Tecnologías disponibles para la realización del riego mecanizado en Cuba (Parte I)
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
largoBarra 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).
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Autor:
MSc. Jeny Pérez
Petitón,
MSc. Ezequiel Jimenez
MSc. Geisy Hernández
Cuello.
Centro de Mecanización Agropecuaria.
Facultad Ciencias Técnicas. Universidad Agraria de la
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