Diseño, construcción y evaluación hidráulica de capsulas porosas de arcilla con fines de riego - Henríquez Hernández, Víctor Manuel; Nolasco Avalos, Luis Ernesto; Pérez Barraza, Iván Ernesto (2024)
El Salvador como otros países en desarrollo y con una alta densidad poblacional, produce alimentos en época seca mediante la aplicación de técnicas de riego. Esto nos conlleva a investigar métodos de riego aun no muy conocidos en nuestro país. El presente estudio consistió en diseñar, construir y evaluar hidráulicamente cápsulas porosas de arcilla con fines de riego. El ensayo se realizó en cuatro fases, utilizando diferentes procesos y metodologías; fase de diseño realizada en talleres de cerámica artesanal ubicados en el municipio de Ilobasco, departamento de Cabañas; fase de construcción realizada en el taller de cerámica tecnificada en el municipio de Mejicanos, departamento de San Salvador, fase de laboratorio en los laboratorios del departamento de Química Agrícola y departamento de Suelos de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de El Salvador, y fase de evaluación en el Propagador del departamento de Suelos de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de El Salvador, estas fases se desarrollaron desde el mes de mayo de 1994 a diciembre de 1996. Durante el ensayo se utilizaron cuatro formas geométricas para el diseño de la cápsula, de las cuales tres se analizaron en forma práctica (cilindro, cono truncado y ovoide) y una en forma analítica (esfera); seleccionándose la forma ovoide por presentar mejores características en su desmoldado, mejor distribución de las fuerzas de tensión y adecuación de protuberancias tubulares inter-conectoras cuyas dimensiones promedio de las cápsulas son: altura de 13.18 cm, radio de 9.97 cm., espesor de pared de 0.397 cm., volumen de 594.68 cc. En el proceso de construcción se utilizaron tres métodos los cuales variaban de acuerdo al material utilizado, encontrándose el tomo de alfarero y repujado en moldes de yeso para la construcción de cápsulas con materiales tipo terracota (suelo arcilloso con ceniza volcánica) además el método de vaciado de barbotina en moldes de yeso para materiales de tipo caolín como la loza y porcelana; seleccionándose este último por producir cuerpos cerámicos de una sola pieza y con buena uniformidad en el espesor de pared. Los materiales utilizados en la construcción fueron: suelo arcilloso (arcilla de Ilobasco), ceniza volcánica (tierra blanca) y arcilla de loza; como también diferentes aditivos y proporciones como: arena en 5,10, 15 y 20 %; carbón de madera en 5,10,15 y 20%; harina de trigo en 10,15,20 y 25%; estiércol de bovino en 20%. estos mezclados con suelo arcilloso y ceniza volcánica con las formas geométricas de cono truncado y cilindro; además se utilizó estiércol de bovino en 20%, carbonato de calcio en 20% y aserrín de madera en 10, 15 y 20%, estos con arcilla de loza y con la forma geométrica ovoide. Presentando mejores resultados el aserrín de madera como aditivo para porosidad, y la arcilla de loza como material. La evaluación hidráulica se realizó con cápsulas construidas con arcilla de loza pura y arcilla de loza con aserrín en proporción del 10, 15 y 20% con la forma geométrica ovoide. Esta evaluación se realizó en un permeametro de nivel constante y con diferentes presiones hidrostáticas (0.25, 0.50, 0.75 y 1.00 m.) demostrándose que las liberaciones de agua de las cápsulas en medio acuoso obedecen a la ley de Darcy: K= (2.E.V)/(t(S1 + S2 ) AH), donde K es la conductividad hidráulica, E es el espesor de las paredes de la cápsula, V es el volumen, t es el tiempo. S1 y S2 es la superficie externa e interna de la cápsula y AH es la altura de la carga hidráulica; obteniéndose rangos de conductividad hidráulica de 0.0088 hasta 0.0841 cm/hr y liberaciones de agua de 2.88 hasta 66.36 lts./día presentando caudales específicos de 0.01747 hasta 0.084148 lts./día/cm2 obteniéndose estos últimos con la formula QE = Qm / Sp, donde QE es el caudal especifico en lts./día/cm2, Qm es el caudal máximo y Sp es la superficie promedio (S1 + S2); teniéndose que las cápsulas presentaron un volumen promedio de 594.68 cc. Las liberaciones de agua de las cápsulas obedecen a un modelo matemático de regresión lineal: y = a + bx, donde a y b son coeficientes de regresión y x es el valor de la carga hidráulica en mt. En la evaluación del bulbo húmedo en diferentes texturas de suelo (franco arenoso, flanco limoso y flanco arcillo limoso) con una carga hidrostática de 0.37 m y un caudal promedio de 5.0 lts./día y con la mezcla 100:0; se obtuvo que el desarrollo del bulbo húmedo obedece a la aplicación de un modelo matemático de predicción de tipo cuadrático semi logarítmico: y = a0 + a1 .x1 + a2 .x3; donde y es el valor predicho del diámetro humedecido, x1 = log x y x es el valor del tiempo, a0 , a1 y a2 son coeficientes de regresión; este modelo matemático obedece también al contenido de humedad del bulbo donde y seria el valor predicho del contenido de humedad, de ahí que el contenido de humedad de los bulbos para las tres texturas de suelo se encuentra clasificada como agua fácilmente aprovechable, mostrando esta estar menos retenida en la textura franco arenosa y más retenida en la textura franco arcillo limosa. Obteniéndose diámetros de bulbo húmedo de 56.0 cm con tiempo de 27.60 hrs en la textura tranco arenosa y de 54.0 cm con tiempo de 42.70 hrs en la textura franco limosa y 68.0 cm con tiempo de 187.65 hrs en el flanco arcillo limoso. Teniéndose que el costo para la producción de cápsulas porosas de arcilla es de ₵2.82, y que el 50.35% del costo lo representa su principal componente que es la arcilla de loza. En conclusión se tiene que la forma geométrica ovoide es el diseño apropiado para las cápsulas, que la arcilla de loza es el material idóneo para su construcción y que el aserrín de madera es el aditivo para proporcionar porosidad a estas, y que el método para su construcción es el vaciado de barbotina en molde de yeso; y el método de riego por cápsulas porosas de arcilla es la premisa para futuras investigaciones que podrán tener lugar a nivel de invernadero y cultivos bajo techo de buena rentabilidad y otros