Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias

Pérdida de carga y carga de presión en pivotes centrales para el riego de cítricos

ABSTRACT Irrigation of citrus plantations contributes to obtaining profitable harvests and for this, central pivot machines are used, among other techniques. The equations for calculating head loss and pressure head, available for center pivots with full coverage irrigation, do not provide sufficiently accurate results on irrigation machines configured for citrus. The objective of the present study is to develop new mathematical expressions for the calculation of head loss and pressure head in central pivots configured for citrus irrigation. The equations of these two hydraulic parameters are presented, which guarantee sufficient precision, validated by field measurements.

RESUMEN El riego de plantaciones de cítricos contribuye a obtener cosechas rentables y para ello se emplean, entre otras técnicas, las máquinas de pivote central. Las ecuaciones para el cálculo de la pérdida de carga y la carga de presión, disponibles para los pivotes centrales con riego a cobertura completa, no ofrecen resultados suficientemente precisos en las máquinas de riego configuradas para cítricos. El objetivo del presente estudio es desarrollar nuevas expresiones matemáticas para el cálculo de la pérdida de carga y la carga de presión en pivotes centrales configurados para el riego de cítricos. Se presentan las ecuaciones de estos dos parámetros hidráulicos, que garantizan suficiente precisión, validada por mediciones de campo.

Evaluación de factores hidrológicos de la Cuenca Chambas para uso hidroenergético y agropecuario

ABSTRACT The evaluation of hydrological factors in hydrographic basins is essential for the sustainable management of water resources and the detailed planning of productive activities in a given area. The present study was developed in the Chambas River Hydrographic Basin with the objective of evaluating different hydrological factors of the basin and their contribution to the generation of hydropower and the supply of water to the agricultural sector. The methodology used consisted of constructing the flow probability curve, estimating the ecological and equipment flow; as well as evaluate the hydroenergy potential and agricultural use of the water stored in the reservoir. The results demonstrated that the daily river flows adequately adjusted the probability of occurrence using a second-order polynomial model. The turbine flow rate of the Francis turbine is 2,08 m3 s-1 and has an absolute frequency of occurrence of 170 times. The ecological flow of the river determined by the wetted perimeter method was 0.038 m3 s-1. The turbine power with the turbined flow rate of 11.30 m3 s-1 offers higher values in relation to the flow rate of 2.08 m3 s-1; However, this last result responds to the hydrological study carried out in the basin. 39% of the water stored in the reservoir is used for food production.

RESUMEN La evaluación de factores hidrológicos en las cuencas hidrográficas es esencial para la gestión sostenible del recurso hídrico y la planificación detallada de actividades productivas en un área determinada. El presente estudio se desarrolló en la Cuenca Hidrográfica del Río Chambas con el objetivo de evaluar diferentes factores hidrológicos de la cuenca y su contribución en la generación de hidroenergía y el abasto de agua al sector agropecuario. La metodología utilizada consistió en construir la curva de probabilidad de los caudales, estimar el caudal ecológico y de equipamiento; así como evaluar el potencial hidroenergético y el uso agropecuario del agua almacenada en el embalse. Los resultados demostraron que los caudales diarios del rio se ajustaron adecuadamente la probabilidad de ocurrencia mediante un modelo polinómico de segundo orden. El caudal turbinable de la turbina Francis es de 2,08 m3 s-1 y presenta una frecuencia absoluta de ocurrencia de 170 veces. El caudal ecológico del río determinado por el método del perímetro mojado fue de 0,038 m3 s-1. La potencia de la turbina con el caudal turbinado de 11,30 m3 s-1 ofrece valores superiores en relación con el caudal de 2,08 m3 s-1; sin embargo, este último resultado responde al estudio hidrológico realizado en la cuenca. El agua almacenada en el embalse se utiliza en un 39% para la producción de alimentos.

Propiedades físicas y organolépticas de plantas proteicas para la obtención de alimentos alternativos totalmente mezclados

ABSTRACT The growing need for raw materials for animal consumption constitutes a challenge for our country. That is why Cuba has engaged in the search for alternative foods based on the use of protein plants and other fiber and energy carriers. The present investigation was carried out at the Guayabal university farm. With the objective of proposing a technological process to obtain alternative foods completely mixed in the university farm "El Guayabal. The average values obtained in the results of the evaluation of the physical properties after the ingredients are crumbled for the formulation of a fully mixed food, average results of the Tithonia Diversifolia variety 16 with a humidity of 78% can be seen. Sugar cane c 85- 403 with humidity values of 77.99%. The King Grass variety OM-22 had a humidity of 69.68%. The percentage of dry matter of the samples varied between 21.8 and 30.32%.

RESUMEN La necesidad creciente de materias primas para consumo animal, constituye todo un reto para nuestro país. Es por ello que, Cuba se ha enfrascado en la búsqueda de alimentos alternativos basado en el uso de plantas proteicas y otras portadoras de fibra y energía. La presente investigación se realizó en la finca universitaria Guayabal con el objetivo de obtener propiedades físicas y organolépticas de plantas proteicas para la elaboración de alimentos alternativos totalmente mezclados en la finca universitaria “El Guayabal”. Los valores promedios obtenidos en los resultados de la evaluación de las propiedades físicas luego de ser desmenuzados los ingredientes para la formulación de un alimento totalmente mezclado, se aprecian resultados promedio de la Tithonia Diversifolia variedad 16 con una humedad de 78%. La caña de azúcar c 85- 403 con valores de humedad de 77.99 %. El King Grass variedad OM-22 una humedad de 69.68 % El porcentaje de materia seca de las muestras varió entre 21.8 y 30.32%,

Planeamiento agrícola en la preparación de suelo para caña de azúcar en una Empresa Agroindustrial

ABSTRACT The proper management of sugarcane plantations in the country demands the consideration of sustainability principles in the planning and execution of work to achieve the prompt recovery of the crop. This research aims to carry out agricultural planning in the soil preparation for sugar cane under the management conditions of the Antonio Sánchez Agroindustrial Sugar Company (EAA). The soil preparation campaign was considered for an area of 2349,05 ha. The single database, the information from the 1:25 000 Soil Map and the technical-economic plan were used to identify the structure of the company, select the most limiting factors for tillage and identify the preparation blocks and their characteristics, respectively. The results in the characterization of the management conditions indicated a predominance of compaction as the main limiting factor for tillage (66%), light-textured soils (77%) and soil conditions under demolition (49%). The technological alternatives, their variants, operations and labors by management condition were appropriately selected, which corresponded to the agronomic requirements for sustainable soil preparation. The time between labors, the demand and type of equipment to be used, the workload and the need for fuel were satisfactorily identified as part of the agricultural planning; the latter two established on a monthly and annual basis.

RESUMEN El manejo adecuado de las plantaciones de caña de azúcar en el país demanda de la consideración de principios de sostenibilidad en la planificación y ejecución de los trabajos para lograr la pronta recuperación del cultivo. Esta investigación tiene como objetivo realizar el planeamiento agrícola en la preparación de suelo para caña de azúcar en las condiciones de manejo de la Empresa Agroindustrial Azucarera (EAA) Antonio Sánchez. Se consideró la campaña de preparación de suelo para un área de 2349,05 ha. Se utilizó la Base de Datos Única, la información del Mapa de Suelo 1:25 000 y el plan técnico económico para identificar la estructura de la empresa, seleccionar los factores más limitantes para la labranza e identificar los bloques de preparación y sus características, respectivamente. Los resultados en la caracterización de las condiciones de manejo indicaron un predominio de la compactación como principal factor limitante para la labranza (66%), de los suelos de textura ligera (77%) y de las condiciones del terreno sobre demolición (49%). Se seleccionaron adecuadamente las alternativas tecnológicas, sus variantes operacionales y labores por condición de manejo, las cuales se correspondieron con los requerimientos agronómicos para la preparación sostenible de suelo. Se identificó satisfactoriamente como parte del planeamiento agrícola el plazo entre labores, la demanda y tipo de equipamiento a emplear, la carga de trabajo y la necesidad de combustible; estos dos últimos establecidos de forma mensual y anual.

Determinación de la tecnología de biodigestión anaerobia adecuada para un sistema de producción avícola

ABSTRACT This research is aimed to determine the anaerobic bio-digestion technology suitable for a poultry production system, established at the “El Guayabal” University Farm, belonging to the Agrarian University of Havana considering economic, environmental and energy feasibility. To do this, the animal species existing (Leghorn chickens, white-breasted turkeys and free-range chickens) in the scenario are determined, given that these species will contribute sizing the organic waste to the biodigester, the number of animals is also determined, considering the herd movement, which would make it possible to determine the biomass generated daily for the purpose of establish the of the appropriate biodigester technology and know the behavior of the economic and energy parameters. Among the main results obtained, it was evident that the installation of a tubular polyethylene biodigester is more feasible than the installation of a fixed dome biodigester, meaning an economic saving of 21 418.1 peso due to technology selection; the necessary volume of this technology must be 22 m3, making it possible to produce 11.6 kg/day of biofertilizers, which represents a daily economic contribution of 145 peso/day (5.8 USD/day), constituting an added value, in addition to the energy and economic benefits to be obtained. Furthermore, with the introduction of the selected anaerobic bio-digestion technology it is possible to generate electrical energy for lighting, heating and the extraction of humid air, which requires the acquisition of a 2 kW biogas generator.

RESUMEN La presente investigación tiene como objetivo determinar la tecnología de biodigestión anaerobia adecuada a introducir en un sistema de producción avícola, para producir biogás y biofertilizantes, en la Granja Universitaria “El Guayabal”, perteneciente a la Universidad Agraria de la Habana, teniendo en cuenta la factibilidad económica, ambiental y energética. Para ello se determinan las especies animales existentes (gallinas Leghorn, pavos de pecho blanco y gallinas camperas) en el escenario, dado que estas especies aportarán los residuos orgánicos hacia el biodigestor, también se determina la cantidad de animales, considerándose el movimiento de rebaño, lo cual posibilitaría determinar la biomasa generada diariamente con el propósito de establecer el dimensionamiento de la tecnología de biodigestor adecuada y conocer el comportamiento de los parámetros económicos y energéticos. Entre los principales resultados obtenidos, se evidenció que la instalación de un biodigestor tubular de polietileno resulta más factible que la instalación de un biodigestor de cúpula fija, significando un ahorro económico de 21 418,1 peso por concepto de selección de la tecnología; el volumen necesario de esta tecnología debe ser de 22 m3, siendo posible producir 11,6 kg/día de biofertilizantes, que representan un aporte económico diario de 145 peso/día (5.8 USD/día) constituyendo un valor agregado, unido a los beneficios energéticos y económicos a obtener. Por otro lado, con la introducción de la tecnología de biodigestión anaerobia seleccionada es posible generar energía eléctrica para luminarias, la calefacción y la extracción de aire húmedo, para lo que se requiere de la adquisición de un generador de biogás de 2 kW de potencia.

Factibilidad de la introducción de la energía solar en un sistema de producción avícola

ABSTRACT The present research was developed in the poultry production system of the “El Guayabal” University Farm; its objective was to determine the feasibility of the introduction of solar energy (photovoltaic and thermal) under the conditions of the aforementioned scenario. In the study, the theoretical-methodological foundations oriented towards the two renewable energy sources addressed in the research (solar photovoltaic and solar thermal) were considered. Among the main results obtained, it was evident that from the energy-productive diagnosis of the poultry production system under study, it was determined that the installation of a hybrid system composed of an isolated photovoltaic system made up of 160 photovoltaic panels and a solar heater, which could cover of the energy demand; in addition, it was determined that the installation of a solar dryer is not appropriate; because drying or dehydration of agricultural production is not required to feed established poultry species.

RESUMEN La presente investigación se desarrolló en el sistema de producción avícola de la Granja Universitaria “El Guayabal”, el objetivo de la misma consistió en determinar la factibilidad de la introducción de la energía solar (fotovoltaica y térmica) en las condiciones del escenario antes mencionado, en el estudio se consideraron los fundamentos teórico-metodológicos orientados en las dos fuentes renovables de energía abordadas en la investigación (solar fotovoltaica y solar térmica) entre los principales resultados obtenidos se evidenció que a partir del diagnóstico energético-productivo del sistema de producción avícola objeto de estudio, se determinó que la instalación de un sistema híbrido compuesto por un sistema fotovoltaico aislado conformado por 160 paneles fotovoltaicos y un calentador solar, con lo cual podría cubrirse la demanda energética de dicho escenario; además se determinó que la instalación de un secador solar no procede; debido a que no se requiere del secado o deshidratación de producciones agrícolas para la alimentación de las especies avícolas establecidas.

Modelación de la radiación solar para el sistema de bombeo fotovoltaico en el riego por aspersión

ABSTRACT Mathematical models are fundamental for the simulation of solar radiation; allowing the effective design, optimization of the performance of photovoltaic systems and guaranteeing a stable supply of electrical energy. The present study was developed at the Delia Cooperative Basic Production Unit with the objective of estimating solar radiation for the photovoltaic pumping system for sprinkler irrigation in bean cultivation. The methodology used consisted of the application of the Hottel model to determine the components of solar radiation on a horizontal surface and the Solener method based on the inclination of the surface of the photovoltaic panel. The results showed that the global solar radiation that occurs on a horizontal plane for the municipalities of Venezuela, Primero de Enero, Morón and Sancti Spiritus in the different months of the year varies between 3952.07 and 10626.30 W m-2 day- 1. The global solar radiation that falls on the surface of the photovoltaic panel placed with an inclination of 21º allows increasing the value of this variable between 12 and 30%, improving the number of peak sun hours daily for the operation of the photovoltaic generator.

RESUMEN Los modelos matemáticos son fundamentales para la simulación de radiación solar, ya que el diseño eficaz, la optimización del rendimiento de los sistemas fotovoltaicos y garantizan un suministro estable de energía eléctrica. El presente estudio se desarrolló en la Unidad Básica de Producción Cooperativa Delia con el objetivo de estimar la radiación solar para el sistema de bombeo fotovoltaico del riego por aspersión en el cultivo del frijol. La metodología utilizada consistió en la aplicación del modelo de Hottel para determinar las componentes de la radiación solar sobre superficie horizontal y el método de Solener en función de la inclinación de la superficie del panel fotovoltaico. Los resultados demostraron que la radiación solar global que se produce sobre un plano horizontal para los municipios de Venezuela, Primero de Enero, Morón y Sancti Spiritus en los diferentes meses del año varía entre 3952,07 y 10626,30 W m-2 día-1. La radiación solar global que incide sobre la superficie del panel fotovoltaico colocado con una inclinación de 21º permite incrementar el valor de esta variable entre 12 y 30% mejorando la cantidad de horas de sol pico diariamente para el funcionamiento del generador fotovoltaico.

Tratamiento y uso de residuales porcinos

ABSTRACT In the work different proposals were analyzed for the treatment of pig residual, starting from the analysis of the properties of the pigs effluents of a biodigestor located in "Ranchuelo "for their possible use as organic fertilizer; as well as their decontamination possibility. The effect decontaminant of a slow filter of sand was proven combined with the action of a aquatic plant called lettuce of water (Pistia stratiotes) before different dilutions to the effluent in common water. The following treatments were valued: T0 (not dilute), T1 (17%), T2 (14%), T3 (12.5%), T4 (11%) and T5 (10%). The different treatment proposals were valued before different variables. In the effluents, their physical-chemical and microbiology characteristics were determined, previous and later to their step for the bio filter and the oxidation lagoons. It took like indicative cultivation the corn (Zea mays), being evaluated their morphs-physiologic parameters. In most of the effluents, the microbial load could be reduced using the bio filter and its combination with valued oxidation lagoons, obtaining values below the Cuban norms. The analysis of the effluents like bio-fertilizer showed results referred to the germination percent that oscillated among a minimum of 33,3% (T2) and a maximum of 80% (T3) regarding the control TOc (46,6%).

RESUMEN En el trabajo se analizaron diferentes propuestas para el tratamiento de residuales porcinos, a partir del análisis de las propiedades de los efluentes porcinos de un biodigestor ubicado en “Ranchuelo “para su posible uso como fertilizante orgánico; así como su posibilidad de descontaminación. Se probó el efecto descontaminante de un filtro lento de arena combinado con la acción de una planta biorremediadora lechuga de agua (Pistia stratiotes) ante diferentes diluciones efectuadas al efluente en agua común. Fueron valorados los siguientes tratamientos: T0 (no diluido), T1 (17%), T2 (14%), T3 (12.5%), T4 (11%) y T5 (10%). Se valoraron las diferentes propuestas de tratamiento ante diferentes variables. En los efluentes, se determinaron sus características físico-químicas y microbiológicas, anteriores y posteriores a su paso por el biofiltro y las lagunas de oxidación. Se tomó como cultivo indicador el maíz (Zea mays), evaluándose sus parámetros morfo fisiológicos. En la mayoría de los efluentes, la carga microbiana pudo ser reducida utilizando el biofiltro y su combinación con lagunas de oxidación valoradas, obteniendo valores por debajo de las normas cubanas. El análisis de los efluentes como bioabonos mostró resultados referidos al porciento de germinación que oscilaron entre un mínimo de 33,3% (T2) y un máximo de 80% (T3) respecto al control TOc (46,6%).

Estimación del rendimiento de la soya (Glicine max) para el escenario climático SSP2-4.5

ABSTRACT To analyze the different impacts of climate change and due to the high uncertainty regarding future climate conditions, it is advisable to work with scenarios, which are coherent and consistent descriptions of how the Earth's climate system can change in the future. The goal of this study is to predict the yields of soybean planted in Ferrallitic Red soil in the Alquízar region under the SSP2-4.5 climate change scenario of the Hadgem3, Mpi-esm1 and Mri-esm2 models with the use of the AquaCrop simulation model. To select the hydrological years, a study of a series of 28 years (2023-2050) was carried out for the period November-April (crop development period) for each model. The possibility of achieving potential yields between 2,72 and 3,27 t ha-1 and an agronomic water productivity that varies between 0,78-0,91 kg m-3 is evident in soybeans, if the crop is not subjected to any type of limitation except plant genetics, solar radiation, temperature, and rainfall is sufficient in this dry period. The highest average yields were simulated by the HadGEM3 model with 3,27 t ha-1. If irrigation is applied only to guarantee soybean germination, reductions with respect to potential yield are estimated between 14-95%. The comparative study of yields in the SSP2-4.5 climate change scenario in the different models demonstrates the influence of these conditions on the crop response.

RESUMEN Para analizar los diferentes impactos del cambio climático y debido a la alta incertidumbre respecto a las condiciones climáticas futuras se aconseja trabajar con escenarios, los cuales son descripciones coherentes y consistentes de cómo el sistema climático de la Tierra puede cambiar en el futuro. El objetivo de este estudio es predecir los rendimientos de la soya sembrado en suelo Ferralítico Rojo en la región de Alquízar ante el escenario de cambio climático SSP2-4.5 de los modelos Hadgem3, Mpi-esm1 y Mri-esm2 con la utilización del modelo de simulación AquaCrop. Para la selección de los años hidrológicos se realizó el estudio de una serie de 28 años (2023-2050) para el periodo noviembre-abril (periodo de desarrollo del cultivo) de cada modelo. Se evidencia la posibilidad de alcanzar en la soya rendimientos potenciales entre 2,72 y 3,27 t ha-1 y una productividad agronómica del agua que varía entre 0,78-0,91 kg m-3, si el cultivo no se somete a ningún tipo de limitación salvo la genética vegetal, la radiación solar, la temperatura y las precipitaciones son suficiente en este periodo poco lluvioso. Los mayores rendimientos como promedio fueron simulados por el modelo HadGEM3 con 3,27 t ha-1. Si se aplica riego solo para garantizar la germinación de la soya se estiman reducciones con respecto al rendimiento potencial entre 14-95%. El estudio comparativo de los rendimientos en el escenario de cambio climático SSP2-4.5 en los diferentes modelos demuestra la influencia de estas condiciones en la respuesta del cultivo.

Programa informático para el diseño y evaluación de la turbina Francis en una Pequeña Central Hidroeléctrica

ABSTRACT Hydroelectric plants are of great importance for agricultural development by providing clean energy, supporting irrigation and contributing to the stability of the electrical grid, which directly benefits the productivity and sustainability of the agricultural sector. The present study was developed at the Small Hydroelectric Power Plant “Alzamiento de Jagüecito” in the Chambas Basin with the objective of developing a computer program for the design and evaluation of the Francis turbine. The methodology used consisted of a web system in the Python programming language from which the following parameters were calculated: power, rotation speed, specific speed, net jump height, absolute entry speed, tangential speed, impeller parameters and flow parameters. the metallic spiral chamber. The results showed that the INFO_FRANCIS computer program allows determining the power of the turbine, the electrical energy produced and the load factor from the behavior of the water levels in the reservoir. This program is useful to compare the results of the program with the data obtained from the Hydraulic Use Company and the Electrical Union of the province; in addition to helping to monitor the operation of the turbine, which prevents possible problems that may arise and suggests viable corrective measures that should be applied.

RESUMEN Las centrales hidroeléctricas presentan gran importancia para el desarrollo agropecuario al proporcionar energía limpia, apoyar el riego y contribuir a la estabilidad de la red eléctrica, lo que beneficia directamente a la productividad y sostenibilidad del sector agropecuario. El presente estudio se desarrolló en la Pequeña Central Hidroeléctrica “Alzamiento de Jagüecito” de la Cuenca Chambas con el objetivo de desarrollar un programa informático para el diseño y evaluación de la turbina Francis. La metodología utilizada consistió en sistema web en lenguaje de programación Python a partir del cual se calcularon los siguientes parámetros: potencia, velocidad de rotación, velocidad específica, altura del salto neto, velocidad absoluta de entrada, velocidad tangencial, parámetros del rodetes y parámetros de la cámara espiral metálica. Los resultados demostraron que el programa de computo INFO_FRANCIS permite determinar la potencia de la turbina, la energía eléctrica producida y el factor de carga a partir del comportamiento de los niveles de agua en el embalse. Este programa es útil para comparar los resultados del programa con los datos obtenidos de la Empresa de Aprovechamiento Hidráulico y la Unión Eléctrica de la provincia; además de contribuir a monitorear el funcionamiento de la turbina, lo que previene ante posibles problemas que se presenten y sugiere las medidas de corrección viables que deberán aplicarse.