Modelación de la geometría del bulbo de mojado en riego por goteo superficial

Abstract

En México y en el mundo, se requiere que la agricultura produzca una mayor cantidad de alimentos con menos agua y fertilizantes. El riego por goteo es una excelente opción para enfrentar esta exigencia, pero son necesarios ciertos conocimientos y experiencias para obtener el máximo beneficio de esta técnica de aplicación de riego, donde la modelación matemática juega un papel importante en la optimización del diseño y operación del riego por goteo. El objetivo general fue modelar matemáticamente la geometría del bulbo de mojado en riego por goteo superficial, con base en la optimización de la medición de dicha geometría, y de la generación y evaluación de modelos matemáticos empíricos. Para las pruebas experimentales se utilizó un sistema de riego por goteo superficial con un emisor instalado en un cubo de acrílico cristal lleno de suelo, en condiciones similares de riego en campo. En las pruebas experimentales se consideraron distintas condiciones de operación de riego y distintas características del suelo: se consideraron varios caudales de emisor y tiempos de riego; y diferentes texturas de suelo, humedades iniciales, densidades aparentes y porcentajes de materia orgánica. Como resultado de la optimización de la medición: se inventó un sistema de visión artificial para obtener la geometría del bulbo de mojado de una manera automatizada de forma fácil y eficiente; y se obtuvo la cantidad mínima de sensores de medición de humedad del suelo y su separación para representar adecuadamente el avance del frente de humedecimiento. Se generaron y evaluaron Redes Neuronales Artificiales y un nuevo modelo empírico mejorado para la estimación de la evolución temporal del radio y la profundidad del frente de humedecimiento en función del caudal del emisor y de las características del suelo, cuyos resultados son entre buenos y muy buenos según el índice de eficiencia de Nash y Sutcliffe.