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Cómo dimensionar un sistema de fertirriego: EC, pH, canales y caudal

Una unidad de fertirriego se dimensiona a partir del caudal del sector de riego más grande, no de la superficie de la explotación. Este método paso a paso abarca el caudal, las proporciones de las soluciones madre, los canales de dosificación y el control de EC/pH.

Por Equipo de ingeniería de Mars Vertical FarmPublicado el Actualizado el

Cómo dimensionar un sistema de fertirriego: EC, pH, canales y caudal — imagen ilustrativa

Respuesta breve

Dimensione un sistema de fertirriego a partir del caudal máximo de su sector de riego más grande: cuente los emisores, multiplique por el caudal de cada emisor y añada un margen. Después, elija canales de dosificación capaces de inyectar cada solución madre a un caudal igual al del sector dividido por su relación de concentración; normalmente se utilizan dos canales de fertilizante (A y B) y un canal de ácido para el pH, con aproximadamente un 25–50% de capacidad de reserva.

¿Qué determina el tamaño de un sistema de fertirriego?

Una unidad de fertirriego mezcla una solución madre concentrada de fertilizante con el agua de riego para que el agua que sale de la unidad tenga la EC objetivo —conductividad eléctrica, un indicador indirecto de la concentración de nutrientes— y el pH objetivo. Su tamaño se determina mediante tres valores:

  • Caudal máximo del sector más grande que se riega de una vez, en m³/h.
  • Relación de concentración de la solución madre, como 1:100, que indica cuánta solución madre debe inyectarse por litro de agua.
  • Número de soluciones madre independientes que deben mantenerse separadas, que determina el número de canales de dosificación.

La superficie total de la explotación solo influye de forma indirecta. Una explotación de 5 hectáreas regada en diez sectores pequeños puede utilizar una unidad más pequeña que un invernadero de 2 hectáreas regado en dos sectores grandes.

Paso 1: ¿cómo calculo el caudal máximo por sector?

Multiplique el número de emisores del sector más grande por el caudal de cada emisor.

Ejemplo: un sector de invernadero tiene 2,000 goteros de 2 L/h cada uno, lo que da 4,000 L/h, o 4 m³/h. Añada aproximadamente un 10% para las variaciones entre emisores y el lavado de las líneas, y diseñe para unos 4.4 m³/h.

Para sistemas NFT o de recirculación, utilice el caudal de la bomba hacia los canales o el caudal de agua de reposición que entra en el depósito de nutrientes, según cuál trate la unidad de dosificación. Nuestra guía de sistemas NFT, DWC y de cubetas holandesas (Dutch bucket) ofrece caudales habituales por canal.

Paso 2: ¿cuánta solución madre debe inyectar cada canal?

Divida el caudal del sector por la relación de concentración de la solución madre.

  • Con 4.4 m³/h (4,400 L/h) y una solución madre a 1:100, cada canal de fertilizante debe inyectar unos 44 L/h.
  • A 1:200, el caudal se reduce a unos 22 L/h, pero la solución madre está más concentrada y resulta más difícil disolver los fertilizantes, especialmente en agua fría.

Elija inyectores que funcionen normalmente a aproximadamente el 50–80% de su capacidad máxima. Esto deja margen para aumentar la EC a medida que crecen las plantas y para regar sectores más grandes en el futuro. En este ejemplo, un canal con una capacidad nominal de unos 60–80 L/h sería una elección razonable a 1:100.

Paso 3: ¿cuántos canales de dosificación necesito?

La mayoría de los sistemas comerciales utilizan entre tres y cinco canales:

  1. Canal A: nitrato de calcio y quelato de hierro.
  2. Canal B: fosfatos, sulfatos —como los de magnesio y potasio— y micronutrientes.
  3. Canal de ácido: ácido nítrico o fosfórico para reducir el pH y neutralizar la alcalinidad debida a los bicarbonatos.
  4. Canal C opcional: un fertilizante adicional, como potasio para las etapas de fructificación, o una segunda formulación para otro cultivo.
  5. Canal de base opcional: hidróxido de potasio cuando el agua es muy blanda y es necesario elevar el pH.

A y B se mantienen separados porque el calcio reacciona con los sulfatos y fosfatos en soluciones concentradas y forma precipitados insolubles que obstruyen los emisores y desperdician nutrientes. Una vez diluidos en el agua de riego, pueden mezclarse de forma segura.

¿Qué tipo de inyector debería elegir?

Tipo de inyectorCómo funcionaVentajasLimitacionesAplicación habitual
VenturiLa diferencia de presión aspira la solución madre hacia la tubería principalSin piezas móviles y de bajo costoProvoca una pérdida de presión; el caudal varía con la presión de la tubería si no se controlaUnidades para campo e invernaderos pequeños con válvulas automáticas en cada canal
Proporcional accionado por aguaEl flujo de agua acciona un pistón que inyecta en una proporción fijaSin electricidad; mantiene la proporción al variar el caudalProporción fija por unidad; intervalo de caudal limitadoInstalaciones pequeñas y formulaciones sencillas
Bomba dosificadora eléctricaBomba de membrana o de pistón regulada por un controlador de EC/pHPrecisa y fácil de automatizarRequiere electricidad y mantenimiento de válvulas y membranasInvernaderos y fábricas de plantas
Depósito de mezcla por lotesEl fertilizante se mezcla en un depósito y después se bombeaFuncionamiento fácil de entender y EC estableDepósitos grandes; cambio lento de formulacionesSistemas de recirculación y explotaciones pequeñas

Paso 4: ¿cómo deben controlarse la EC y el pH?

Empiece con un análisis de laboratorio del agua de origen. Hay dos valores especialmente importantes:

  • EC del agua de origen. El fertilizante la incrementa. Si su objetivo es una EC de 2.0 mS/cm y la del agua ya es de 0.5, el fertilizante solo puede aportar 1.5. Si la EC del agua de origen es elevada, o los niveles de sodio, cloruro o boro son elevados, considere un tratamiento como una unidad industrial de ósmosis inversa (RO) y mezcle el agua de RO con agua sin tratar.
  • Alcalinidad (bicarbonatos). Esta, y no el pH inicial, determina cuánto ácido necesita. El agua dura y alcalina requiere un canal de ácido de mayor capacidad.

Para el control, coloque los sensores de EC y pH después de un punto de mezcla, ya sea un depósito de mezcla o un mezclador estático en línea, para que las lecturas correspondan a agua completamente mezclada. Utilice sensores dobles en las líneas críticas, configure alarmas de valores altos y bajos que detengan el riego y calibre con una periodicidad fija, habitualmente cada semana para el pH y cada una o dos semanas para la EC.

¿Qué valores objetivo de EC y pH son habituales según el cultivo?

CultivoEC habitual (mS/cm)pH habitual
Lechuga y hortalizas de hoja1.2–1.85.5–6.2
Albahaca y hierbas aromáticas1.0–1.65.5–6.5
Fresa1.2–2.05.5–6.2
Pepino1.8–2.55.5–6.2
Tomate2.0–3.55.5–6.5

Estos son intervalos de partida. Ajústelos según la variedad, la etapa de crecimiento, el nivel de luz y las lecturas del drenaje.

Paso 5: ¿cómo dimensiono la bomba y determino la presión?

La bomba de riego debe suministrar el caudal máximo del sector a una presión que cubra:

  • La presión de funcionamiento de los emisores, a menudo de aproximadamente 1–2 bar para riego por goteo; consulte la ficha técnica del emisor
  • Las pérdidas por fricción en las tuberías principales, secundarias y laterales
  • El desnivel entre la bomba y el emisor situado a mayor altura
  • Las pérdidas en los filtros —calcule para un filtro sucio, no limpio— y las válvulas
  • Las pérdidas en los inyectores, que son considerables en los diseños venturi

Coloque la filtración antes del punto de inyección para proteger los inyectores y añada una malla fina después de la inyección para retener cualquier precipitado. Consulte la comparación de filtros de discos, de arena y de malla para elegir el filtro principal.

¿Qué equipo se adapta a cada explotación?

Consulte toda la gama de riego, fertirriego y tratamiento de agua o envíenos la distribución de sus sectores, el tipo de emisor y el análisis del agua para recibir una propuesta dimensionada.

Equipo de ingeniería de Mars Vertical Farm

Ingeniería de sistemas, Shanghái. Escrito por los ingenieros y responsables de proyectos que diseñan y envían los sistemas de Mars Vertical Farm. Consulte al autor

Preguntas frecuentes

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¿Cuántos canales de dosificación necesita un sistema de fertirriego?

La mayoría de los invernaderos comerciales utilizan tres: un canal A para nitrato de calcio y hierro, un canal B para fosfatos, sulfatos y micronutrientes, y un canal de ácido para el control del pH. Añada un cuarto o quinto canal si desea un aporte independiente de potasio, una segunda formulación para otro cultivo o una base para elevar el pH cuando el agua sea muy blanda.

¿Por qué deben estar los fertilizantes de calcio y de sulfatos en depósitos separados?

En las soluciones madre concentradas, el calcio reacciona con el sulfato para formar yeso y con el fosfato para formar fosfato de calcio. Ambos son poco solubles, por lo que precipitan, obstruyen los inyectores y emisores y retiran nutrientes de la solución. Mantenerlos en depósitos A y B separados evita el problema; pueden mezclarse de forma segura una vez diluidos en el agua de riego.

¿Qué caudal de inyección necesito para un sector de 10 m³/h?

Divida el caudal por la relación de concentración de la solución madre. Con 10 m³/h (10,000 L/h) y una solución madre a 1:100, cada canal de fertilizante debe inyectar unos 100 L/h. Elija inyectores para que este caudal represente aproximadamente el 50–80% de su capacidad nominal máxima; por tanto, serían razonables canales con una capacidad nominal de unos 125–200 L/h. Una solución madre a 1:200 reduce a la mitad el caudal necesario.

¿Con qué frecuencia deben calibrarse los sensores de EC y pH?

Una rutina habitual consiste en comprobar los sensores de pH cada semana y los de EC cada una o dos semanas utilizando soluciones de calibración nuevas, y sustituir las sondas de pH cuando su respuesta se ralentice o la calibración presente desviaciones. Compare las lecturas con un medidor portátil entre calibraciones. Los sensores dobles con una alarma de discrepancia ayudan a detectar una sonda defectuosa antes de que afecte al cultivo.

¿Necesito tratar el agua antes del fertirriego?

Filtre siempre el agua para proteger los inyectores y emisores. La necesidad de tratamiento adicional a la filtración depende del análisis del agua. Una EC elevada o niveles altos de sodio, cloruros o boro pueden requerir ósmosis inversa y mezcla de aguas. Una alcalinidad elevada debida a los bicarbonatos aumenta la demanda de ácido. El hierro y el manganeso suelen requerir oxidación y filtración para evitar obstrucciones y manchas en las líneas de goteo.

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