Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias

Determination of Crop Coefficients for Estimating Evapotranspiration in a Paddy Field in Cuba

ABSTRACT Using crop evapotranspiration (ETc) data obtained in lysimeters in rice fields of the western region of Cuba and the reference evapotranspiration (ETo) calculated by the Penman-Monteith (FAO PM), Hargreaves (Hag) formulas, the evaporation of the Class A evaporimeter tank modified by the coefficient of the tank (Eo Kp) and evaporation of the tank (Eo), the Kc of Amistad and J-105 rice varieties were determined with cycles of 130 days, sown in the months of March and April during years 1987 to 1989.The average ETc for both varieties and years was 820 mm (6.8 mm day-1) for an average cycle of 133 days, while the ETo was 624 (4.19 mm day-1) , 420 (3.86 mm dia-1), 600 (4.73 mm dia-1) and 814 (5.49 mm dia-1) calculated using the formulas FAO PM, Hag, EoKp and Eo, respectively, with R2 coefficients significant for comparisons with each other of all ETo calculation methods. The ten-year Kc increase from the beginning to obtain a maximum of 1.5 and 1.4 for varieties J-105 and Amistad from 80 to 110 days of growth and then descend to 1.3 and 1.2 for both varieties at the end of the cycle. Given the little difference between varieties, a Kc is proposed for the crop according to its phases of 0.8, 1.2, 1.4 and 1.3 for the initial, vegetative, reproduction and final phases, respectively. The validation of these coefficients for other regions of the country is suggested.

RESUMEN Utilizando datos de evapotranspiración del cultivo (ETc) obtenidos en lisímetros en campos arroceros de la región occidental de Cuba y la evapotranspiración de referencia (ETo) calculada por las formulas Penman-Monteith (FAO P-M), Hargreaves (Hag), la evaporación del tanque evaporímetro clase A modificada por el coeficiente del tanque (EoKp) y la Evaporación del tanque (Eo), se determinaron los Kc de las variedades de arroz Amistad y J-105 con ciclos de 130 días sembradas en los meses de marzo y abril durante los años 1987 a 1989. La ETc promedio para ambas variedades y años fue 820 mm (6.8 mm dia-1) para un ciclo promedio de 133 días, mientras que la ETo fue de 624 (4,19 mm dia-1), 420 (3.86 mm dia-1), 600 (4.73 mm·dia-1) y 814 (5.49 mm dia-1) calculadas mediante las formulas FAO P-M, Hag, EoKp y Eo respectivamente, con coeficientes R2 significativos para las comparaciones entre sí de todos los métodos de cálculo de ETo; los Kc decenales se incrementan desde el inicio hasta obtener un máximo de 1.5 y 1.4 para las variedades J-105 y amistad desde los 80 a los 110 días de crecimiento y luego descender a 1.3 y 1,2 para ambas variedades al final del ciclo; dado la poca diferencia entre variedades se propone un Kc para el cultivo acorde a las fases del mismo de 0.8, 1.2, 1.4 y 1.3 para las fases final, vegetativa, reproducción y final respectivamente. Se sugiere la validación de estos coeficientes para otras regiones del país.

Hydraulic Hysteresis in Self-Compensating Emitters

ABSTRACT This work was carried out at “Ceballos” Citrus Company with the objective of evaluating the phenomenon of hydraulic hysteresis in emitters and self-compensating irrigation tapes. The emitter models Vip Line with a nominal flow of 3.9 L/h and Naan PC with a nominal flow of 4 L/h were evaluated as well as the Aqua Traxx Irrigation Tape. The determination of the flow-pressure curve was performed by measuring the hysteresis phenomenon in the backward direction. These self-compensating emitters are affected by the phenomenon of hysteresis of the material, an aspect that is observed in the difference of the curves q = f (h) registered with ascending and descending pressures and whose equations are of the polynomial type obtained in experimental conditions with coefficients of relation higher than 90%.

RESUMEN El presente trabajo se realizó con el objetivo de evaluar el fenómeno de histéresis hidráulica en emisores y cintas de riego autocompensantes. Los modelos de emisores evaluados fueron el Vip Line con caudal nominal de 3.9 L/h, el Naan PC con caudal nominal de 4 L/h y la Cinta de riego Aqua Traxx. Se realizó la determinación de la curva caudal - presión midiendo el fenómeno de histéresis en sentido retroverso. El elastómero en los emisores autocompensante influye en la presencia del fenómeno de la histéresis hidráulica, además resultan afectados por el fenómeno de la histéresis del material, aspecto este que se observa en la diferencia de las curvas q= f(h) registradas con presiones ascendentes y descendentes y cuyas ecuaciones son del tipo polinómicas obtenidas en condiciones experimentales con coeficientes de relación superiores al 90%.

Correlation between Density and Mechanical Resistance of Soil Obtained with Probes of Different Geometries

ABSTRACT An important soil variable is mechanical resistance, a feature that interacts with other soil properties such as bulk density, texture, moisture content and porosity. Hence a number of experimental investigations have been conducted to obtain a probe of better correlation with volumetric density and resistance to penetration. However, so far, there is no precise information on the technical requirements for the design of probes. The objective of this scientific research was determining the type of probe that ensures the correlation levels between volumetric density and resistance to penetration under different moisture conditions for a Ferrallitic Red Lixiviate soil, typical of Cuba. To meet this objective, eight types of probes (five cone-shaped and three wedge-shaped) with different geometric dimensions were designed and an experimental design of 2x3 factorial nature was executed, setting humidity, intermediate (28%) and high (35%), and three levels of volumetric density (1; 1,1 and 1,2 g∙cm-3). As a result of the experimentation, it was obtained that the wedge-shaped prismatic probe with 30o and base area of 520 mm2, presented the highest levels of correlation with the ASAE index (R2 = 0.95) and the volumetric density (R2 = 0.84), for moisture of 28%, resulting in the most accurate geometric form for estimating soil compaction.

RESUMEN Una variable importante del suelo es la resistencia mecánica, característica que interactúa con otras propiedades del suelo como la densidad aparente, la textura, el contenido de humedad y la porosidad. De aquí que un sin número de investigaciones experimentales han sido conducidas a la obtención de la sonda de mejor correlación con la densidad volumétrica y la resistencia a la penetración. No obstante, hasta el momento no se cuenta con información técnica precisa, sobre los requerimientos técnicos, para el diseño de sondas, siendo objetivo de la presente investigación determinar el tipo de sonda que asegure posibles niveles de correlación entre la densidad volumétrica y la resistencia a la penetración bajo diferentes condiciones de humedad para un suelo Ferralítico Rojo Lixiviado, típico de Cuba. Para cumplir este objetivo, se diseñaron, ocho tipos de sondas (cinco con forma de cono y tres con forma de cuña) con diferentes dimensiones geométricas y se ejecutó un diseño experimental de naturaleza factorial 2x3, fijándose dos niveles de humedad, intermedio (28%) y alto (35%), y tres niveles de densidad volumétrica (1; 1,1 y 1,2 g∙cm-3). Como resultado de la experimentación se obtuvo que la sonda prismática en forma de cuña con 30o y área de la base 520 mm2, presentó los mayores niveles de correlación con el índice de cono ASAE (R2 = 0,95) y la densidad volumétrica (R2 = 0,84), para una humedad del 28%, resultando la forma geométrica más acertada para la estimación del grado de compactación del suelo.

Comparison of Three Variants of Substrate Preparation Used in the Propagation of Cocoa Standards

ABSTRACT This research was conducted to compare three variants of substrate preparation used in mass propagation of cocoa (Theobroma cacao L.) in nursery conditions. Three treatments were studied: T1-manual mixing with shovel, T2-mechanized mixing with motorized cultivator and T3-mechanized with mixer. Evaluations were made of the physical-chemical characteristics of the substrate, compaction, cotyledon height, number of leaves per plant, stem diameter, plant height at 20, 40 and 60 days, fresh weight of the plant and root and root length. The results showed that there are no statistically significant differences between the treatments, i.e. the method of preparation of the substrate does not have a direct incidence on the agronomic response of the plant, in the conditions and period investigated. The physical-chemical analysis of the mixed substrates showed, in all three cases, a sandy loam texture with an apparent density ranging from 1,17 to 1,19 g/cm3, as well as an organic matter content ranging from 1,9 to 3,2 %. The average pH was 5.9. No statistically significant differences were found between the treatments in terms of effects on the vegetative development of the plant throughout the development cycle evaluated. The economic analysis showed that it is more profitable to use mechanized technology if it is used in mass propagation centers, since the productivity of the machines is three (T2) and four times (T3) more than the manual variant.

RESUMEN La presente investigación se realizó con el objetivo de comparar tres variantes de preparación del sustrato empleado en la propagación masiva de cacao (Theobroma cacao L.) en condiciones de vivero. Se estudiaron tres tratamientos: T1-mezclado manual con pala, T2-mezclado mecanizado con motocultor, y T3- mecanizado con mezcladora. Se hicieron evaluaciones de las características físico-químicas del sustrato, compactación, altura del cotiledón, número de hojas por planta, diámetro del tallo, altura de plantas a los 20, 40 y 60 días, peso fresco de la planta y raíz, longitud de la raíz, finalmente se realizó un análisis económico. Los resultados evidenciaron que no existen diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos, es decir el método de preparación del sustrato no tiene una incidencia directa en la respuesta agronómica de la planta, en las condiciones y periodo de tiempo investigado. El análisis físico químico de los sustratos mezclados mostró, que en los tres casos una textura franco arenoso con una densidad aparente que osciló de 1,17 a 1,19 g/cm3, de igual forma el contenido de materia orgánica varió de 1,9 a 3,2 %. El pH promedio fue de 5,9. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos en lo referente a los efectos en el desarrollo vegetativo de la planta en todo el ciclo de desarrollo evaluado. El análisis económico evidenció es más rentable utilizar una tecnología mecanizada siempre y cuando utilicen en centros de propagación masiva, pues la productividad de las máquinas es tres (T2) y cuatro veces (T3) más que la variante manual.

Rational Organization of the Sugarcane Harvest-Transport Complex with the Integration of Mathematical Models

ABSTRACT The present investigation was carried out in the Base Business Unit “Héctor Molina Riaño”, during the sugarcane harvest corresponding to the periods 2014-2015 to 2016-2017, to determine the rational organization of the harvest-transport brigade, through the integration of mathematical models, which guarantee the stability of the system flow. The rational conformation of the harvest-transport brigade was determined using methods such as Linear Programming and Queuing Theory for a single service station and for cascade stations. When analyzing the stability of the compositions with the Markov Chain Model, the most stable variant is when the queue theory is used in cascades while working in fields of 75 t/ha, with two CASE IH 8800 Harvesters and four Tractors BELARUS 1523 + four VTX 10000 self-balancing trailers, four HOWO SINOTRUCK aggregates + two trailers and three reception centers. All that with a 53,79% probability that the cycle will not be interrupted and a system-stop cost of 33,05 peso/h , being possible to reduce the costs for stops by more than 30% and observing a marked influence when increasing the number of collection centers.

RESUMEN La presente investigación se realizó en la Unidad Empresarial de Base “Héctor Molina Riaño”, durante la cosecha en las zafras correspondientes a los períodos 2014-2015 al 2016-2017, para determinar la organización racional de la brigada cosecha-transporte de la caña de azúcar, mediante la integración de modelos matemáticos, que garanticen la estabilidad del flujo del sistema. Se determinó la conformación racional de la brigada cosecha transporte empleando los métodos: programación lineal, teoría de cola para una estación única de servicio y para estaciones en cascadas. Al analizar la estabilidad de las composiciones con el modelo de cadenas de Markov se tiene que la variante más estable es cuando se emplea la teoría de colas en cascadas al trabajar en campos de 75 t/ha, con dos Cosechadoras CASE IH 8800 y cuatro Tractores BELARUS 1523 + cuatro remolques autobasculantes VTX 10000, cuatro agregados HOWO SINOTRUCK + dos remolques y tres centros de recepción con una probabilidad de 53,79% de que no se interrumpa el ciclo y un costo por paradas del sistema de 33,05 peso/h, siendo posible reducir los costos por paradas en más del 30%, observándose una marcada influencia al incrementarse el número de centros de acopio.

Design of an Industrial Rotary Cylinder Grain Dryer

ABSTRACT The present investigation was oriented to establish the foundations for the design of an industrial grain dryer. For the fulfillment of the proposed objective, the theoretical-methodological bases referring to the subject were established and the pertinent computer tools were used for this purpose. Among the main results obtained, it was evident that the theoretical-methodological foundations proposed made it possible to establish the design parameters for an industrial grain dryer. On the other hand, with the use of SolidWorks, MATHCAD 2000 Professional and Termotransf computer tools, the thermal and kinetic modeling of the conceived design were carried out, as well as the determination of the main design parameters and the selection of component parts. It was also obtained that the total heat to be generated inside the proposed drying installation amounts to 28.75 kW with an efficiency of 89.2%, which demonstrates its functionality. From the economic point of view, the proposed design reaches an amount of 10 450.25 total currencies (5 861.40 CUC and 4 588.86 CUP), which represents only 34.8% of the minimum price of similar facilities in the international market.

RESUMEN La presente investigación se orientó en establecer los fundamentos para el diseño de un secador industrial de granos. Para el cumplimiento del objetivo propuesto se establecieron las bases teórico-metodológicas referentes a la temática y se utilizaron las herramientas informáticas pertinentes para tal fin. Entre los principales resultados obtenidos se evidenció que los fundamentos teórico-metodológicos planteados posibilitaron establecer los parámetros de diseño para un secador industrial de granos. Por otro lado, con el empleo de las herramientas informáticas SolidWorks, MATHCAD 2000 Profesional y Termotransf, se realizaron la modelación térmica y cinética del diseño concebido, así como la determinación de los principales parámetros de diseño y selección de partes componentes. Entre los principales resultados se obtuvo que el calor total a generarse en el interior de la instalación de secado propuesta, asciende a 28,75 kW con una eficiencia de 89,2%, lo que demuestra la funcionabilidad del mismo y desde el punto de vista económico, el diseño propuesto alcanza un monto de 10 450,25 Moneda Total (5 861,40 CUC y 4 588,86 CUP), representado solo el 34,8% del precio mínimo de instalaciones similares en el mercado internacional.

Influence of Conservation Agriculture on Physical-Chemical Properties of Soil under Irrigated Rice Cultivation

ABSTRACT Empirical and scientific evidence from different parts of the world has determined that the concepts and principles of Conservation Agriculture (CA) are universally valid. However, in irrigated rice cultivation, there are still few studies carried out and there is significant variability in the information on its effect on the soil and the agricultural yield of the crop, depending on the type of soil. The objective of this work was to evaluate the effect of CA on some physical and chemical properties of a Gleysol Ferruginous nodular soil dedicated to the cultivation of irrigated rice. The research was conducted in an area of 2.63 ha in which the three basic principles of the CA were implemented. The results show that, after four cycles of planting under the CA, an increase in organic matter from 2,41 to 3,66 % occurs with respect to the base line. In addition, the total porosity was increased in 9,51 %, the apparent density decreased to 4,0 g.cm-3 and the penetration resistance was reduced from 4,29 to 3,01 MPa, showing the favorable effect of CA on the soil.

RESUMEN La evidencia empírica y científica de diferentes partes del mundo ha demostrado que los conceptos y principios de la Agricultura de Conservación (AC) son de validez universal. Sin embargo, en el cultivo del arroz irrigado, aún son pocos los estudios realizados y existe una variabilidad significativa en la información sobre su efecto en el suelo y el rendimiento agrícola del cultivo, en función del tipo de suelo. El objetivo del presente trabajo es evaluar el efecto de la AC en algunas propiedades físicas y químicas de un suelo Gleysol Nodular Ferruginoso dedicado al cultivo del arroz irrigado. La investigación se realizó en un área de 2,63 ha en la que se implementaron los tres principios básicos de la AC. Los resultados demuestran que luego de cuatro ciclos de siembra la AC produce como tendencia un incremento de la materia orgánica de 2,41 a 3,66 % respecto a la línea base, la porosidad total se incrementó en 9,51 %, la densidad aparente disminuyo en 4 g.cm-3 y la resistencia a la penetración se reduce de 4,29 a 3,01 MPa, evidenciando el efecto favorable de la AC sobre el suelo.

Proposal for Redesign of a Winch for Pulling Loads

ABSTRACT Winches are machines that are widely used in a wide variety of industrial and agricultural tasks, such as cement, metallurgical and mineral works, as well as in vehicles and tractors, specifically those with high capacity of passing or of traffic. Within their structure there are elements of force transmission and power (axles and sprocket wheels) that could fail due to superficial fatigue and pitting caused by the work. For these reasons, the objective of the present work was to determine the parameters to redesign the structural elements of a winch for load traction, since the chain transmission was affected by the wear phenomenon in the sprocket, keyway and setscrew. That caused strong vibrations that affected the fixings of the reducer in its chassis, as well as in the bearings. The replacement of the chain transmission by a speed reducer directly coupled to the motor is proposed, in addition to increasing the diameter of the drums that tighten the cable. For this, calculations were made for the new gear ratio. Among the results, the transmission ratio to the exit of the reducer stands out, as well as its efficiency 0.87.

RESUMEN Los malacates son máquinas que presentan una utilización muy extendida a una gran variedad de labores industriales y agrícolas, tales como la cementera, metalúrgicas y mineralúrgica, así como en vehículos y tractores, específicamente en los de gran capacidad de paso o traficabilidad. Dentro de sus elementos estructurales se encuentra elementos de transmisión de fuerza y potencia (árboles y ruedas dentadas). En los cuales producto del trabajo puede aparecer la fatiga superficial y picadura, como causa de falla en los elementos de trasmisión de fuerza y potencia de estas máquinas herramientas. Por estas razones se realizó el presente trabajo que tuvo como objetivo la determinación de los parámetros para el rediseño de los elementos estructurales de un malacate para la tracción de carga, debido a que la transmisión por cadena que presenta se vio afectada por el fenómeno del desgaste en la catarina, chavetero y prisionero. Provocando fuertes vibraciones que afectaron las fijaciones del reductor en su chasis, así como en las chumaceras. Se plantea la sustitución de la transmisión por cadena por un reductor de velocidad acoplado directamente al motor, además de aumentar el diámetro de las tamboras que tensan el cable. Para ello se realizaron los cálculos para la nueva relación de transmisión por engranajes. Dentro de los resultados destacan, la relación de transmisión a la salida del reductor, así como la eficiencia del mismo 0,87.

Estimate of Rice Crop Yield (Oryza sativa L.) in Function of Different Climatic Variables

ABSTRACT The definition of regression models for estimating the productivity of irrigated rice arises from the analysis of the relationship between the decrease in rice crop yields (Oryza sativa L) and climatic variables in certain fixed growth periods. For this reason, this work was intended to estimate the crop yield of irrigated rice varieties based on different climatic variables. Crop yield data were taken from experimental trials conducted by the Grains Territorial Research Station Sur del Jíbaro (belonging to the Grain Research Institute). Further, in the grain ripening phenophase, data on climatic variables were collected: air temperature (maximum, minimum, average) and relative humidity. The statistical processing was executed in the SPSS software version 21 on Windows by means of the multiple linear regression analysis (stepwise method) and once the regression equations were obtained, the estimation of the crop yield by interpolation was executed. The results showed that the variables air temperature and relative humidity have a significant effect on the crop yield of rice in Cuba and with the increase in the temperature by 1 ° C of the maximum and minimum temperature, there are effects that range between 4% and 11% in rice crop yield.

RESUMEN La definición de modelos de regresión para la estimación de la productividad del arroz irrigado surge del análisis de la relación existente entre la disminución de los rendimientos del cultivo del arroz (Oryza sativa L) y las variables climáticas en determinados períodos fijos del crecimiento. Por tal motivo, este trabajo tuvo la finalidad de estimar el rendimiento agrícola de variedades de arroz de riego en función de diferentes variables climáticas. Se tomaron los datos del rendimiento agrícola procedentes de ensayos experimentales conducidos por la Estación Territorial de Investigaciones de Granos Sur del Jíbaro (perteneciente al Instituto de Investigaciones de Granos). Además, en la fenofase de maduración del grano, se recopilaron los datos de las variables climáticas: temperatura del aire (máxima, mínima, media) y humedad relativa. El procesamiento estadístico se ejecutó en el software SPSS versión 21 sobre Windows mediante un análisis de la regresión lineal múltiple (método paso a paso) y una vez obtenidas las ecuaciones de regresión, se ejecutó la estimación del rendimiento agrícola por interpolación. Los resultados manifestaron que las variables temperatura del aire y humedad relativa tienen efecto significativo en el rendimiento agrícola del arroz en Cuba y con el incremento de la temperatura en 1 °C de la temperatura máxima y mínima, se producen afectaciones que oscilan entre el 4 % y 11 % en el rendimiento agrícola del arroz.