Sistemas de Riego, Climatización y Manejo de Suelos en Agricultura de Precisión

1. ¿Qué es y para qué sirve un Cooling System?

Es un sistema que se usa para refrigerar los invernaderos. Consiste en colocar a lo largo de un lateral o frontal del invernadero una pantalla de material poroso que se satura de agua con un equipo de riego. La entrada de aire procedente del exterior (seco y cálido) a través de la pantalla provoca que este aire se convierta en aire frío y húmedo. De esta manera, logramos bajar la temperatura del invernadero.

En este sistema, se utilizan ventiladores interiores para promover la circulación del aire dentro del invernadero, permitiendo distribuir el aire fresco por toda la estructura. Las ventanas cenitales han de estar cerradas. Se necesita mantener el aire fresco dentro del invernadero, evitando que este se mezcle con aire caliente (por corrientes de viento) para que el sistema funcione correctamente.

2. Sistema de Nebulización o Fog System

Es un sistema de refrigeración de los invernaderos. Consiste en crear una capa fina de niebla sobre las plantas con pequeñas partículas de agua que son emitidas por unas boquillas con una presión alta (50-70 bares), pudiendo llegar a emitir gotas con un diámetro ínfimo (0,5-50 micrómetros). Esto permite la bajada de temperatura del invernadero.

Al aplicar esas gotas de agua mediante el sistema de nebulización, parte del calor sensible presente en el aire se utiliza para evaporar el agua, convirtiéndolo en calor latente. Este proceso de evaporación absorbe calor del entorno, lo que tiene un efecto de enfriamiento en el ambiente del invernadero. Por lo tanto, el sistema de nebulización contribuye a transformar el calor sensible en calor latente, ayudando a reducir la temperatura del aire y a mejorar las condiciones de crecimiento para las plantas.

Es importante ventilar el invernadero, lo que favorece la salida y renovación del aire. Las ventanas cenitales han de estar abiertas para permitir la salida del calor latente mediante el proceso de nebulización. Esto se debe a que la nebulización busca transformar el calor sensible en calor latente que luego se expulsa al exterior del invernadero a través de las ventanas cenitales, permitiendo la bajada de temperatura en el interior.

3. Inconvenientes de los Cortavientos Naturales (Setos Vivos)

Reducción de la superficie agrícola útil: El espacio ocupado por los setos vivos y la necesidad de dejar espacio para la circulación de maquinaria puede suponer una pérdida de superficie de hasta un 10%.
Competencia radicular: Las plantas cercanas a los setos compiten con estos por recursos como agua, nutrientes y espacio en el suelo, lo que puede reducir el desarrollo y la producción del cultivo. Se recomienda usar un pase de subsolador, pero la mejor solución es fertilizar y regar el seto al igual que la plantación.
Efecto de sombreado: En este caso, las plantas cercanas compiten por la luz.
Mayor incidencia de enfermedades y plagas: Especialmente plagas criptogámicas debido al aumento de humedad y a la acumulación de insectos en el cortavientos. Esto requiere el uso de tratamientos fitosanitarios (el mismo que el de la plantación).
Delimitación de parcelas más pequeñas: Puede dificultar la mecanización y disminuir el rendimiento efectivo de las máquinas al tener que realizar más vueltas en las parcelas para completar el trabajo.

4. Diferencias entre Pivot y Ranger (Tema 2)

Las diferencias entre un sistema de riego pivotante (pivot) y un sistema de riego lateral de avance frontal (ranger) radican en su diseño, capacidad y funcionamiento.

Diseño y funcionamiento

Pivotante (pivot): En este sistema, la tubería de riego se mueve circularmente con la ayuda de unas torres móviles alrededor de un punto fijo conocido como pivote. Las torres móviles están equipadas con ruedas autopropulsadas que permiten el desplazamiento del sistema. El riego se realiza circularmente.
Lateral de avance frontal (ranger): Este sistema se desplaza de manera frontal a lo largo de la parcela. Este desplazamiento puede ser impulsado por un motor que empuja la tubería hacia delante a medida que el riego progresa por el campo. El riego se realiza rectangularmente.

Capacidades

Pivotante (pivot): La longitud de la tubería puede llegar a los 800 m, pero por encima de 400 m, el coste de energía por las pérdidas de carga en la tubería puede hacer el sistema menos viable. Puede adaptarse a terrenos con cierta pendiente utilizando juntas flexibles en las tuberías. Este sistema es más económico y eficiente en cuanto a energía en superficies pequeñas.
Lateral de avance o frontal: Tiene la capacidad de regar una mayor superficie debido a su regado rectangular. El problema que supone que la toma de agua se desplace con el ala se soluciona con el uso de mangueras de gran diámetro, lo que provoca mayores pérdidas de energía que el sistema anterior. Otro problema es mantener la alineación, lo que se consigue con un diseño más sofisticado, pero más caro.

5. Pluviometría Media Horaria de un Aspersor

La pluviometría media horaria de un aspersor se refiere a la cantidad promedio de agua que se aplica mediante un sistema de riego por aspersión durante una hora, suponiendo una distribución uniforme del agua en el área cubierta por los aspersores. Ayuda a determinar la cantidad de agua que se aplica en un área específica durante un periodo determinado.

Factores que determinan su elección:

Capacidad de infiltración del suelo.
Topografía del terreno.
Tipo de cultivo.
Tipo de aspersor.

6. Fundamento Físico del Riego por Aspersión Antiheladas

El riego por aspersión antiheladas se basa en un principio físico conocido como el calor latente. Cuando el agua aplicada sobre las plantas mediante un sistema de riego por aspersión pasa de estado líquido a sólido, se libera calor latente (el agua cede calor latente cuando se congela), lo que evita que la temperatura de los tejidos vegetales descienda por debajo de 0 ºC.

7. Gestión de Ventanas Cenitales: Nebulización vs. Cooling

Cuando se refrigera un invernadero mediante nebulización, las ventanas cenitales deben estar abiertas para permitir la expulsión del calor latente generado por el proceso. Esto se debe a que la nebulización busca transformar el calor sensible en calor latente, que luego se expulsa al exterior a través de las ventanas cenitales, permitiendo la bajada de temperatura.

Por otro lado, cuando se aplica el sistema de cooling, se necesita mantener el aire fresco dentro del invernadero, por lo que las ventanas han de estar cerradas, evitando que este se mezcle con aire caliente exterior para que el sistema funcione correctamente.

8. Diferencia entre Fracción de Lavado y Requerimiento de Lavado

Fracción de Lavado (FL): Es la proporción de agua aplicada (Dr) que percola por debajo de la zona radicular. Esta agua no es absorbida por las raíces de las plantas y se mueve hacia capas más profundas del suelo.
Requerimiento de Lavado (RL): Es la proporción de agua aplicada (Dr) necesaria para lavar las sales acumuladas en el suelo con el fin de reducir la concentración de sales a un nivel óptimo para el crecimiento y desarrollo de las plantas.

9. Corrección de Suelos Salinos: ¿Inundación Intermitente o Continua?

Continua: El suelo se mantiene saturado de agua durante todo el tiempo que dura el proceso de lavado.
Intermitente: Se deja que el suelo se seque entre dos riegos, por lo cual el flujo de agua será en condiciones de no saturación.

Respondiendo a la pregunta, es mejor la inundación intermitente, pues es más eficiente (lava muchas más sales con menos cantidad de agua).

10. Parámetros del Diseño Hidrológico de un Sistema de Drenaje Subterráneo

El diseño hidrológico implica determinar la distribución y profundidad de los drenajes necesarios para controlar el nivel freático y evitar la saturación, salinización y otros problemas. Parámetros clave:

Propiedades hidrológicas del suelo: Incluyen la conductividad hidráulica (velocidad del movimiento del agua), la porosidad (capacidad de retención) y el espesor de los estratos.
Criterios de drenaje: Condiciones específicas deseadas, como controlar la posición de la capa freática para el crecimiento de cultivos o evitar el ascenso capilar de sales.
Recarga del acuífero: Cantidad de agua que ingresa al acuífero por lluvia, riego o filtraciones profundas.

11. Ventajas e Inconvenientes del Riego por Aspersión

Ventajas:

Adaptabilidad: Adecuado para terrenos con orografías variadas y diferentes permeabilidades.
Sin preparación previa: No requiere nivelación o preparación del suelo como el riego por surcos.
Mínimas pérdidas en distribución: El agua se distribuye a presión por tuberías, maximizando la eficiencia del transporte.

Inconvenientes:

Tamaño de las gotas: Gotas gruesas pueden degradar la estructura del suelo y causar erosión.
Evaporación y deriva: Las gotas finas pueden evaporarse antes de llegar al suelo o ser desviadas por el viento.
Mala uniformidad: Especialmente en áreas con vientos fuertes.
Calidad del agua: Riesgo de obstrucción de emisores y acumulación de minerales.
Costos: Alta inversión inicial y requerimientos energéticos para el bombeo.

12. Efectos de la Instalación de un Cortaviento

Efectos sobre la temperatura:

Durante la noche: Limitan la mezcla de aire frío (en contacto con la planta) con el aire cálido superior, aumentando el riesgo de heladas por irradiación.
Durante el día: En secano, el aire protegido puede estar más cálido. En regadío, la transpiración ayuda a regular este aumento térmico.

Efectos sobre la humedad y evapotranspiración:

Los cortavientos limitan la dispersión del vapor de agua, resultando en un aire más húmedo que disminuye la velocidad de transporte del vapor y, por ende, reduce la evapotranspiración.

14. Estrategias para Mejorar la Uniformidad y Eficiencia en Riego en Superficie

Buena nivelación del suelo.
Consideración de la textura del suelo (los arcillosos retienen mejor el agua).
Uso de curvas de avance y receso paralelas.
Aplicación de grandes caudales de agua para minimizar evaporación.
Medición de parámetros como escorrentía y humedad del suelo.

13. Manejo de Riego por Aspersión con Aguas Salinas (Sodio y Cloro)

La absorción foliar de Cl y Na ocurre principalmente en periodos de alta temperatura y baja humedad relativa (<30%). Estrategias sugeridas:

Momento del riego: Riegos nocturnos cuando los estomas están cerrados.
Velocidad de giro: Usar aspersores con velocidad > 1 r.p.m. para lavar las sales depositadas.
Intensidad de aplicación: Aumentar la intensidad para reducir el tiempo de mojado del follaje.
Altura del aspersor: Colocarlos por debajo de la copa y usar ángulos bajos.
Tamaño de gotas: Preferir gotas grandes que son menos susceptibles a la evaporación y deriva.

15. Sistemas Directos Frente a la Temperatura

Sombreado: Mallas blancas que reflejan la radiación. Cuidado con el ahilamiento.
Pantallas térmicas: Altamente eficientes en la regulación térmica.
Encalado: Aplicación de cal blanca; requiere renovación tras las lluvias.
Refrigeración pasiva: Ventilación lateral y cenital con extractores.
Refrigeración activa: Nebulización (calor latente), microaspersión (más barata pero menos eficiente) y cooling system (requiere estanqueidad).

E) Factores que determinan el Requerimiento de Lavado (RL)

El RL es la proporción de agua de riego que debe atravesar la zona radicular para mantener las sales a un nivel tolerable. Su cuantía depende de:

Salinidad del agua de riego.
Tolerancia del cultivo a las sales.
Sistema de riego empleado.

B) Eficiencia del Riego a Pulsos en Superficie

Consiste en aplicar agua de forma intermitente. Mejora la eficiencia por:

Reducción de pérdidas: Minimiza la escorrentía en pendientes y la percolación profunda en suelos arenosos.
Mayor uniformidad: Permite que el agua se infiltre de forma similar en la cabecera y cola de los surcos.

C) Efectos del Laboreo sobre la Humedad del Suelo

Efecto negativo: El volteo trae suelo húmedo a la superficie, acelerando la evaporación.
Efecto positivo: Rompe la costra facilitando la infiltración de lluvias otoñales. En suelos arcillosos (vérticos), el laboreo superficial tapa grietas evitando la evaporación profunda en verano.

D) Higroscopicidad: Nitrato Amónico vs. Superfosfato

La higroscopicidad es la capacidad de absorber agua atmosférica. El superfosfato es el más higroscópico (90% > 59%).

Consecuencias: Aunque no es tan delicuescente como los nitrogenados, el superfosfato presentará problemas de manejo al aglomerarse y endurecerse, dificultando su almacenamiento y aplicación mecánica.

F) Control de la Clorosis Férrica en Suelos Calcéreos

La vía foliar es poco eficiente para el Hierro (Fe). Se proponen:

Quelatos al suelo: EDDHA-Fe (50-100 g/árbol-año). No usar EDTA en suelos básicos.
Vivianita (Fosfato de hierro): Inyectada al suelo (1-2 kg/árbol).
Sulfato ferroso: Inyectado directamente al tronco del árbol.