas Cultivos
Profundidad en metros Brócoli 1.20 Cebolla 0.4 – 0.5 Espinaca 0.8 Fréjol 0.5 – 0.8 Guisantes 0.6 – 0.9 Lechuga 0.3 – 0.4 Pepino 0.6 – 0.9 Pimiento 0.4 - 0.8 Remolacha 0.6 – 0.10 Zanahoria 0.4 – 0.5 Fuente: (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.2.3 POTENCIAL DEL AGUA Las moléculas de agua en estado líquido se encuentran en continuo movimiento debido
a fuerzas de atracción y
repulsión mutuas, por cuyo motivo el agua se comporta como un poderoso disolvente, en donde las moléculas de otras sustancias pueden moverse y reaccionar químicamente. Esta movilidad de las moléculas de agua depende de su energía libre, es decir, de la fracción de su energía total que puede transformarse en trabajo. El potencial del agua o potencial hídrico es una magnitud que expresa la energía libre del agua cuando esta entra a formar parte de diversos sistemas, tales como: suelo, planta, atmósfera, etc.
Se mide en unidades de presión: Pascal
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(Pa), Megapascal (MPa), atmósfera (atm), Kg/cm², o metros de columna de agua (mca). En la práctica se considera: 1 atm = 1kg/cm² = 1Bar = 10 Pa = 0.1 MPa = 10 mca y; 1 pascal (Pa) = 1 newton/metro2 (N/m2) = 9,869 x 10-6 atmósferas (atm) El potencial de agua viene determinado por: la presión al que esta sometido, su actividad y la gravedad. Se mide con relación a un
potencial de referencia, que vale 0 y que
corresponde al agua pura, libre y a la presión atmosférica. La gravedad tiene una influencia prácticamente nula en el sistema suelo – planta – atmósfera, por lo que el potencial hídrico en dicho sistema esta determinado por la presión y la actividad del agua. Esta depende de dos factores: • Efecto osmótico, debido a la presencia de sustancias en disolución. • Efecto matricial, debido a la interacción del agua con la matriz sólida de l suelo. Las sustancias disueltas reducen la energía libre del agua, ya que alrededor de cada partícula de soluto se forma una fina capa de moléculas de agua con menos movilidad. Cuanto mayor sea la concentración de solutos, menor será la energía libre del agua. Cuando el agua se pone en contacto con una superficie sólida se forman una fina capa de moléculas de agua más o YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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menos adherida a ella y por tanto se reduce la movilidad del agua y su energía. Todos estos factores actúan independientemente, por lo que sus efectos se suman. El potencial hídrico, por tanto, se expresa de la siguiente forma: Ψ = Ψo + Ψp + Ψm Ψ = Potencial total Ψo = Potencial osmótico Ψp = Potencial de presión Ψm = Potencial matricial El potencial de presión es positivo para presiones superiores a la atmósfera y negativo para presiones inferiores. El potencial osmótico representa la disminución de la movilidad del agua debido a la presencia de sustancias disueltas tiene un valor nulo para el agua pura y un valor negativo cuando hay sustancias disueltas. El potencial matricial representa la disminución de movilidad del agua debido a interacciones con la matriz sólida del suelo. Tiene un valor nulo cuando no hay interacciones y negativo cuando las hay. El agua se desplaza espontáneamente desde los sitios de mayor potencial hacia los sitios de menor potencial, siendo el flujo directamente proporcional a la diferencia de potencial, YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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salvo que haya algún obstáculo en el camino. El movimiento del agua en el sistema suelo– planta – atmósfera viene condicionado, por tanto, por las diferencial de potencial existentes entre el suelo y la raíz de la planta, y entre la hoja de la planta y la atmósfera. La absorción de agua del suelo por la raíz se produce en un suelo normal cuando este contiene una adecuada cantidad de agua. Si esta es muy escasa, su potencial matricial se hace negativo, en cuyo caso el potencial de agua en el suelo puede alcanzar valores más bajos que el potencial de agua en las raíces, con lo cual la absorción no se produce. (BRUCE W. – STABLEY V.) TRANSPIRACIÓN La transpiración es el paso del agua en estado de vapor desde las superficies evaporantes de atmósfera.
El
agua
de
la
la planta hacia la
atmósfera
se
presenta
fundamentalmente en estado de vapor y su potencial depende de la humedad relativa. Cuando esta es del 100% el potencial es 0; pero a medida que baja la humedad relativa su potencial disminuye rápidamente.
Por este motivo se
produce espontáneamente la evaporación del agua del suelo y la transpiración del agua de las plantas hacia la atmósfera. Es evidente que para que el agua circule desde los pelos absorbentes de la raíz hasta las superficies evaporantes de YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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las hojas tiene que haber una diferencia de potencial entre ambas zonas de la planta. En ocasiones, con el fin de evitar el empleo de valores negativos, se utiliza el concepto de tensión, que es la succión necesaria apara liberar el agua del suelo. Su valor es igual al del potencial, pero con signo cambiado. Desde el punto de vista de absorción del agua por las plantas no se consideran las tensiones de gravedad y de presión. Se denomina tensión de agua del suelo a la suma de las tensiones matricial y osmótica.
(BRUCE W. – STABLEY V.)
1.2.4 RETENCIÓN DE AGUA POR EL SUELO La relación entre el contenido de humedad y la tensión matricial del agua de un suelo se expresa gráficamente mediante la curva característica de humedad, que depende de la textura y de la estructura del suelo, ya que viene incluida por el número y el tamaño de los poros. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.2.5 ESTADOS DEL AGUA EN EL SUELO Desde el punto de vista de utilización de las plantas cabe diferenciar los siguientes estados del agua en el suelo: 1.2.5.1 SATURACIÓN Un suelo esta saturado cuando todos los poros están ocupados por agua. Esta situación se presenta después de YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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una lluvia copiosa o de un riego abundante, o cuando existe un estrato impermeable a poca profundidad. Cuando a un suelo saturado se le deja drenar, el agua sobrante pasa al subsuelo por la acción de la gravedad. El agua eliminada de esta forma, que no es retenida por el suelo, se llama agua libre o agua gravitacional. Cuando el estado del suelo saturado se prolonga, las raíces de las plantas no acuáticas se mueren por falta de respiración. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.2.5.2 CAPACIDAD DE CAMPO Partiendo de la situación anterior, cuando el suelo ya no pierde más agua por gravedad se dice que está a la capacidad de campo. En esta situación, el agua ocupa los poros pequeños y el aire ocupa una gran parte del espacio del los poros grandes. Inmediatamente después de la saturación, el drenaje es muy rápido, pero después se hace muy lento, pudiendo durar más o menos tiempo, según la textura del suelo. Se admite que el testado de capacidad de campo alcanza en suelos bien drenados a los dos o tres días después de una lluvia copiosa, aunque todo esto no es cierto para todos los suelos, ya que en los arcillosos se alcanza con más lentitud que en los arenosos.
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En cuanto a los valores de energía de retención de agua, la capacidad de campo se alcana cuando la tensión matricial tiene un valor medio de 0.33 de atmósfera en el suelo franco, pudiendo variar desde 0.1 atmósferas en suelo arenoso hasta 0.5 atmósferas en suelo arcilloso. La capacidad de campo se determina mejor en suelo de textura arenosa que en los de textura arcillosa, ya que en los primeros, con gran número de macroporos, el final del drenaje es más evidente. En cualquier caso, y debido a que se pueden presentar diferentes estratos en el perfil, es aconsejable determinar la capacidad de campo cada caso concreto, procediendo de la siguiente forma: • Se riega el suelo hasta la saturación y a continuación se cubre la superficie con una lámina de plástico negro, para evitar la evaporación del suelo y la transpiración de las plantas. • Se deja pasar un día en suelo de textura arenosa, dos días en los de textura media y cuatro en los de textura arcillosa. • Se toma una muestra de suelo y se determina el contenido de humedad. En suelos de textura media la capacidad de campo se corresponde a la humedad equivalente, que se determina
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con una muestra de suelo saturado de 1cm de espesor, centrifugada durante 30 minutos con una fuerza de 1kg. La cantidad de agua que puede retener un suelo a la capacidad de campo depende, sobre todo, del tamaño de los macroporos, por cuyo motivo depende más de la textura que de la estructura. El estado de capacidad de campo es la situación más favorable para el desarrollo de los cultivos, ya que tienen a su disposición una gran cantidad de agua retenida por el suelo con una energía que es superada con facilidad por la succión de las raíces, a la vez que disponen de aire abundante para la respiración de las raíces. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.2.5.3 PUNTO DE MARCHITAMIENTO A partir de la capacidad de campo, el agua del suelo se va perdiendo progresivamente por evaporación y absorbida por las plantas. Llega un momento en el que las plantas ya no pueden absorber toda el agua que necesitan y se marchitan irreversiblemente. Se dice entonces que el suelo ha alcanzado el punto de marchitamiento. Este estado marca el límite inferior de aprovechamiento del agua del suelo por las plantas. Se considera que el punto de marchitamiento se alcanza cuando la tensión matricial tiene un valor de 15 atmósferas, YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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aunque puede variar de 10 a 20 atmósferas, correspondiendo a la cifra más baja a los suelos muy arenosos, y la más alta a los suelos muy arcillosos. En los suelos de textura media, el punto de marchitamiento se considera igual a 0.56 veces la humedad equivalente. Al igual que en la capacidad de campo, el punto de marchitamiento depende más de la textura que de la estructura del suelo. Para un mismo contenido de humedad, la tenacidad con que es retenida el agua por el suelo es mayor en suelos de textura arcillosa que en los suelos de textura arenosa, por lo que el agua resulta más accesible a las plantas en los segundos que en los primeros. Aproximadamente la mitad del agua contenida en el suelo a capacidad de campo se encuentra tan fuerte retenida que las plantas no pueden absorberla a la velocidad que requieren sus necesidades y por eso se marchitan. En días cálidos y secos ocurre, a veces, que las plantas se marchitan temporalmente, aunque el suelo tenga todavía una cantidad de agua por encima del límite que estamos considerando. En estos casos, las plantas se recuperan por la noche o cuando reciben un nuevo aporte de agua. Se considera que se ha alcanzado un punto de marchitamiento cuando la planta pierde su capacidad de recuperación, aunque se suministre agua en abundancia.
(BRUCE W. – STABLEY V.)
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1.2.6 UTILIZACIÓN DEL AGUA DEL SUELO Desde el punto de vista de utilización pos las plantas, el agua del suelo del suelo se clasifica: • Agua sobrante. Es la porción de agua que sale libremente del suelo por la acción de la gravedad. Comprende el agua gravitacional. Esta agua no puede ser utilizada por las plantas, porque pasa a una región del suelo no accesible para las raíces. • Agua disponible. Es la porción de agua que puede ser absorbida por las raíces de las plantas con suficiente rapidez para compensar las pérdidas por transpiración. El agua disponible es igual a la diferencia entre la capacidad de campo y el punto de marchitamiento. • Agua no disponible. Es la porción retenida por el suelo con tanta fuerza que las plantas no pueden absorberla con suficiente rapidez para compensar las pérdidas por transpiración. Esta agua es la que permanece en el suelo a partir del punto de marchitamiento. (BRUCE W. – STABLEY V.)
1.2.7 FACTORES QUE CONDICIONAN LA CAPACIDAD DE RETENCIÓN DEL AGUA DISPONIBLE Los factores más importantes que condicionan la capacidad de agua disponible en el suelo son: la textura, la estructura, YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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el contenido de materia orgánica, el espesor de suelo explorado por las raíces y la secuencia de capas en el perfil. • La textura. Los suelos de textura fina retiene más cantidad de agua que los de textura gruesa, tanto en lo referente a la capacidad de campo como en el punto de marchitamiento. Ello se debe a que los suelos arenosos tienen una gran proporción de poros grandes, que están ocupados por mucho aire y poca agua, mientras que los suelos arcillosos tienen una gran proporción de poros pequeños, que almacenan más agua que aire. Sin embargo, en algunos suelos arcillosos el punto de marchitamiento está tan alto que retienen menos agua disponible que otros suelos con menor contenido de arcilla. • La estructura. Los suelos con buena estructura presentan una mayor capacidad de retención del agua disponible. • La materia orgánica. La materia orgánica tiene una elevada
porosidad,
que
le
permite
retener
una
considerable cantidad de agua. La influencia de la materia orgánica sobre la capacidad de retención del agua del suelo es mayor en los suelos arenosos que en los arcillosos; eso es debido a que, en los últimos, las
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partículas de arcilla que una misma película de agua puede envolver a ambas. • El espesor de suelo explorado por las raíces. Un suelo profundo puede retener una gran parte de las necesidades de agua de una cosecha, mientras que necesitaría unas aportaciones importantes en el caso de suelos de poca profundidad. • La secuencia de capas en el perfil puede tener una influencia notoria en la capacidad de retención de agua disponible. Una capa arcillosa situada debajo de otra capa de arena retrasa la penetración del agua de infiltración, que queda acumulada sobre la capa poco permeable durante más o menos tiempo. A veces, este retrasa en la infiltración permite a las plantas absorber cantidades importantes de agua, especialmente cuando la acumulación coincide con períodos críticos. (BRUCE W. – STABLEY V.)
1.2.8 AGUA DISPONIBLE PARA EL CULTIVO El agua disponible (AD) para las plantas es el agua comprendida entre la capacidad de campo (Cc) y el punto de marchitamiento (Pm): AD = Cc – Pm
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La reserva de agua disponible para las plantas es el agua disponible contenida en la profundidad del suelo que alcanzan las raíces. Reserva disponible = (Capacidad de campo – Punto de marchitamiento) x Profundidad de las raíces. Se llama reserva de agua utilizable la cantidad de agua que pueden absorber las plantas sin hacer un esfuerzo excesivo y, por tanto, sin que haya una disminución del rendimiento. La reserva de agua fácilmente disponible es igual a la reserva del agua disponible multiplicada por un coeficiente llamado fracción de agotamiento del agua disponible. Reserva fácilmente utilizable = Reserva disponible x Fracción de agotamiento.
(BRUCE W. – STABLEY V.)
1.2.9 MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELO El moviendo del agua en el suelo empieza con su entrada en perfil mismo, continúa con su almacenamiento en la zona explorada por las raíces y termina con su salida de esta zona mediante los siguientes procesos: • Paso del agua a zonas más profundas. • Evaporación en la superficie del suelo, hasta donde el agua asciende por capilaridad. • Absorción por la planta.
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El movimiento del agua en el suelo se debe a diferencias de potencial entre diferentes puntos, fluyendo de los puntos de mayor potencial (mayor humedad) hacia los de menor potencial (menor humedad) hasta alcanzar un equilibrio de potencial (o de humedad). (BRUCE W. – STABLEY V.)
1.2.9.1 INFILTRACIÓN La infiltración es el movimiento de agua desde la superficie del suelo hacia abajo, que tiene lugar después de una lluvia o de un riego. La facultad de un suelo para permitir el paso del agua, recibe el nombre de permeabilidad, que depende del número de poros y unos poros grandes y continuos favorecen la permeabilidad. Cuando se aplica agua a toda la superficie del suelo, el flujo tiene lugar en dirección vertical, pero cuando se aplica sólo a una parte de la superficie, el flujo tiene lugar en direcciones vertical y horizontal. La velocidad de infiltración se define como el volumen de agua que entra en el perfil del suelo por unidad de tiempo. No depende sólo del volumen de poros, sino
también de la
facilidad con que el agua se transmite a las capas próximas, y ello depende del tamaño y la disposición de los poros. La velocidad de infiltración se mide en mm/hora. YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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El régimen de circulación del agua en el suelo puede ser: • Flujo saturado • Flujo no saturado De un
modo general, los valores de la velocidad de
infiltración estabilizada o tasa de infiltración son los siguientes: Tabla Nº 3 Velocidad de infiltración de acuerdo a la textura del suelo Arcilloso
30 mm/hora Fuente: BRUCE W. – STABLEY V. La velocidad de infiltración que disminuye gradualmente hasta llegar a un punto que se mantiene prácticamente constante se llama velocidad de infiltración estabilizada, la cantidad de agua que pasa a través de la superficie de suelo en
un
tiempo
determinado
se
denomina
infiltración
acumulada. (BRUCE W. – STABLEY V.)
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1.2.10 CIRCULACIÓN DEL AGUA A TRAVÉS DE LA PLANTA Los procesos que regulan la circulación del agua as través de la planta son la transpiración y la absorción. Espacio Estoma
Planta
Agu Suel
Fig. Nº 5 Absorción y transpiración del agua a través de la planta 1.2.10.1 TRANSPIRACIÓN La transpiración es el paso del agua en estado de vapor desde la planta hacia la atmósfera a través de los estomas, que son unos orificios situados en la epidermis de las hojas, aunque también ocurre, en pequeña cantidad, a través de la cutícula de otras células epidérmicas. Cuando los estomas se encierran, la transpiración cuticular es la única que se produce.
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La intensidad de la transpiración viene condicionada por una serie de factores, unos dependientes de la atmósfera y otros de la planta. Los primeros son los siguientes: • La humedad relativa del aire. • La temperatura del aire. • La velocidad del viento. • La luz solar. La capacidad de los estomas para abrirse o cerrarse depende del contenido hídrico de las células oclusivas: con alto contenido hídrico, el estoma se abre, y con bajo contenido hídrico, el estoma se cierra. Naturalmente el contenido hídrico estas células viene relacionado con el contenido hídrico general de la planta, que, a su vez, depende del contenido hídrico del suelo. Cuando la absorción de agua es inferior a la perdida en la transpiración, el estoma se cierra y cesa la transpiración La captación de bióxido de carbono atmosférico necesario para la fotosíntesis se realiza, igual que la transpiración, a través de los estomas, por lo que se puede considerar a éstos como reguladores del equilibrio entre funciones fisiológicas de la fotosíntesis y la eliminación de agua. La transpiración contribuye a regular la temperatura de la hoja, ya que la evaporación del agua consume en gran cantidad de energía procedente de la energía solar YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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absorbida. Si no se consumiera por este procedimiento el exceso de energía solar absorbida por las hojas, la temperatura de éstas podría exceder los límites compatibles de actuación de los enzimas. La transpiración es también la causante de la diferencia de potencial entre la raíz y la hoja, lo que permite distribuir por toda la planta el agua y las sales minerales disueltas en ella. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.2.10.2 ABSORCIÓN La absorción es el paso del agua desde el suelo hacia la planta. Se produce como consecuencia de la diferencia de potencial existente entre el agua del suelo y el de la planta, y tiene lugar a través de los pelos absorbentes de las raíces. A través de los estomas de las hojas también se pueden absorber pequeñas cantidades de agua. Una pequeña parte del agua absorbida se incorpora a los tejidos de la planta (agua de constitución), mientras que el resto pasa a la atmósfera por transpiración. Por lo general, el mayor esfuerzo que han de vencer las plantas es el potencial matricial; sin embargo, los suelos salinos crean, a veces, un potencial osmótico tan bajo que las plantas no absorben agua y se marchitan aunque el suelo esté a la capacidad de campo.
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Cuando la raíz extrae agua del suelo, el potencial del agua de la zona que ha perdido agua, lo cual provoca un desplazamiento del agua de las zonas adyacentes. Estos desplazamientos de agua por capilaridad son importantes para unas distancias de pocos milímetros. Desde luego que también se producen desplazamientos a mayor distancia, pero no con suficiente rapidez como para cubrir las necesidades de absorción de las plantas en las fases de mayor crecimiento. En este caso el crecimiento, de las raíces hacia el agua es más efectivo que el movimiento capilar del agua hacia las raíces. El agua aprovechada por la planta es el agua disponible comprendida en la profundidad de suelo explorado por las raíces. El desarrollo del sistema radical depende de la especie cultivada y de las características del suelo. Los suelos de textura gruesa permiten mayor profundidad que los de textura fina. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.2.11 BALANCE HÍDRICO DE LA PLANTA El balance hídrico de la planta es el resultado de las aportaciones y de las perdidas. En ocasiones puede ocurrir que las aportaciones por absorción superen a las pérdidas por transpiración, sobre todo cuando ésta no se produce (de noche), en cuyo caso el exceso de agua se elimina por las hojas en forma de gotas liquidas. A través de unas YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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estructuras llamadas hidatodos, mediante un proceso llamado gutación. Es más frecuente que las pérdidas superen a las aportaciones, en cuyo caso se produce un déficit hídrico, cuyos efectos negativos dependen de su intensidad, duración y del estado fenológico de la planta. Un déficit de pequeña intensidad o de escasa duración tiene poca repercusión y la planta se repone cuando recupera la situación normal. Es el caso, por ejemplo, del déficit que experimentan las plantas durante las horas de máxima insolación de un día caluroso. Cuando el déficit hídrico es importante en duración o en intensidad, las hojas adquieren una consistencia flácida y la planta empieza a marchitarse, con el consiguiente efecto negativo sobre el rendimiento del cultivo, tanto en cantidad como en calidad. En determinadas etapas de la vida de la planta, como es el caso de la floración, el efecto es particularmente negativo, en cuya
etapa
cesa
o
disminuye
significativamente
el
crecimiento de las raíces, lo que reduce las posibilidades de absorción del agua. Un déficit intenso o prolongado reduce considerablemente o hace fracasar la polinización o la fecundación. El trasplante y la plantación de estacas y esquejes son situaciones con riesgo de déficit hídrico: en el primer caso, porque se destruye una parte del sistema radical, y en el YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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segundo, porque no hay raíces. Se reduce las pérdidas de agua con los siguientes procedimientos: • Eliminar algunas hojas. • Aumentar la humedad relativa del aire mediante riegos de tipo niebla, lo que reduce el potencial hídrico de la atmósfera • Ejecutar estas operaciones en épocas del año o momentos del día con mayor humedad atmosférica. (BRUCE W. – STABLEY V.)
1.2.12 PERÍODOS CRÍTICOS DE LAS PLANTAS La mayoría de las plantas tienen periodos críticos durante los cuales las necesidades de agua son más acuciantes, de tal modo que si no absorben la cantidad precisa la producción se resiente notablemente. En la mayoría de los cultivos, los periodos críticos suelen coincidir con periodos de rápido crecimiento, la floración, la formación de frutos y semillas. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.2.12.1 Períodos críticos de algunos cultivos • TRIGO: durante las dos semanas que preceden y siguen a la floración. • MAIZ: desde la floración hasta la aparición de las barbas.
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• LEGUMINOSAS PARA GRANO: durante la floración y la formación de vainas. • PATATA: desde la floración hasta tres semanas antes de cosechar. • REMOLACHA: desde tres semanas después del brote hasta la cosecha. • FRËJOL: durante la floración y el llenado de vainas. • ARVEJA: durante la floración y la formación de la cosecha. • PIMIENTO: durante todo el tiempo, especialmente desde el inicio de la floración. • TOMATE: en la formación de la flor y la rápida formación del fruto. • CEBOLLA: durante el crecimiento rápido del bulbo. • FRESA:
desde
el
desarrollo
del
fruto
hasta
la
maduración. (BRUCE W. – STABLEY V.)
1.2.13
INTERVENCIONES
PARA
AUMENTAR
LA
PRODUCCIÓN VEGETAL Mediante la fotosíntesis, las plantas transforman el agua y el bióxido de carbono en materia orgánica. El bióxido de carbono del aire es absorbido por la planta a través de los estomas, por lo que el cierre total o parcial de éstos elimina la YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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fotosíntesis y, en consecuencia, la producción de materia orgánica. Por consiguiente, la producción vegetal depende directamente de la intensidad de la transpiración, que está regulada por la mayor o menor apertura de estomas. El cierre total o parcial de los estomas se produce cuando la demanda evaporativa del aire (E) es muy superior a las posibilidades de transpiración de la planta (T). La demanda evaporativa del aire se incrementa bajo ciertas situaciones atmosféricas (temperatura elevada, humedad relativa baja, viento seco y cálido), mientras que la transpiración se reduce ante ciertas situaciones del suelo y de la planta (reducida humedad en el suelo, plagas y enfermedades de las plantas, etc.). La máxima producción vegetal se logra cuando las demandas de evaporación se igualan a las posibilidades de transpiración, o sea, cuando la relación T/E es igual a la unidad. El agricultor ha de procurar mantener esa relación lo más próxima posible a la unidad, de la siguiente forma: 1. Aumento de la transpiración. Para ello se actúa sobre: • La planta.- Procurar un buen desarrollo foliar y radical
mediante
intervenciones
tales
como:
eliminación de malezas, lucha contra plagas y enfermedades, laboreo, etc.
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• El suelo.- aportar agua al suelo (mediante el riego) y aumentar la capacidad de retención del agua en el suelo (mediante laboreo). 2. Disminución de la demanda evaporativa.- En alguna medida
se
atmosféricas
pueden que
modificar
demandan
una
las
condiciones
gran
demanda
evaporativa, como es el caso del riego, que crea un microclima en donde disminuye la temperatura y aumenta la humedad relativa del aire.
(BRUCE
W. – STABLEY V.)
1.3. REQUERIMIENTOS HÍDRICOS DE LAS HORTALIZAS 1.3.1LA EVAPOTRANSPIRACIÓN (Uso consuntivo del agua) Es la cantidad de agua transpirada por el cultivo y evaporada desde la superficie del suelo en donde se asienta el cultivo. Cabe distinguir dos formas de evapotranspiración: • Evapotranspiración potencial o máxima.- Es la cantidad de agua consumida, durante un determinado período de tiempo, en un suelo cubierto de una vegetación homogénea, densa, en plena actividad vegetativa y con un buen suministro de agua.
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• Evapotranspiración real.- Es la cantidad de agua realmente consumida por un determinado cultivo durante el periodo de tiempo considerado. El rendimiento del cultivo es máximo cuando la transpiración es máxima, y esto ocurre cuando el cultivo se desarrolla en las mejores condiciones posibles. Ocurre entonces que la evapotranspiración real coincide con la evapotranspiración máxima. Tanto en la evaporación como en la transpiración, el agua pasa del estado líquido al estado gaseoso, y este cambio de estado se ve favorecido cuando el aire está caliente, seco o muy movido (viento). Por otra parte, la cantidad de agua pérdida
por
evapotranspiración
depende
de
las
disponibilidades de agua en el suelo y de la capacidad de las plantas para absorber y para transpirar esa agua contenida en el suelo. En suma, los factores que condicionan la evapotranspiración se pueden agrupar de la siguiente forma: • Factores concurrentes en el suelo.- Tales como la capacidad de retención del agua, capacidad de calentamiento, exposición a los rayos solares, etc. • Naturaleza de la vegetación.- Especialmente en lo referente a los órganos encargados de la absorción y de la transpiración del agua.
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• La fase vegetativa en que se encuentra el cultivo.- La evapotranspiración varía a lo largo del ciclo vegetativo. Con la planta recién nacida la mayor parte del agua consumida tiene lugar por evaporación en el suelo, pero a medida que el cultivo se desarrolla aumenta la transpiración, que se hace máxima al alcanzar la planta el máximo desarrollo foliar. • Condiciones meteorológicas.-
Que favorecen o
atenúan la evaporación tales como intensidad de la radiación solar, vientos, humedad atmosférica, etc. Una gran parte del agua absorbida por la planta se consume en la evapotranspiración ya que solo una mínima parte (del 0.1 al 1%) se incorpora a los tejidos de la planta (agua de constitución). Por tanto, desde el punto de vista práctico se consideran las necesidades hídricas del cultivo iguales a las necesidades de evapotranspiración. (BRUCE W. – STABLEY V.)
1.3.2
CÁLCULO
DE
EVAPOTRANSPIRACIÓN
DE
CULTIVO (ETc) MEDIANTE EL USO DE COEFICIENTES (Kc). 1.3.2.1 Necesidades de Agua de un Cultivo La necesidad de agua de un cultivo, se refiere a la cantidad de agua requerida para compensar la pérdida por la YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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evaporación y transpiración (evapotranspiración). A pesar de que
los
valores
necesidades
de
de agua
la
evapotranspiración
del
cultivo
son
y
de
las
idénticos
sus
definiciones son diferentes: Mientras que las necesidad de agua de un cultivo se refiere a la cantidad de agua que necesita aplicar como riego o bien que se obtiene como lluvia, la evapotranspiración de un cultivo se refiere a la cantidad de agua perdida a través de la evaporación y transpiración, como se mencionó anteriormente. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.3.2.2 Necesidad de riego o precipitación Entonces, la necesidad de riego representa la diferencia entre la necesidad de agua del cultivo y la precipitación efectiva. Adicionalmente el requerimiento de agua de riego debe incluir agua adicional para el lavado de sales, y para compensar la falta de uniformidad o eficiencia en la aplicación de agua. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.3.2.3 Evapotranspiración del Cultivo Se puede calcular la evapotranspiración de un cultivo a partir de datos climáticos, integrando además los factores de resistencia propios de cada cultivo. La FAO en su estudio de Riego y Drenaje No 56, recomienda el método de Penman Monteith para la estimación de la evapotranspiración de referencia (ETr), a partir de datos YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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climatológicos, tal como se realiza en el SIMARBC, cuyas estaciones agro climatológicas automatizadas, proporcionan la
información
sobre
temperatura
del
aire,
humedad
atmosférica, radiación y velocidad del viento además de la localización del sitio. Las diferencias en evaporación y transpiración entre los cultivos sembrados y la evapotranspiración de referencia, pueden ser integradas en un coeficiente único del cultivo (Kc) o separadas en dos coeficientes: un coeficiente basal del cultivo (Kcb) y un coeficiente de evaporación del suelo (Ke), por lo que Kc = Kcb + Ke. El procedimiento a seguir dependerá del propósito de los cálculos, la exactitud requerida y la información disponible. (BRUCE W. – STABLEY V.) 1.3.2.4 Enfoque del coeficiente del cultivo De acuerdo al enfoque del coeficiente del cultivo, la evapotranspiración del cultivo ETc se calcula como el producto de la evapotranspiración del cultivo de referencia, ETr y el coeficiente del cultivo Kc: ETc = Kc x ETr Donde: ETc = Evapotranspiración del cultivo [mm d1] Kc = Coeficiente del cultivo [a dimensional] ETr = Evapotranspiración de referencia [mm d1] YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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El cálculo de la evapotranspiración del cultivo bajo estas condiciones supone que no existen limitaciones de ningún tipo en el desarrollo de los mismos. Que no existe ninguna limitación debida a estrés hídrico o salino, densidad del cultivo, plagas y enfermedades, presencia de malezas o baja fertilidad. Debido a las variaciones en las características propias del cultivo durante las diferentes etapas de crecimiento, Kc cambia desde la siembra hasta la cosecha. En la siguiente figura se presenta en forma esquemática, dichos cambios.
Fig. Nº 6 Curva generalizada de coeficiente de cultivo kc. Los efectos combinados, tanto de la transpiración del cultivo, como de la evaporación del suelo se integran en este coeficiente único del cultivo. Así El coeficiente Kc incorpora las características del cultivo y los efectos promedios de la evaporación en el suelo, constituyendo una excelente herramienta para la planificación del riego y la programación YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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de calendarios básicos de riego en periodos mayores a un día. El procedimiento de cálculo de la evapotranspiración del cultivo, entonces sería el siguiente: 1.
Identificar
las
etapas
de
desarrollo
del
cultivo,
determinando la duración de cada etapa y seleccionando los valores correspondientes de Kc. 2. Ajustar los valores de Kc seleccionados según la frecuencia de riego o las condiciones climáticas durante cada etapa. 3. Construir la curva del coeficiente del cultivo (permite la determinación de Kc para cualquier etapa durante su período de desarrollo). 4. Calcular ETc como el producto de ETp y Kc. TABLA Nº 4 Valores del coeficiente de cultivo en hortalizas CULTIVO
Kc máximo Remolacha 1,20 Pimiento 1,05 Tomate 1,15 Pepino
1
Ajo Cebolla Zanahoria Lechuga
1 1-1,05 1,05 1
Kc final 0,70-1 0,90 0,700,90 0,750,90 0,70 0,75-1 0,95 0,95
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Col, coliflor 1,05 Calabaza 1 Espárrago 1 Brócoli 1 Apio 0,95 Cebollín 1 Rábanos 0,85 Espinacas 0,95 Vainita 1,05 Fuente: (BRUCE W. – STABLEY V.)
0,95 0.75-0,9 0,25 0,80 0,95 0,90 0,75 0,90 0,95
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CAPÍTULO II
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CAPÍTULO II 2.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO
2.1.1 RIEGO POR ASPERSIÓN
Fig. Nº 7 Riego por aspersión 2.1.1.2 ANTECEDENTES El riego por aspersión es un método que aplicado a los cultivos simula la lluvia en todos los aspectos, con una excepción importante: la lluvia simulada puede controlarse tanto en tiempo como en intensidad; está basado en el principio de suministrar agua bajo presión a través de tuberías normales, de características adecuadas, en sistemas ligeros de acople rápido y con aspersores montados a distancias regulares. Existe una amplia variedad de aspersores diseñados para funcionar
a
diferentes
presiones
y
distancias,
que
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proporcionan diversas características de flujo y distribución, haciendo adaptable al sistema de riego, parecido a la lluvia, a una amplia gama de condiciones agrícola. El riego por aspersión se ha practicado en escala relativamente
pequeña,
a
nivel
mundial,
desde
hace
aproximadamente 50 años. Los aspersores, en la actualidad, se han modificado constantemente, su construcción y rendimiento hidráulico ha mejorado; la tubería ligera y de acoplamiento es ahora más fuerte y menos susceptible a la corrosión; los acoples se fabrican para funcionar en forma más confiable bajo una amplia gama de presiones y las bombas están diseñadas para adaptarse a las características hidráulicas del sistema. Sin embargo, la buena técnica de ingeniería y diseño es un requisito indispensable para obtener óptimos rendimientos. (Manual Técnico de Riego)
2.1.1.3 USOS DEL RIEGO POR ASPERSIÓN • Remplaza al riego de superficie por cuestiones legales ambientales (conservación del ambiente). • El control del polvo y temperatura. • La limpieza del estiércol en los corrales de ganado vacuno.
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• Amplio uso en pastizales para pastoreo y corte. (Manual Técnico de Riego)
2.1.1.4 VENTAJAS DEL SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSIÓN • Controla la temperatura ambiente de los cultivos. • Es útil en la aplicación de fertirriego y fitosanitarios. • Mano de obra no calificada ni muy abundante. • No es necesario nivelar el suelo, a diferencia del riego por superficie. • Se puede utilizar en una gran variedad de suelos y de cultivos. • Mayor eficiencia (60 a 80%) que el riego por superficie. • Mayor posibilidad de mecanizar que el riego por superficie y por goteo. • Menos posibilidad de acumulación de sales en relación al riego por goteo. • Inversión no muy elevada. • Tolera ciertas impurezas en el agua. (Manual Técnico de Riego)
2.1.1.5 DESVENTAJAS DEL RIEGO POR ASPERSIÓN • Inversión inicial, (equipo de bombeo e instalaciones). • Disemina algunas enfermedades. YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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• Dificulta polinización. • Des uniformidad con presencia de vientos fuertes. • No se pueden utilizar aguas salinas sobre el follaje de las plantas sensibles a la sal. (Manual Técnico de Riego)
2.1.1.6 CLASIFICACIÓN DE LOS SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN La clasificación de los sistemas de riego por aspersión depende de la razón para la cual sean clasificados de acuerdo con su portabilidad (Fry y Gray, 1971): • Sistemas de movimiento alto. Uno o más aspersores son operados a un punto fijo en el campo. Después que una deseada cantidad de agua ha sido aplicada, el sistema es dejado de operar y el aspersor (o aspersores) son desplazados hacia otra posición en el campo en donde el sistema es nuevamente puesto en operación. • Sistemas de conjunto fijo (permanentes). Estos sistemas tienen aspersores instalados a través de todo el campo, o uno o más aspersores, controlados manual o automáticamente, son operados simultáneamente.
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• Sistemas de movimiento continuo. El sistema más común de este tipo es el de pivote central en el cual una sola línea lateral de aspersores, comúnmente de 0.4 km de longitud se mueve en círculo al rededor de un punto final (el pivote) a través del cual el agua entra al sistema. (6.9.11)
Fig. Nº 8 Tipos de sistemas de riego por aspersión
2.1.1.7 DISTRIBUCIÓN DEL AGUA BAJO EL RIEGO POR ASPERSIÓN
Condiciones climáticas: • Velocidad del viento: valor absoluto y variación. • Evaporación:
energía
solar,
movimiento
del
aire,
temperatura, humedad, etc.
Condiciones de equipo:
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• Marca y modelo del aspersor, configuración interna, velocidad de rotación, sus variaciones en la fabricación y el espaciamiento de los aspersores y laterales. • El diámetro y configuración de la boquilla. • La altura del elevador del aspersor.
Las condiciones hidráulicas del equipo: • La presión. • El espaciamiento de los laterales entre sí. • Condiciones topográficas. • Efectos aerodinámicos.
2.1.3 COMPONENTES DEL SISTEMA Un equipo de riego por aspersión consta, principalmente, de las siguientes partes: • Grupo (s) de bombeo • Tuberías principales • Tuberías secundarias • Instalaciones Complementarías • Aspersores
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2.1.3.1 GRUPO DE BOMBEO
Fig. Nº 9 Bomba de un sistema de riego por aspersión. Consiste básicamente en un conjunto motor – bomba, de características ajustadas a las necesidades del caudal y presión del equipo a instalarse y que utiliza como fuente de energía cualquier combustible tradicional, que en orden de eficiencia serían: electricidad, gasolina y diesel. En ocasiones se puede prescindir de este componente: cuando la presión necesaria para el funcionamiento correcto del
sistema
proviene
de
desniveles
geodésicos
(geométricos). (Manual Técnico de Riego)
2.1.3.2 TUBERÍAS
2.1.3.2.1 TUBERÍAS PRINCIPALES Son conocidos como tuberías de conducción o transporte. Se caracterizan por ser las de mayor diámetro dentro del YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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sistema y generalmente son las que transportan los mayores caudales y trabajan a mayores presiones. No tienen servicio de aspersores en tránsito, salvo en especiales condiciones, y en instalaciones fijas o semifijas; van enterradas. Las disponibles en el mercado están fabricadas de hierro galvanizado, aluminio, PVC o polietileno flexible. (Manual Técnico de Riego)
2.1.3.2.1 TUBERÍAS SECUNDARIAS Llamadas también tuberías de distribución, constituyen la infraestructura necesaria para una eficaz cobertura del regadío, pues en su mayor parte están compuestas por lo que en riego por aspersión se conoce como laterales, que no son más que las tuberías que están colocadas sobre o bajo la superficie del terreno (dependiendo del tipo de sistema instalado) y que soportan y conectan aspersores. Esta red secundaria está compuesta por tuberías de menor diámetro y son generalmente de aluminio, PVC o polietileno flexible. (Manual Técnico de Riego)
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2.1.3.3
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INSTALACIONES
COMPLEMENTARIAS
Y
ELEMENTOS AUXILIARES Están constituidas por equipos y accesorios que pueden o no incluirse en un sistema de riego. Generalmente son equipos de fertilización, accesorios de conexión, medidores de caudal y presión, etc. (Manual Técnico de Riego)
2.1.3.4 ASPERSORES Son
aparatos
constituidos
de
diversos
materiales,
generalmente metal y plástico, con diferentes características de trabajo y utilizados para distribuir el agua de riego, en forma similar a la lluvia natural, en áreas de cultivo. (Manual Técnico de Riego) 2.1.3.4.1 COMPONENTES DE UN ASPERSOR La mayoría de aspersores constan básicamente de las siguientes partes: • BASE.- Sirven para conectar la tubería de alimentación (elevador) y el cuerpo del aspersor. Está conformada por:
base
propiamente
dicha,
tubo
giratorio,
empaquetaduras, resorte y manga protectora contra la arena.
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• CUERPO.- E s la parte del aspersor por donde fluye el agua para riego. Se compone de: un eje para el martillo, amortiguador para absorber el golpe del martillo y boquillas para distribuir el agua. • MARTILLO.- Cumple la función de pulverizar el chorro de agua. Provocar la rotación del aspersor y mantener el ritmo de trabajo. Se compone de una cuchara en forma de vela y un contrapeso. (Manual Técnico de Riego)
Fig. Nº 10 Componentes de un aspersor.
2.1.3.4.2 DIVISIÓN DE LOS ASPERSORES. AÉREO: Cuando va colocado sobre la tubería que le sirve de soporte a la altura del suelo que precise.
Fig. Nº 11 Aspersor aéreo EMERGENTE: Esta enterrado y se eleva cuando riega. YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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Fig. Nº 12 Aspersor emergente OTRAS CLASIFICACIONES. Por su presión de trabajo: TABLA Nº 5 Aspersores por su presión de trabajo
BAJA PRESIÓN MEDIA PRESIÓN ALTA PRESIÓN
kg/cm2
Radio medio en m.
1,5-2
10-14
2,5-4
10-16
5-6,5
16-20
7o más Fuente: (6.2.11)
30-50
CAÑONES
Por su tamaño de la zona a regar: Gama residencial: Aplicaciones:
Jardines
comunidades
de
de
propietarios,
viviendas zonas
unifamiliares, de
tamaño
pequeño/mediano. Características: • Alcance de 7 a 12 m. • Presión de trabajo entre 2,5 y 4 bares. YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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• Caudal de 750 a 1500 l/h. • Toma de ½ o ¾. • Válvula antidrenaje incorporada. • Filtro incorporado. (6.2.11) Gama comercial industrial: Aplicaciones:
Comunidades
de
viviendas,
complejos
residenciales,
parques
públicos,
complejos
deportivos,
fábricas, hoteles, zonas de tamaño mediano/grande. Características: • Alcance de 12 a 18 m. • Presión de trabajo entre 3 y 5 bares. • Caudales de 1.500 a 3.500 l/h. • Toma de ¾” a 1". • Válvula antidrenaje incorporada. • Filtro incorporado. • Con o sin válvula incorporada. (6.2.11) Gama de gran alcance: Aplicaciones: Grandes parques públicos, campos de fútbol, rugby, hipódromos, campos de golf, grandes zonas verdes. Características: YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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• Alcance de 18 a 30 m. • Presión de trabajo entre 4,5 y 7 bares. • Caudales de 3.500 a 10.000 l/h. • Toma de1" a 1 ½". • Con válvula automática incorporada. (6.2.11)
TABLA Nº 6 INFORMACIÓN PRÁCTICA DE ASPERSORES CONVENCIONALES. Aspersores Normal Caudal de consumo para 1,4 360° Presión de 2,5 funcionamiento Radio de alcance 10,0 Separación entre 10,0 aspersores Separación entre 15,0 líneas Tiempos medios 20-30 de riego Fuente: (6.2.11)
Bajo consumo m3/h
0,5
Atm
2,5
M
5-7
M
7
M
10
min/día
20-30
De acuerdo a las diferentes características de trabajo, los aspersores tienen 8 divisiones:
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• DIVISIÓN 1.- Aspersores de Chorro Bajo de 4º a 7º de ángulo, su arbóreo; y, Aspersores de Chorro Alto de 21º a 30º de ángulo su arbóreo. • DIVISIÓN 2.- Aspersores de círculo completo y Aspersores sectoriales (60% del completo). • DIVISIÓN 3.- Aspersores de Corona y Aspersores de Puente. • DIVISIÓN
4.-
Aspersores
de
Cuchara
(presiones
normales) y Aspersores de triángulo (presiones bajas). • DIVISIÓN 5.- Aspersores con boquillas de Corta Distancia
y
Aspersores
con
Boquillas
de
Larga
Distancia. • DIVISIÓN 6.- Aspersores de Conexiones Hembras y Aspersores de Conexiones Machos. • DIVISIÓN 7.- Aspersores con el Martillo en la Boquilla Grande y aspersores con el Martillo en la Boquilla Pequeña. • DIVISIÓN 8.- Aspersores con Reguladores Automáticos de Flujo (caudal constante) y Aspersores de Alas o Turbina. (Manual Técnico de Riego)
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2.1.3.4.3 CONDICIONES LIMITANTES EN EL TRABAJO DE LOS ASPERSORES • Ángulo del chorro condicionado a la altura del cultivo. • Tiene que regar círculos o parte de un círculo. • Tiene que regar áreas rectangulares mediante círculos, por lo tanto hay espacios no cubiertos. • Tiene límites de tolerancia a la presión. • Debe
funcionar,
en
ocasiones,
en
temperaturas
extremas. • Tiene que regar con gotas finas. (Manual Técnico de Riego)
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CAPÍTULO III
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CAPÍTULOIII DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO 3.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DEL ÁREA 3.1.1 UBICACIÓN • País: Ecuador • Provincia: Azuay • Cantón: Cuenca • Parroquia: Yanuncay MAPA ECUADOR
MAPA CUENCA
PARROQUIA YANUNCAY
Fuente: (6.2.10)
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3.1.2 GRÁFICO DEL LEVENTAMIENTO TOPOGRÁFICO ANEXOS (Lámina 1/4) 3.2 EVALUACION DEL SISTEMA ACTUAL El sistema actual del área de hortalizas en la Facultad de Ciencias Agropecuarias está constituido por: FUENTE DE AGUA.- Río Tarqui, que es un lindero de los predios de la Facultad de Ciencias Agropecuarias. GRUPO DE BOMBEO.- Conformado por una bomba de 7.5 HP, eléctrica, de 340 V. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN. – Conformado por tuberías de PVC de 63 mm de diámetro, con un total 260.45 m de la misma, a una distancia desde el área de cultivo a la bomba de 57.5 m. La tubería de 63 mm está ubicada en la parte inferior del área de cultivo, en la cual se encuentran instalados, 3 sistemas de acoples rápidos, que actúan como distribuidores secundarios. El riego de parcelas se realiza mediante la conexión de mangueras de polietileno de 25 mm a los acoples rápidos. Existe un reservorio en la parte alta de la Facultad, este es alimentado a través de la bomba, desde el río, es de cemento y está dividido en dos segmentos iguales, con tubería de 90 mm para la entrada y salida de agua, su volumen es de 50.20 m³.
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La presión que tenemos por diferencia de cotas entre el reservorio y el área de hortalizas es la siguiente: CONCEPTO ALTÍMETRO Diferencia de Desnivel cotas Río 2545 0 - 5 Bomba
2550
† 05
Vía 2550 † 05 Reservorio 2585 † 40 Fuente: Carlos Bacacela, Kleber Bustamante
- 5 † 35
Tenemos una presión de 35 m de columna de agua (3.5 atmósferas), disponibles para el sistemas de riego, cuando la bomba no funcione. 3.3 DISEÑO Y MATERIALES REQUERIDOS Para el diseño de riego se han tomado en cuenta diferentes factores, tales como la topografía y el área del terreno, evaluación del sistema actual, el cultivo a realizarse, etc.; pero la más importante el ahorro y dotación de agua para las hortalizas, además de la mano de obra, especialmente para los estudiantes. ÁREA DEL TERRENO: 3160.99 m² USO ACTUAL: Cultivo de Hortalizas TIPO DE SUELO: Por las características que presentan, como dureza al momento de secarse, coloración y formar una cinta cuando está húmedo, podemos decir que la mayor parte del terreno es arcilloso. YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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PENDIENTE: Las pendientes de este terreno están en el rango de 5-12%. Apto para labores de mecanización agrícola. DATOS CLIMATOLÓGICOS ZONA Temperatura:
Max.19º Min.10°
Nubosidad:
83%
Visibilidad:
9.9km 6:35pm
Ocaso:
Fuente: (6.2.10) PROPIETARIO DEL TERRENO: Universidad de Cuenca, Facultad de Ciencias Agropecuarias. ABASTECIEMIENTO DE AGUA: Río Tarqui, a través de un grupo de bombeo, no tendría costo. SISTEMAS DE CAMINOS: Existen caminos tentativos para el cultivo de hortalizas ya determinados, podemos observar en los anexos lámina 2/4. OPERADORES DEL SISTEMA DE RIEGO: Estudiantes de quinto año de la escuela de Ingeniería Agronómica. Tomando
en
cuenta
lo
antes
mencionado,
hemos
determinado que para esta área el sistema de riego que se debe utilizar es por Aspersión usando acoples rápidos, en los cuales serán colocados los aspersores al momento de realizar el riego, la razón de que este sea un sistema móvil es YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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para evitar que sean robados y facilitar el manejo a los operadores. 3.3.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO • CAUDAL: El caudal de ingreso a la tubería es de 15 m³/h, proveniente del agua del río Tarqui, con la bomba de 7.5 HP.
Fig. Nº 14 Fuente de agua para el sistema de riego. • LLAVE: Estará colocada en la tubería principal, a 15 m de la tubería secundaria, de tal manera que se abra o cierre de acuerdo a las necesidades de los operadores y el sistema. • VENTURY: Se localizará a 15 m de los aspersores, utilizará un cabezal, para fertilización al momento que los cultivos lo requieran, también éste será móvil, para evitar robos. • TUBERÍA: La tubería principal será de 63 mm de PVC, las secundarias será de 32 mm también de PVC. La YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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tubería de 63 mm atravesará el terreno de forma longitudinal, colocada en el centro y la otra de 32mm lo hará de la
misma forma partiendo de la tubería de
63mm en forma perpendicular. Esta estará enterrada a 0.60m
de
profundidad,
para
evitar
su
deterioro,
especialmente por labores culturales en los cultivos.
Fig. N° 15 colocación de la tubería • MANÓMETRO: Se lo colocará en la tubería principal a 7.5 m del sistema de riego por aspersión, este nos permitirá monitorear constantemente la presión y así evitar
inconvenientes
en
el
funcionamiento
especialmente de los aspersores.
Fig. N°16 manómetro de glicerina YÉSSICA NAULA M. CRISTINA SIMBAINA G.
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• ASPERSORES 5022 NAAM: Estarán colocados cada 15 m en las tuberías secundarias en los acoples rápidos, su diámetro para riego es de 18 m y puede alcanzar hasta los 20 m, tratándose entonces de un sistema móvil. Cada aspersor consume 800 l/h ó 0.8 m³/h por los 14 que se utilizarán
tenemos un total de 11.2 m³/h para
riego.
15m 15m
Fig. N°17 Distribución de aspersores • PRECIPITACIÓN DE LOS ASPERSORES: La literatura señala que para suelos arcillosos la precipitación debe estar en un rango