Esequiel R. Jiménez Espinosa¹ y Miguel Domínguez González²

1 MSc, Aspirante a Investigador, Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje (IIRD), Ave. Camilo Cienfuegos y Calle 27, Apdo. Postal 6090. Habana 6, Cuba, E-mail: esequiel@iird.cu

2 Dr .C., Investigador titular, Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje.

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RESUMEN. En el presente trabajo se caracteriza el emisor de tipo ROTATOR D3000 de la NELSON IRRIGATION3. Se explica el procedimiento para realizar las evaluaciones a 1 y 2 m de altura a modo comparativo y con tres diámetros de boquillas diferentes, donde se determina la intensidad de aplicación de agua (I_a) y diámetro de cobertura efectivo (D_e), además de analizar el patrón de distribución mediante mapas. Como resultado se tiene el menor valor de Ia (7,26 mm/h) y mayor valor de D_e (15,3 m) a 2 m de altura con respecto al suelo. Se concluyó que la altura de colocación del ROTATOR NELSON R3000 influye significativamente en el diámetro de cobertura y la intensidad de aplicación. En cuanto al patrón de distribución se observó la misma tendencia de distribución triangular, siendo esta la mejor en condiciones de solapamiento.

Palabras clave: patrón de distribución, diámetro de cobertura, curva de distribución.

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ABSTRACT. In the present article is characterized the ROTATOR D3000 emitter of the NELSON IRRIGATION. The procedure to carry out the a comparative evaluation from height 1 and 2 m using also three diameters of different nozzles is explained, intensity of water application (I_a) and effective covering diameter (D_e) are determined, besides the distribution pattern by means of maps is analyzed. As a result was obtained the smallest value of I_a (7,26 mm/h) and highest value of D_e (15,3 m) using 2 m height for over the floor. It was concluded that ROTATOR NELSON R3000 placement height influences significantly on the covering diameter and the application intensity. As for the distribution pattern the same trend of triangular distribution was observed, being this the best under overlap conditions.

Keywords: distribution pattern, covering diameter, curves of distribution.

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INTRODUCCIÓN

En los últimos 10 años se ha generalizado en el mundo la utilización de las boquillas de baja presión, que trabajan entre 100 y 180 kPa, lo cual significa un ahorro considerable de energía (González, 2004).
El ROTATORTM R3000 es el aspersor para pivotes más popular del mundo. Presenta un concepto de accionamiento exclusivo y una simplicidad de diseño con una sola parte móvil (Nelson Irrigation Corporation b).
Es un emisor de baja presión que se esta utilizando considerablemente en las máquinas de riego de pivote central de las empresas agrícolas del país. Pero no existe ningún criterio técnico que soporte la introducción de estos emisores, solamente las suministradas por el fabricante.
En estudios realizados anteriormente se ha utilizado el patrón de distribución es en forma de anillos coincidiendo en los resultados Miranda (1993); Kincaid (1996), Veronez et al (1997) y Salvador (1999).
El riego con emisores de última tecnología es un tema novedoso en Cuba, por lo que el objetivo de este trabajo es determinar algunas características operacionales del emisor ROTATORTM R3000, explicando el procedimiento para realizar las evaluaciones a 1 y 2 m de altura a modo comparativo y con tres diámetros de boquillas diferentes, donde se determina la intensidad de aplicación de agua (I_a) y diámetro de cobertura efectivo (D_e), además de analizar el patrón de distribución mediante mapas.

MATERIALES Y MÉTODOS

El emisor R3000 ROTATORTM se basa en el giro a lenta velocidad del plato debido a un freno que posee debajo del mismo. Esto hace que necesite una operación de presión superior a otros emisores de baja presión (González, 2004).
Este modelo posee una estructura que se subdivide en varias partes lo que hace fácil su manipulación (ver Figura 1). Según el fabricante (Nelson Irrigation Corporation c) los platos del Rotator R3000 fueron específicamente diseñados para brindar un alto rendimiento. El plato deflector es del tipo D6-12º (Red Plate) (Figura1).

FIGURA 1. Cuerpo del emisor Rotator R3000 y el plato utilizado en las evaluaciones.

Los ensayos se llevaron a cabo en el laboratorio hidráulico del Instituto de Investigaciones de Riego y Denaje (IIRD), sito en Ciudad de La Habana. Fue evaluado con las boquillas No. 15 (Ø2,9 mm), No. 22 (Ø 4,3 mm) y No. 35 (Ø6,9 mm) (Nelson Irrigation Corporation a). La presión de trabajo nominal fue de 200 kPa y las alturas de colocación fueron de 1 y 2 m respecto al suelo.
Los colectores y las instalaciones hidráulicas fueron colocados a cobertura completa, con una distancia entre colectores de 1 m, en condiciones de viento casi nulo (0,91 m/s), siguiendo las indicaciones de la ISO 8026 (2001).
A cada evaluación se le realizó el cálculo de la intensidad de aplicación (Ia) en mm/h, definida como:

                                                                                                        (1)

Donde:
V-volumen recogido en cada colector, m³;
A-área de recepción del colector, m²;
t-duración del ensayo, h.

Se determinó el alcance efectivo del emisor en diferentes condiciones ya planteadas anteriormente y el patrón de distribución de agua.
Cito sobre la base del Informe de Etapa 2 del proyecto 22-18 que para determinar los parámetros planteados en este artículo no fue necesario colocar los colectores en forma radial.
Los resultados fueron procesados en el tabulador electrónico Microsoft Excel y en el programa SURFER.
A la matriz conformada con los resultados obtenidos de cada variante, se le realizó la prueba t de student con un nivel de significación del 5%
(α=0,05) utilizando como herramienta el programa estadístico Statgraphics Plus 5.1.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En la Tabla 1 se puede apreciar que a 2 m de altura de colocación del emisor aumenta el diámetro de cobertura efectivo con las tres boquillas utilizadas, siendo el valor medio un 15% mayor que a 1 m, no ocurriendo así con la intensidad de agua aplicada (Tabla 2) donde el valor medio a 2 m de altura es un 17% menor que a un 1m.

TABLA 1. Diámetro de cobertura efectivo, D_e (m), a diferentes alturas a presión nominal (200 kPa)

TABLA 2. Intensidades de agua aplicada, I_a (mm/h), a diferentes alturas a presión nominal (200 kPa)

Se puede observar en la Figura 2 (A, B C) que el emisor Rotator R3000 aplica los mayores volúmenes de agua en los primeros 4 m y luego sigue decayendo a medida que aumenta la distancia. Esto explica el comportamiento del gráfico de tendencia de la Figura 3, donde responde a una distribución de tipo triangular a 1 y 2 m de altura. Con esta distribución se logran los mejores valores de coeficiente de uniformidad cuando se solapan. Ejemplo de ello son los estudios realizados por Salvador (1999) y Faci (2001) en las diferencias en el reparto de agua con emisores tipo Spray y Rotator en condiciones aisladas, donde solapando las distribuciones de agua aplicada por dichos emisores a 3 m obtuvieron una uniformidad elevada para los dos tipos de boquilla (97% para el spray y 99% para el rotator).
Los patrones de distribución de agua son similares en cada una de las evaluaciones realizadas en forma de un cono allanado. En la Figura 2 D se puede apreciar el resultado de una de las pruebas realizadas. El Patrón de distribución de agua es en forma cónica, correspondiendo con el patrón triangular, que es la mejor distribución comparada con la elíptica y la de anillos que tienen otros emisores de ultima tecnología.
Los valores de las medias a dos alturas de las Tablas 1 y 2 se introdujeron en el programa estadístico Statgraphics Plus 5.1, realizándose la prueba t de student (α=0,05) y al ser comparadas mostraron diferencias significativas.

FIGURA 2. Distribución de agua del emisor ROTATOR R3000 a presión nominal (200 kPa) ubicado a 1 y 2 m de altura. A): boquilla No. 15 (ø 2.9 mm), B): boquilla No. 22 (ø 4.3 mm), C): boquilla No. 35 (ø 6.9 mm) y D): Patrón de distribución del ROTATOR R3000 No. 35 a 2 m de altura.

FIGURA 3. Distribución triangular del emisor Rotator R3000 a 1 y 2 m de altura.

CONCLUSIONES

• El emisor ROTATOR R3000 aumentó su alcance de 13,3 m a 15,3 m, con el aumento de la altura respecto al suelo de 1m a 2 m, y de 12 m a 18 m con el aumento del diametro de boquilla de 2,9 mm a 6,9 mm.
• Su intensidad de aplicación disminuyó de 8,71 mm/h a 7,76 mm/h, con el aumento de la altura respecto al suelo de 1 m a 2 m, no ocurriendo así con el aumento del diámetro de la boquilla (de 2,9 mm a 6,9 mm), donde dicha intensidad aumentó de 4,31 mm/h a 13,3 mm/h.
• El Patrón de distribución de agua es en forma cónica, correspondiendo con el patrón triangular, que es la mejor distribución comparada con la elíptica y la de anillos que tienen otros emisores de ultima tecnología.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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GONZÁLEZ BAUCELLS, P.: Manual para el diseño y operación de maquinas de pivote central, Ed. IIRD, Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje, La Habana, Cuba, 2004.

ISO 8026.: Agricultural Irrigation Equipment-Sprayers-General Requirement and Test Methods, 2000.

JIMENEZ, E.: Mejoramiento del uso y explotación de los difusores de baja presión y bajantes en las Máquinas de Riego por Aspersión, 28pp., Informe de etapa #2 de Proyecto, 2005, código 22-18, Instituto de Investigaciones de Riego y Drenaje (IIRD), La Habana, Cuba,

KINCAID, D. C.: Sprinkler Pattern Analysis for Center Pivot Irrigation, Irrigation. Business and Technology: 4(4):14-15, 1996.

MIRANDA, F. R.: Influência da Altura de Instalacão, do Diâmetro do Bocal e do Tipo de Placa Deflectora de um Aspersor Fixo sobre suas Caracteristicas de Operacão, 67pp., Defesa de Tese, (Mestrado em Engenharia Agrícola), Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, Brasil, 1993.

NELSON IRRIGATION CORPORATION: Nelson 3TN Nozzle System (a), Nelson Irrigation Corporation, 2008a.

NELSON IRRIGATION CORPORATION: Rotator R3000 Nelson para Pivotes (b), Nelson Irrigation Corporation, 2008b.

NELSON IRRIGATION CORPORATION: Rendimiento del Rotator R3000 (c), Nelson Irrigation Corporation, 2008c.

SALVADOR, E. R.: Estudio comparativo de boquillas rotator y spray para maquinas de riego por aspersión, 65pp, Trabajo de diploma (en opción al titulo de Ingeniero Técnico de Explotaciones Agropecuarias), Universidad de Castilla,-La Mancha, España, 1999.

VERONEZ, D. S.A.; R.M. MOTA; M.E. CHARTUNI; P.F. FALCO; S.A. ALVES: “Desenvolvimento e caracterizcão de um aspersor fixo equipado com placa deflectora estriada com movimento rotativo”, Engenharia na Agricultura: Irrigacão e Drenagem, 6(10): 1-17, Viçosa, MG, Brasil, 1997.

Recibido10/04/08, aprobado 07/05/09, trabajo 26/09, nota técnica.

3 La mención de marcas comerciales de los equipos, instrumentos o materiales específicos obedece únicamente a propósitos de identificación, no existiendo ningún compromiso promocional con relación a los mismos por la dirección de la revista, la que tampoco se responsabiliza con los criterios emitidos con relación a productos de determinada firma comercial.