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1 CAPTAÇÃO E MANEJO DE ÁGUA DE CHUVA PARA SUSTENTABILIDADE DE ÁREAS RURAIS E URBANAS TECNOLOGIAS E CONSTRUÇÃO DA CIDADANIA TERESINA, PI, DE 11 A 14 DE JULHO DE 005 DESARROLLO DE IMPLEMENTOS PARA IMPLANTAR TECNOLOGÍAS DE MICROCAPTACIÓN DE AGUA LLUVIA PARA LA PRODUCCIÓN DE PASTOS Y FORRAJES EN CUBA. Ing. Raudel Pérez Del Río UNIVERSIDAD DE CIEGO DE ÁVILA Carretera a Morón, Km. 9 ½ Ciego de Ávila, Cuba. CP: Tel.: 57 0 Fax: pfm_raudel@ingenieria.unica.cu ; raudelrio@yahooo.es 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005 1

2 RESUMEN En el presente trabajo se exponen criterios obtenidos a partir del estudio de las peculiaridades de diferentes sistemas de microcaptación y las características de cultivos de pastos y forrajes empleados en Cuba con el objetivo de diseñar, construir, probar, establecer y difundir una tecnología mecanizada que permita implantar sistemas de microcaptación de agua de lluvia in situ. Se valora el empleo de sistemas de microcaptación de agua de lluvia in situ usados en Brasil, México, Argentina, entre otros, con muy buenos resultados, tanto en pastos como en forrajes, ya sean hierbas, árboles o arbustos. En el trabajo se toman en consideración implementos agrícolas concebidos inicialmente para otras labores pero que pueden ser modificados para configurar la superficie del suelo que permita el aprovechamiento del agua de escurrimiento. Se realiza el cálculo de diseño de algunos dispositivos tomando en cuenta las dimensiones constructivas de los implementos, las dimensiones de las microcaptaciones así como los requerimientos de plantación de los cultivos. 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005

3 INTRODUCCIÓN En Cuba las precipitaciones durante el periodo seco del año no son suficientes para obtener un desarrollo adecuado de la mayor parte de los cultivos. La sequía es uno de los eventos climáticos que más ha afectado al mundo en la segunda mitad de siglo. En Cuba la frecuencia de sequías moderadas y severas se ha multiplicado entre los años 60 y 90, en comparación con los periodos precedentes. Alrededor de un 76 % del territorio cubano está perjudicado por alguno de los procesos conducentes a la desertificación y a la sequía, los cuales están diseminados por once de las catorce provincias del país, esencialmente en el extremo occidental y en la región oriental. La agricultura sufre la sequía más severa de los últimos tiempos lo cual ha provocado afectaciones en la caña, la ganadería, el café, el tabaco, el arroz, el plátano, etc. En Cuba existe un periodo de sequía y uno lluvioso cada uno de 6 meses de duración en el año. Durante el periodo de lluvias el crecimiento de los pastos no se ve afectado por la disponibilidad de agua. Lo contrario ocurre durante el periodo de sequía donde las precipitaciones son alrededor de los 50 a 350 mm en 6 meses. Este valor de las lluvias fue el que hizo pensar en la posibilidad de emplear sistemas de microcaptación de agua lluvia principalmente en pastos y forrajes que permitan ciertos niveles de humedad en el suelo. En el trabajo se logra determinar las dimensiones de los sistemas microcaptación de agua lluvia y de los órganos de trabajo de implementos agrícolas diseños y modificados para esta función en cultivos de pastos y forrajes. Empleando el sistema de microcaptación de agua lluvia de surcos interceptado para el cultivo del King Grass CT-115, para el cultivo del a Leucaena Leucosephala el sistema W y finalmente se valoró la posibilidad del empleo del sistema Guimares Duque en el pasto estrella. 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005 3

4 DESARROLLO Diseño del sistema de captación W para el cultivo de la Leucaena Leucocephala. Figura 1 Modelo W La figura corresponde a un plano perpendicular del suelo en el que se muestran las dimensiones del sistema de microcaptación de agua lluvia del tipo W. Las hileras de plantas se representan con las letras A y B, separadas a 3 m. Dejando una distancia Zp de 0.50 m como zona de protección de las raíces, debido a que el diámetro promedio de las raíces oscila entre 40 y 50cm (según Brewbaker, 1998) Comienza a ejecutar el sistema W, siendo p la profundidad de trabajo con un valor de 0.5 m, debido a que las raíces son profundas llegando a alcanzar hasta 40 cm de profundidad su raíz principal (según Simón, 1998) y h la altura del camellón que queda formado al elevar el suelo desde la profundidad de trabajo hacia el centro de la calle. El centro O de un órgano de trabajo de doble vertedera, se encuentra a una distancia X igual a 0.0 m desde la zona de protección y otra Y de 0.80 m hasta el centro O del implemento, de manera tal que quede conformado el modelo W con dos áreas de captación adyacentes; de un lado, las áreas que forman las rectas AB y BC con la longitud del surco y del otro lado las áreas que forman las rectas ED y DC con la longitud del surco. Para conformar un sistema de microcaptación del tipo W, se debe elevar el suelo desde el centro del órgano de doble vertedera y el segmento BC hacia el centro de la calle, o lo que es lo mismo desplazar el suelo formado por el triángulo OBM y la longitud del surco hacia el espacio que forma el triángulo M O B para que queden formadas las áreas de captación. Para ello se debe tomar una profundidad p que permita trasladar este suelo obteniendo la forma geométrica acorde con la planteada por Anaya, (000) 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005 4

5 Figura Dimensiones del sistema de captación. Las longitudes de las rectas AB y ED, que representan la inclinación de dos de los planos que contienen las áreas menores de captación, dependen de la profundidad p y de la distancia X, y se determina aplicando Pitágoras en el triángulo rectángulo formado como muestra la figura 3. ( 50) + ( 00) = 30.16mm 0. m ED = AB = p + X = 3 El ángulo ϕ representa la inclinación del plano que contiene las áreas menores de captación y se determina: p 50 tgϕ = = = 1.5 X 00 ϕ = arctg1.5 = o Figura 3 Representación gráfica de la inclinación de las áreas menores de captación. El área A 1 debe ser menor o igual que el área A, por tanto la altura h será mayor o igual que la profundidad p, esto se puede demostrar, estableciendo la igualdad entre los triángulos que conforman dichas áreas. (Figura 4) Para demostrar la igualdad de los triángulos Δ OBM y Δ M O C hace el planteamiento siguiente: OBM = MC O, por alternos entre paralelas. OMB = CM O, por opuestos por el vértice. BOM = MO C, por ser ángulos rectos., se 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005 5

6 Por tanto, ΔOBM = ΔMO C por el teorema a.a.a., por tener tres ángulos iguales. Entonces h = p, OM = MO y BM = MC por oponerse a ángulos iguales en triángulos iguales. BC Por tanto: BM = Esto permite que el suelo que se levanta para formar el camellón interno, formado por las dos áreas de captación internas, pueda depositarse sin que en el centro del surco ocurra una acumulación de suelo tal que al conformar el vértice C el suelo excedente ruede por la pendiente BC hasta el centro del surco hecho por el implemento, además de que puede ser arrastrado hacia delante y provocar el atoramiento del mismo. El triángulo formado por la distancia Y, la recta BC y la suma de h+p es rectángulo, (figura 4), por tanto partiendo del teorema de Pitágoras se tiene que: 94 ( BC ) = ( Y ) + ( h + p) BM = = 47cm = 0. 47m ( Y ) + ( h p) BC = + ( 80cm) + ( 5cm 5cm) BC = + BC = 94 cm = 0. 94m Figura 4 Representación gráfica de la altura del camellón y la profundidad del sistema da captación. Después de probada la igualdad de los triángulos regresando a la figura, se calculan los ángulos δ 1 y δ. OM 40cm tg δ = = = 1.6 δ 1 = arctg1.6 = 58º 1 p 5cm AO 0cm tg δ = = = 0.8 δ = arctg0.8 = 39º p 5cm Δ OBM y ΔM O C, 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005 6

7 A continuación mostramos una vista isométrica del prototipo de implemento diseñado tomando el bastidor del cultivador fertilizador F-350. Figura 5. Prototipo de implemento para el sistema de microcaptación de agua lluvia W en cultivo de la Leucaena. Dispositivo seccionador del surco para implantar el sistema de microcaptación de agua lluvia de surcos interceptados en el cultivo del King Grass CT-15. El dispositivo encargado de penetrar hasta el fondo del surco y conformar la barrera debe tener el mismo ángulo φ igual al ángulo ψ de la vertedera en el plano frontal. φ = ψ = 53 0 La altura del órgano Hr está determinada por la profundidad del surco p y la distancia Sb desde el suelo hasta el eje O de la misma. El cual es el que permite el movimiento oscilatorio del dispositivo. Hr = = 543mm La altura total Ht del dispositivo sería la suma de la altura del órgano seccionador del surco más la longitud del seguidor Ls. Ht = = 74mm Figura 6 Dispositivo seccionador del surco. Modificación de un arado de discos para la implantación de el sistema de microcaptación de agua lluvia Guimaraes Duque en el cultivo del Pasto Estrella. Para este cultivo aunque no se realizaron calculo se determino el empleo del un arado de tres discos sustituyendo el tercer disco por una vertedera. 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005 7

8 RESULTADOS Y DISCUSIÓN. El sistema de microcaptación de tipo W se puede construir, debido a que a la profundidad asumida, satisface las necesidades hídricas de la planta, puesto que la profundidad de la raíz principal llega hasta 40 cm, lo permite que teniendo el sistema de captación una profundidad de 0 cm pueda la planta absorber el agua. La zona de protección creada cumple con los requisitos necesarios para que no haya daños en las raíces de la planta, puesto que esta leguminosa posee un diámetro promedio del sistema radicular que oscila entre 40 y 50 cm. Los ángulos formados por la vertical y los camellones del centro y de las orillas, δ 1 y δ tienen valores de 58º y 39º respectivamente, que permiten que el agua al caer en el área de captación llegue hasta las zonas de almacenamiento para su posterior filtración y alimentación de la planta. El dispositivo seccionador del surco presenta las dimensiones necesaria que permiten la configuración de las barreras en los surcos. 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005 8

9 CONCLUSIONES Se establecieron los sistemas de microcaptación mas adecuados a los diferentes cultivos de pastos y forrajes estudiados. Se determinaron las dimensiones que deben los órganos de trabajo de los implementos que serán los encargados de establecer los sistemas de microcaptación de agua lluvia. 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005 9

10 BIBLIOGRAFÍA. 1. Anaya Garduño, M. Microcaptación, Cultivos Anuales y Perennes, México URL disponible en: Barbosa Dos Anjos, J; Teixeira De Lima Brito, L; López Da Silva, M. S; Métodos de captación de agua de lluvia in situ e irrigación. URL disponible en: 3. Brewbaker, J. L. Dr. Una guía útil para los árboles de uso múltiple URL disponible en: 4. De Souza Silva, A; Rocha Porto, E; Barbosa Dos Anjos, J; López Da Silva, María Sonia; Pérez Arana, S. Microcaptación, Cultivos Anuales y Perennes, Brasil. URL disponible en: 5. Marín V, J. Uso de agua y energía para riego en América Latina URL disponible en: 6. Simón, L. Los árboles en la ganadería URL disponible en: 6. Pulinga, B. Mejora de la agricultura de secano URL disponible en: 7. Veenhuizen, R V. Manual de Captación y Aprovechamiento del agua de lluvia. Introducción URL disponible en: 5º Simpósio Brasileiro de Captação e Manejo de Água de Chuva, Teresina, PI, 11-14/07/005 10