Tecnologías disponibles para la realización del riego mecanizado en Cuba (Parte I)
Enviado por Jeny Pérez Petitón
Los diferentes métodos de irrigación presentan impactos diferentes y no se debe asumir que los métodos modernos de riego tendrán menor impacto al medio, ellos pueden aumentar el consumo de energía significativamente y pueden llevar a problemas sociales debido a la reducción del uso de mano de obra en la agricultura (Dougherty y Wallingford, 1995).
Según Jiménez et al. (2011), en Cuba, las principales máquinas que se emplean son:
Máquinas con desplazamiento de un aspersor de gran tamaño o alas piovanas (enrolladores).
Máquinas con desplazamiento de ramales de riego como es el caso de los pivote y los laterales de avance frontal.
Las primeras se usaron en Cuba en gran medida a partir de la década de 1970 y tuvieron buena aceptación por los productores. Las segundas comenzaron a introducirse masivamente en la década de 1990, lo que representó un impacto técnico y económico para el país (Jiménez et al, 2011).
Loaces (2012) reporta que en la década de 1960, comenzaron a llegar a Cuba las primeras máquinas de riego por aspersión, procedentes de la antigua Unión Soviética, las cuales en su momento jugaron un importante papel en el desarrollo agrícola del país, pues técnicamente adelantaron la actividad del riego que hasta ese momento era prácticamente manual. Hay que destacar, que dichas máquinas poseían para la época un alto nivel técnico comparable con el de los países más desarrollados. En la actualidad, algunas de las máquinas se fabrican en Cuba y otras se importan de países que poseen sucursales de marcas prestigiosas a nivel mundial.
Dicho autor plantea que las máquinas que se utilizaron en el país, de manera cronológica son:
1. Instalación de riego por aspersión de largo alcance DDN-100.
2. Instalación de riego por aspersión móvil de largo alcance MPA "Maritza" 45 – 50.
3. Instalación de riego por aspersión de largo alcance (Enrolladores).
4. Máquina de riego por aspersión de alcance medio DDA-100MA.
5. Máquina de riego por aspersión de alcance medio DDA-100MA elevada para el cultivo del plátano.
6. Máquina de riego por aspersión de alcance medio DDA-100MA con Bajantes.
7. Máquina de riego por aspersión de alcance medio DKSH – 64 "VOLZHANKA".
8. Máquina de riego por aspersión eléctrica de alcance medio frontal DNIEPR – DF – 120.
9. Máquinas de riego por aspersión hidráulica de pivote central de alcance medio Hidrotaíno y FREGAT.
10. Máquina de riego por aspersión hidráulica de pivote central de alcance medio FREGAT elevada para el cultivo del plátano.
11. Máquina de riego por aspersión hidráulica de pivote central "FREGAT de baja presión" con boquillas y bajantes.
12. Máquina de riego por aspersión eléctrica frontal de alcance medio EDMF-800 "KUBAN".
13. Máquinas de riego por aspersión eléctrica de pivote central de alcance medio "KUBAN LK1", "SIGMATIC", "VALMONT PS", "CUBANOS – MINAZ" y "HIDROTAÍNO".
14. Máquina de riego por aspersión eléctrica de pivote central de alcance medio "BALLAMA"
15. Máquina de riego por aspersión eléctrica de pivote central de alcance medio "VALLEY".
16. Máquina de riego por aspersión eléctrica de pivote central de alcance medio con fertirrigadores acoplados.
17. Máquinas con desplazamiento de un aspersor de gran tamaño y de alas piovanas. (Enrolladores).
Orígenes del pivote central.
Las máquinas de pivote central se originaron en los Estados Unidos de América. El primer equipo de riego autopropulsado se inventó en 1948, y posteriormente se patentó en 1952 por Frank Zybach en Nebraska (Uribe et al., 2001). Un primer modelo desarrollado de accionamiento hidráulico, fue perfeccionado dando paso a los primeros pivotes, de estructura metálica en las torres, tubería soportada por tensores y ruedas de hierro. La aplicación del riego se realizaba mediante aspersores de impacto, que posteriormente evolucionaron en boquillas difusoras con el desarrollo de los nuevos pivotes (Cárdenas, 2000).
Características de las máquinas de pivote central.
Es un ramal de riego con un extremo fijo, por el que recibe el agua y la energía eléctrica, y otro móvil que describe un círculo girando alrededor del primero, caracterizándose porque se mueve mientras riega. Está formado por una tubería portaemisores que va sustentada sobre torres automotrices, dotadas normalmente de un motor eléctrico y dos ruedas neumáticas. La tubería, que normalmente es de acero galvanizado, sirve de elemento resistente para vencer el vano entre torres juntamente con barras o cables, formando una viga en celosía, dejando normalmente un vano hasta el suelo de unos 3 m, aunque hay variantes que llegan a dejar vanos de más de 5 m para el riego de cultivos leñosos (Tarjuelo, 2005).
En cada torre se encuentra instalado un motor de 0.74 kW (1 hp) ó 1,12 kW (1,5 hp), que transmite el movimiento de las dos ruedas mediante una transmisión cardanica, La velocidad de avance del equipo la regula el Motorreductor de la última torre, haciéndola funcionar a intervalos de tiempo que varían según la velocidad en por ciento fijada en el temporizador, el avance es por impulsos y paradas del motor, cuando no se producen paradas la velocidad es al 100 %. Este porciento se corresponde con una velocidad lineal que varía según marca en un rango de 1,8 m/ min a 3 m/ min en las más largas (Tarjuelo, 1999).
La velocidad de avance del equipo se regula sobre el motor de la última torre, haciéndola funcionar en fracciones de minuto, por lo que el avance es a saltos excepto cuando funciona al 100 % que no para en cuyo caso alcanza una velocidad en el rango de velocidad según Tarjuelo (2005).
Según otros autores está compuesto por los siguientes elementos:
1. Unidad central: es una estructura de acero en forma de pirámide (figura 3), anclada en una base de hormigón, que enlaza la tubería enterrada con la tubería del lateral por medio de un tubo vertical de alimentación que permite el giro del sistema gracias a una junta estanca. En la unidad central se localiza el armario eléctrico, donde se encuentran todos los elementos de funcionamiento y control de la máquina, así como los automatismos y los diferentes dispositivos de seguridad. La alimentación de corriente eléctrica puede llegar por cables enterrados desde la caseta de bombeo o mediante generador colocado en la misma base de la unidad central (Morillo-Velarde, 2001).
Aguas arriba del codo inferior existe una válvula de compuerta, una válvula de retención y un cuello de cisne que conecta con la tubería enterrada así como algunos elementos de control como manómetro (Tarjuelo, 2005).
El codo superior, que puede girar libremente, lleva asociado un colector de anillos rozantes que realiza las conexiones de los cables de alimentación de los motores de las torres y los de seguridad y control con el cuadro de maniobra que va fijo en la estructura pivote, el cual suele recibir la alimentación eléctrica trifásica desde la caseta de bombeo mediante un cable enterrado, aprovechando la misma zanja de la tubería (Tarjuelo, 2005).
Figura 3. Estructura central de la máquina de pivote central
Fuente: Tarjuelo (2005)
2. El lateral de riego: se trata de una tubería de conducción portaemisores, dividida en tramos por una serie de torres cuya separación oscila generalmente entre 34 y 62 m. La longitud total de la máquina suele estar entre 100 y 800 m. Tanto los elementos de cada tramo como las torres deben estar construidos con materiales inalterables (aceros de calidad) y sometidos a tratamientos de galvanizado. La unión entre tramos varía de unas marcas a otras, pero debe ser fuerte, además de permitir la articulación y giro entre tramos para adaptarse a los terrenos ondulados. Al final del pivote se suele disponer un tramo de tubería en voladizo, de longitud variable de 6 a 30 m donde se instala el cañón final, en caso de llevarlo. La tubería portaemisores es simultáneamente tubería de conducción de agua y estructura portante del pivote (Morillo-Velarde, 2001).
3. Las torres: son las unidades motrices del pivote (figura 4). Su estructura triangular sustenta en su vértice superior el tramo de tubería correspondiente y está provista de ruedas motrices en ambos vértices inferiores. Un pequeño motorreductor eléctrico situado en cada torre transmite el giro a las ruedas por medio de transmisiones tipo cardánicas. Encima de cada torre se encuentra una caja eléctrica donde se localizan los mecanismos de conexión a los circuitos de corriente y de maniobra, así como los mecanismos de alineamiento y seguridad (Morillo-Velarde, 2001).
Figura 4. Partes componentes de la torre de la máquina pivote central eléctricas
Fuente: Tarjuelo (2005)
Generalmente la torre más alejada del punto de pivote controla el movimiento de la máquina. El tiempo de rotación mínimo es generalmente entre 14 y 20 h (2 a 3 m/min en la torre final). En cada torre se pueden instalar cajas reductoras para aumentar la velocidad y así reducir el tiempo de rotación a menos de 12 h (4,3 m/min en torre final) lo que es deseable en suelos livianos, arenosos o arcillosos agrietados. Un panel de control regula la velocidad media de la torre más alejada, que actúa como guía para el sistema completo (Uribe et al 2001).
La velocidad media de la torre más alejada actúa como guía para el sistema completo. Esta se hace funcionar a un porcentaje de tiempo, un 100 % produce que la máquina avance a máxima velocidad, mientras que al 50 % de avance, la última torre se mueve a la mitad de la velocidad máxima, puesto que con una velocidad de desplazamiento más lenta se aplica mayor cantidad de agua (Tarjuelo, 1999).
4. Sistema de alineamiento: el alineamiento (figura 5) se realiza de modo automático mediante un sistema que permite avanzar a cada torre alternativamente cuando entre los dos tramos que convergen en la misma forman un ángulo mayor de 15 a 20º (Morillo-Velarde, 2001).
Figura 5. Sistema de alineamiento
Fuente: Morillo-Velarde (2001).
5. Sistema de seguridad: el pivote cuenta con un sistema de seguridad que detiene la máquina siempre que se produce un fallo en el alineamiento por cualquier circunstancia, como puede ser el atasco de una rueda o un obstáculo (Morillo-Velarde, 2001).
6. Automatismos: la instalación de una serie de mecanismos automáticos en las máquinas de riego tipo pivote permite un importante ahorro de mano de obra en las explotaciones.
Los mecanismos automáticos que se instalan con más frecuencia son:
– Arranque del pivote cuando se alcanza una presión determinada a la entrada del pivote.
– Parada del sistema por pérdida de presión.
– Parada del pivote en un lugar prefijado de la parcela.
– Apertura y cierre del cañón final cuando el pivote llega a puntos concretos.
– Apertura y cierre de un número determinado de emisores.
– Apertura y cierre de todos los emisores en el momento deseado.
– Inversión del sentido de la marcha con retardo.
– Parada de todo el sistema.
– Parada del bombeo que permite el avance sin regar.
– Riego en sentido contrario.
– Diferentes tipos de programaciones (Morillo-Velarde, 2001).
7. Emisores: los diferentes tipos de emisores existentes en el mercado se pueden agrupar en las siguientes cuatro categorías:
– Aspersores de impacto de ángulo bajo.
– Toberas rotativas.
– Toberas pulverizadoras o sprays.
– Cañones o pistolas finales.
Para alcanzar una buena uniformidad de distribución, se deben tener en cuenta el tipo de emisor, el espaciamiento entre sí a lo largo del lateral, el tamaño de las boquillas y la presión de funcionamiento. En la actualidad se tiende al empleo de emisores de presión media. También es frecuente la utilización de bajantes que aproximan el emisor al suelo tanto como se quiera (Morillo-Velarde, 2001).
El diámetro de la tubería del lateral es generalmente constante según sea el caudal a transportar, este depende de las necesidades del cultivo y la superficie de riego. Debe ser resistente a la corrosión ya que forma parte de la celosía entre torres. Los diámetros exteriores de tubería más frecuente suelen ser de 411/2" (114,3 mm), 6" (152,4 mm), 65/8" (168,3mm) y 85/8" (219 mm). Las tuberías se fabrican, normalmente, de acero galvanizado interior y exteriormente, aunque también pueden ser de aluminio o acero revestido con pintura epóxica. El espesor de la tubería de acero está comprendido entre 2.5 y 3.3 mm según los diámetros (Loaces, 2012).
8. Motorreductores: estos son fabricados para varios años de servicio, con cargas extremas. Su bajo par de arranque y consumo, los hace muy eficientes. Cuentan con protección para trabajo en ambientes húmedos. Se utilizan de 0.55 kW (0,75 hp) y 0.96 kW (1,3 hp) con reductores de 52:1, 40:1 y 30:1. Los de alta velocidad entregan un tiempo más rápido por revolución del pivote. Ejemplo, un pivote de 400 m con motores de velocidad estándar dará un giro en 16 a 18 h. mientras que con motores de alta velocidad lo hará en 11 a12 h (figura 6) (CUÑAT, 2008), (BAUER, 2010) y (RKD, 2010).
Figura 6. Motorreductor
Fuente: Tarjuelo (2005)
El sistema de transmisión está formado por los diferentes elementos que a continuación se observan en la tabla 1, así como la velocidad que es capaz de transmitir en las máquinas.
Motor eléctrico varias velocidades:
36 rpm (0,6 hp) (0.45 Kw). Vel. = 2,50 m.min-1
44 rpm (0,75 hp) (0.56Kw). Vel. = 3,05 m.min-1
68 rpm (1,5 hp) (1.12Kw). Vel. = 4,72 m.min-1
73 rpm (1,2 hp) (0.90Kw). Vel. = 5,05 m.min-1
Reductores de doble salida con ratio 52:1 eje largo
Barra de transmisión y unión cardan (CUÑAT, 2010), (BAUER, 2010), (RKD, 2010), (CHAMSA, 2010) y (Tarjuelo, 2005).
La transmisión que une el motorreductor con los reductores de rueda es por medio de barras telescópicas con nudos cardánicos en sus dos extremos, que le da una gran viabilidad de funcionamiento. Así mismo van recubiertas con una protección integral que impide que los cultivos se enrollen en la transmisión. También se pueden instalar cardán de aluminio con flector de uretano (RKD, 2010), (BAUER, 2010) y (Tarjuelo, 2005).
El reductor es válido para ambas ruedas con doble salida, relación 30:1, 40:1 y 50: 1 por ejemplo, eje y corona de acero y hierro colado GS y cámara de expansión de aceite (TUSA, 2008), (BAUER, 2010), (RKD, 2010).
Las ruedas estándar de todas la máquinas tienen neumáticos de alta flotación 14,9/13×24 con llanta galvanizada y protección de válvula. El dibujo de los tacos del neumático tiene forma especial para su uso en irrigación. También se pueden instalar neumáticos 16,9 x 24; 12,4/11-38 y otros. (CUÑAT, 2010), (BAUER, 2010) y (RKD, 2010).
Bibliografía.
1. BAUER. Catálogo El nuevo mundo del riego por aspersión. pp 10, 2010.
2. CÁRDENAS L. J. F.; DOMÍNGUEZ G. M; PÉREZ L. R, y ROQUE R. R. DÍAZ C.A. Instructivo técnico de máquinas de pivote central. Riego serie operación de sistemas N1, 2000.
3. CHAMSA, Catálogo Sistemas de PIVOTE, Laterales e hipódromos. Riego integral. pp 2-14, 2010
4. CUÑAT, Instructivo técnico de equipamientos Cuñat. España. pp 23-25, 2008
5. DOUGHERTY, T .C.; HALL, A.W. AND WALLINGFORD, HR. Environmental impact assessment of irrigation and drainage projects. Roma. FAO, Paper Irrigation and Dranage, 107,1995.
6. JIMÉNEZ, E. E. Curso Explotación de Máquinas de Pivote Central Eléctricas. Convenio ALBA. GEM-IAgric, 2011.
7. LOACES, P. O. Mejora de la calidad de rego de las máquinas de pivote central, a partir del ajuste de la velocidad de avance. La Habana, 2012.
8. MORILLO-VELARDE, R.; VELICIA, H., & MARTÍNEZ, J. C. Técnicas de riego en la remolacha azucarera. Valladolid: AIMCRA.pp 21-25, 2001.
9. RKD. Catálogo Sistemas de riego RKD. 2010 Consultado en enero 2014. Disponible en: http://www.rkd.es
10. TARJUELO MARTIN-BENITO J. M. El Riego por Aspersión y su tecnología. 2da Edición MundiPrensa Madrid. Barcelona. México. pp 250-287 y 491, 1999.
11. TARJUELO MARTIN-BENITO J. M. El Riego por Aspersión y su tecnología. 3ra Edición MundiPrensa Madrid. Barcelona. México. pp 239-268, 2005.
12. URIBE H. C., LAGOS L.O, HOLZAPHEL E. PIVOTE CENTRAL Instituto de Investigaciones Agropecuarias INIA . CARILLANCA. pp 01-13, 2001.
Autor:
MSc. Jeny Pérez Petitón,
MSc. Ezequiel Jimenez
MSc. Geisy Hernández Cuello.
Centro de Mecanización Agropecuaria. Facultad Ciencias Técnicas. Universidad Agraria de la Habana.