Bombas hidráulicas: uso eficiente en agricultura

Bombas hidráulicas.

Las bombas hidráulicas no precisan de energía externa al sistema para su funcionamiento.
Según el modelo pueden consumir presión o caudal y el esquema de su montaje es similar al de los Venturi. Las bombas hidráulicas son muy adecuadas para los sistemas de control manual de la solución nutritiva.
Para este caso han de elegirse los modelos de bombas hidráulicas que consumen presión y mantienen una inyección proporcional al caudal del agua circulante.

Disponen de un ajuste mecánico de la dosificación en porcentaje de agua inyectada frente al agua que circula por la bomba.
Cuando la bomba se instala en serie es muy fácil realizar el ajuste. Por ejemplo, si se calibra el dosificador al 1,2 % quiere decir que se inyectan 1,2 litros de solución nutritiva concentrada por cada 99 litros de agua que pasan por la bomba.

Cuando se instala en derivación (by pass) hay que tener en cuenta el porcentaje de caudal derivado de la conducción principal hacia la bomba inyectada.
Si el caudal circulante es de 99 litros hora y se deriva un 18% (18 L hora) entonces al 1,2 % inyectará 0,28 L hora, el 1,2 % de 18 y que resultará ser el 0,29% de 99 litros.

Figura 1. Balsa de riego en explotación agrícola. Fuente: Infoagro

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Bomba inyectora de pistón o membrana

Se utilizan poco en la actualidad debido a que resultan caras de adquisición y de mantenimiento, Las bombas son acondicionadas por motores eléctricos. Su uso está ligado a la necesidad de conseguir altas presiones de inyección y, por lo tanto, a la inyección directa de los abonos a la red de riego.

Generalmente van provistas de un ajuste mecánico que regula la capacidad de inyección y pueden utilizarse en los sistemas de control manual de la solución nutritiva.
Si a este tipo de bombas se les acopla un motor reductor o un variador de frecuencia pueden ser utilizadas entonces en los sistemas de control automático por medición de la conductividad eléctrica.

Bomba inyectora de desplazamiento electromagnético

Son las llamadas bombas de desplazamiento positivo. Son bombas de pistón, el cual, en vez de ser accionado por un motor rotativo, es accionado por un solenoide con desplazamiento lineal.
Son bombas de bajo caudal y trabajan a presiones medias-altas por lo que suelen ser utilizadas para los sistemas de inyección directa.

El ajuste del caudal puede ser manual o acoplando los elementos adecuados, puede automatizarse dicho ajuste.
Las bombas de desplazamiento magnético son muy versátiles y tienen numerosas aplicaciones. Son muy utilizadas en unidades autónomas para el control del pH.

Para realizar una mejor medición del fertirriego vea, Equipos de medición Infoagro

Inyección directa.

El inyector más recomendado es el Venturi. Es económico y de fácil mantenimiento. El ajuste del pH es algo más deficiente que en el caso anterior y la respuesta al control de la conductividad algo más lenta.
No obstante, operando convenientemente, y utilizando el método de la solución nutritiva al 50%, se consiguen ajustes suficientemente precisos.
Resulta significativo tener correctamente dimensionados los caudales de los inyectores.

Figura 2. Invernadero de pepino en Almería (España). Fuente: Infoagro

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Ejemplo práctico

En el caso de que un agricultor dispone de un sector de riego con un caudal instantáneo de 20000 litros por hora y una solución nutritiva 200 veces concentrada, por ejemplo 1 gramo por litro, en solución, y 200 gramos por litro en tanque.

En un sistema de control manual hay que ajustar el caudal de inyección a 100 litros por hora, que sería 200 veces más pequeño, para conseguir la solución nutritiva deseada. Se inyectaría en continuo.
En un sistema de control automático por medición de la conductividad eléctrica el ajuste de la inyección se hace a través de la electroválvula correspondiente por pulsos de apertura y cierre de la misma.

Si se tiene colocado un Venturi con el doble de capacidad necesaria de inyección (200 litros por hora) entonces la electroválvula estará el 50 por ciento del tiempo abierta y el 50 por ciento del tiempo cerrada para conseguir el ajuste de la conductividad de la solución nutritiva.

Para saber más vea, Curso Superior de Hidroponía

Si la capacidad del Venturi es de 400 litros por hora entonces la electroválvula estará abierta el 25 % del tiempo y cerrada el 75 % del tiempo.
Debe de conocerse que si el inyector está sobredimensionado los tiempos de inyección serán muy cortos, las mezclas tardan más tiempo en homogeneizarse y la bondad de las mediciones puede resentirse.

Regulación de Bombas Centrífugas

La regulación de caudal a velocidad variable es la más económica. Con ella adaptamos una bomba centrifuga a unos datos de servicio determinados. Es una de las formas más profusamente adoptada en la práctica, pues el rendimiento apenas sufre modificación al variar la velocidad de funcionamiento.

El motor eléctrico alimentado a frecuencia de red gira a su velocidad nominal. Como la relación entre la potencia consumida y la velocidad es cúbica, esto implica un consumo importante.
Cuando la regulación no sea posible realizarla haciendo variar la velocidad de funcionamiento, se recurre a la adaptación de una bomba centrifuga a un sistema, mediante el recorte del diámetro exterior del impulsor.

Sabemos que la potencia absorbida por una bomba centrifuga varia con la tercera potencia de la relación de las velocidades, mientras que los motores de combustión interna varían su potencia linealmente con la relación de las velocidades. Si en un grupo motobomba por cualquier circunstancia varía la altura que debe vencer la bomba, de forma que su potencia aumenta, la velocidad del motor disminuirá y, como consecuencia, su potencia; la bomba disminuirá su velocidad, llevando consigo una disminución más rápida de la potencia absorbida y provocando automáticamente un aumento de velocidad, del motor y de su potencia.

Al cabo de varias oscilaciones alcanzara el grupo motobomba un punto de funcionamiento en que las potencias absorbidas por la bomba y producidas por el motor serán iguales para una velocidad común.
Si, por el contrario, la variación de altura produce una disminución de la potencia absorbida en el eje de la bomba, la velocidad del motor aumentará y con ella la potencia, lo cual provocara un aumento de velocidad en la bomba y un incremento de la potencia absorbida, que frenara la marcha del motor, e igualmente se establecerá después de varias alternativas un régimen de velocidad común, en donde las potencias absorbidas por la bomba y producidas por el motor serán iguales.

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