Fertirriego en invernaderos: Un sistema económico






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Los productores hortícolas mexicanos demandan equipos de fertirriego más económicos. Un sistema diseñado por profesionales de la Universidad Autónoma de Chapingo viene a reemplazar a los métodos ya existentes y su principal gracia es su precio, un 70% menor que los sistemas tradicionales.

México se está llenando de invernaderos. La superficie bajo plástico ha aumentado vertiginosamente en los últimos quince años. En 1990 existían sólo 50 hectáreas de invernaderos, en 1999 la cifra llegaba a 600 ha, en 2001 eran 950 ha, en 2004 la suma alcanzaba las 2.200 ha y hoy llegan a 3.000 ha. Los horticultores mexicanos demandan equipos de fertirriego más económicos que los tradicionales Dosatron y Venturi. Ante esta necesidad, el doctor Federico Hahn y Francisco Pérez, expertos de la Universidad Autónoma de Chapingo, México, idearon un sistema económico de fertirriego, que fue presentado en el VII Congreso Latinoamericano y del Caribe de Ingeniería Agrícola, evento organizado por la Facultad de Ingeniería Civil Agrícola de la Universidad de Concepción, que se desarrolló entre el 9 y 12 de mayo en Chillán.
 

Así funciona el sistema

¿Quién controla?: Un programador lógico programable (PLC) controla la frecuencia de riego, la dosificación y la inyección de los fertilizantes, a través de las señales recibidas de los diferentes sensores y de la propia programación.

Activación del sistema: Al enviar la señal de activación al PLC, durante el primer minuto los motores de agitación (a, b y c) de los estanques de fertilización iniciarán la homogeneización de la mezcla. A los 30 segundos se activa la bomba de riego. Cuando la presión en el sistema se estabilice después de prender la bomba de riego (10 segundos), se envía la señal de apertura a las válvulas de la unidad que corresponda fertirrigar (1, 2, 3 o 4). Se cuentan con 12 entradas y 12 salidas individuales.

Se activan las válvulas…: Tras un retraso de 20 segundos respecto a la marcha de la bomba de riego, se activarán las válvulas de dosificación (a, b y c). Éstas operarán hasta que la tubería de dosificación se llene en 10 segundos, lo que será detectado por un sensor de nivel que desactivará las válvulas. La señal del sensor de nivel, será adquirida por el PLC y cerrará la válvula B. Al mismo tiempo se abrirán las válvulas C y D.  La solución fertilizante en el tubo es desplazada en cinco segundos.

Image Tras esta temporización, se cierra la válvula C y se abre la A, desviando de esta manera el caudal de riego de regreso a la cisterna. Mientras tanto, el agua que está en el tubo de dosificación descenderá por gravedad, ya que está por encima del nivel de descarga de los goteros en un tiempo aproximado de 8 segundos.

Un sensor de presión instalado en la base de la válvula D indicará cuándo el tubo de dosificación está descargado, cerrándose D. Se manda la señal al PLC y tras un retraso de 2 segundos, se abre B y se cierra A, al mismo tiempo. Este ciclo, tiene una duración aproximada de 25 segundos y se repite el número de veces que sea necesario de acuerdo al requerimiento nutricional del cultivo. En cada ciclo, se incorpora a la línea de riego 2,5 l de la solución fertilizante. En cada riego, se deben incorporar aproximadamente 40 litros de la solución nutritiva de los estanques al sistema de riego. Esto se consigue en 16 ciclos (6 minutos y 40 segundos), 30 segundos de post-riego, dan un total de 8 minutos por evento de riego.

Monitoreo: Durante el fertirriego, se monitorea el comportamiento del pH y la conductividad eléctrica. Cuando alguno de estos parámetros excede los límites permitidos, se emite una alarma para interrumpir el riego hasta corregir el problema. El ajuste de precisión del fertilizante que debe inyectarse se realizo utilizando dos métodos: temporización y uso de un flotador.


El sistema en terreno

En uno de los ensayos, los especialistas aplicaron fertilizante a los estanques, les agregaron agua y la mezcla fue agitada a 100 rpm. Los tres estanques se prepararon al mismo tiempo, pero el material pesado y el que estaba en el fondo ya no se mezclaba bien. Para recircular el producto y obtener una disolución más rápida los expertos optaron por utilizar tres bombas, cuyo valor es inferior al de los solenoides. Así, el material ya no quedaba suspendido en el fondo del estanque y las piedras se rompían más fácilmente.

La exactitud del sistema depende de que el tubo de 2,5 l sea llenado en forma precisa. Si se necesita dosificar 12 l de fertilizante se requerirá de cuatro pulsos completos de 2.5 l y uno de 2 l. Después del primer pulso que llena el tubo se activa el detector de nivel y se cierra la electroválvula que permite el paso de fertilizante por gravedad. Al abrir la electroválvula C y la válvula motorizada D se cierra la electroválvula B para permitir que el agua empuje al fertilizante a la línea. El tiempo que circula el agua es controlado por un temporizador, que cierra la válvula C y abre la válvula A por 5 segundos, evitando que la bomba se encienda y apague continuamente.

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Los especialistas notaron que si la válvula motorizada se cerraba quedaba llena de agua y la cantidad de fertilizante que podía agregarse no era de 2,5 l. Por ello optaron por dejar abierta la válvula motorizada hasta vaciar el tubo completamente por gravedad. En un principio usaron una electroválvula, pero carecía de la presión suficiente para su buena operación y, se vieron en la necesidad de emplear una válvula que se abriera totalmente para asegurar la descarga del tubo. Ésta se construyó con un motor de 24 V CD que puede girar en cualquier sentido a fin de  abrir y cerrar la válvula.

Una vez terminada esa operación se vuelve a generar el siguiente pulso hasta su fin. El sensor de conductividad eléctrica permite estar visualizar si realmente se aplican bien los pulsos. Sin embargo, no permite controlar el sistema desde la entrada al invernadero, porque el llenado del tubo y la transferencia del fertilizante a la línea de riego en el invernadero, se dan en tiempos diferentes.

Sin embargo, en este ensayo falta llenar el tubo en el último intento a 2 l. Para lograrlo, se optó primero por temporizar la cantidad introducida al tubo, incluido por temporización. La relación para llenar el tubo con uno y dos litros no es lineal (ver cuadro) y allí se puede apreciar que, al reducir la altura a 0,3 m aumenta el tiempo de llenado del tubo a 2 l. En cambio, si la altura aumenta de 1 m, el tiempo de llenado disminuye. Si se puede mantener el estanque con la concentración de la mitad hacia arriba se puede garantizar una buena dosificación por tiempo. El tiempo es proporcional y es el doble para 2 l que para 1 l. Los especialistas emplearon un sensor de nivel que indica cuándo se llega a los 2 l. El sistema es más complejo ya que requiere de un flotador que transmite continuamente la señal al PLC para que éste cierre las válvulas en el momento adecuado.

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El valor óptimo del pH de la solución de riego es entre 6 y 6,5 y el pH de la solución lixiviada debe ser menor a 8,5. El pH del agua de riego se ajusta mediante la inyección de ácido. La zona radicular alcanza valores que provocan la precipitación de fósforo y menor disponibilidad de micro nutrientes cuando el pH del agua lixiviada es más alcalino que 8,5. El ajuste se realiza a través de la relación NH4/NO3 de la solución de riego: si el pH se vuelve demasiado alcalino, se debe aumentar la proporción de NH4 con respecto al NO3 en la solución nutritiva y viceversa. El porcentaje de amonio no debe superar el 20% del total del nitrógeno aportado.

Ventajas: Este equipo es más económico que los Venturi porque no requiere de una bomba grande de succión. Además, cuando se trabaja con más invernaderos es preciso modificar la bomba del Venturi, situación que no ocurre con este sistema. A pesar de tener varios sensores, éstos son económicos y minimizan el costo del equipo.

¿El costo?: El sistema está siendo patentado y su valor comercial se acercará a los US$3.900, un 70% más económico que los sistemas tradicionales.


Artículo publicado en revista Chileriego Edición Nº 26.