METODOS DE PROTECCION CONTRA LAS HELADAS

MÉTODOS DE PROTECCIÓN
CONTRA LAS HELADAS
M.C. RENÉ A. VILLAGRÁN DEOSES
15 DE OCTUBRE 2014
DEFINICIÓN DE CONGELACIÓN Y DE HELADA
• Congelación:
Blanc et al., 1963; Bettencourt, 1980; Mota, 1981.
• Helada:
Cuando la temperatura de la
superficie cae por debajo de 0 °C
y causa daño o la muerte de las
plantas,
sin
mencionar
la
formación de hielo.
Ventskevich, 1958; Vitkevich, 1960
Radiación:
• Se produce por la pérdida de calor de la tierra hacia la atmósfera, durante las
noches sin nubes.
Kalma et al. 1992
Advección:
• Es una masa de aire frío que desplaza a el aire más caliente que estaba presente,
en este caso no se produce la capa de inversión térmica o bien esta se sitúa a
mucha altura.
• Este tipo de heladas se caracteriza por la presencia de vientos con velocidades
iguales o superiores a los 15 km/h.
Kalma et al. 1992
CLASIFICACION DE LOS MÉTODOS DE
PROTECCIÓN
PROTECCIÓN PASIVA
1. Ubicación
2. Manejo del drenaje de aire frío
3. Selección de plantas (variedad y portainjerto)
4. Gestión nutricional de las plantas
5. Poda adecuada
6. Retraso de floración (físico y químico)
7. Cubiertas de plantas
8. Evitar el laboreo del suelo
9. Riego
10. Eliminar malezas
11. Cubiertas de suelo
12. Control de las bacterias nucleadoras de hielo
13. Polinización
PROTECCIÓN ACTIVA
1.
2.
3.
4.
5.
Calefactores
Máquinas de viento o abanicos
Helicópteros
Riego por microaspersión sobre o por debajo de las plantas
Combinaciones de métodos activos
PROTECCIÓN PASIVA
1. Ubicación
• Durante las heladas de advección, las
temperaturas más bajas normalmente
se observan en las partes medias y
altas que están expuestas al viento.
• En las heladas de radiación el aire frío
se acumula en las partes bajas y las
temperaturas mas altas se observan en
las cimas y partes superiores de las
pendientes que están libres de
obstáculos que bloquean el drenaje del
aire frío.
1.1. Factores de selección de la ubicación para
las heladas de radiación.
• Las temperaturas mínimas nocturnas tienden a seguir las curvas de
nivel.
• Las grandes masas de agua situadas contra el viento tienden a
disminuir la frecuencia de heladas.
• Las montañas o cubiertas vegetales pueden bloquear el drenaje de
aire frio y favorecer el estancamiento del aire frio.
• El tipo de suelo afecta el almacenamiento y liberación de energía.
• La topografía local y los obstáculos el paisaje afectan al drenaje de
aire frío.
FRIO
2. Drenaje de aire frío
FRIO
• El aire frío es más denso que el aire
caliente, y por ello fluye ladera abajo y se
acumula en las zonas mas bajas como el
agua.
FRIO
FRIO
• Los arbustos y vallas pueden controlar el
flujo de aire frio.
• Pero si bloquean el drenaje de aire frío,
este se embalsará detrás de las
obstrucción causando potencialmente un
daño por helada más grande.
• Hay que conocer el patrón del flujo de aire
frío para que la colocación de las vallas
sea adecuada y proporcione un alto grado
de protección.
AIRE FRIO
FRIO
2.1. Pendiente y orientación
• Las hileras de las plantaciones de árboles frutales deberían de
orientarse a favor del drenaje natural del aire frío.
• La nivelación de tierras puede mejorar el drenaje de aire frío y eliminar
las zonas bajas donde se acumula el frío.
• Deben eliminarse los obstáculos que impiden el drenaje de aire frío
pendiente abajo.
2.2. Tipo de suelo y contenido de agua
¿A qué se deben las diferencias en el daño
provocado por las heladas bajo unas mismas
condiciones topográficas y de clima general?
• Tipo de suelo
• Contenido de agua en el suelo
• Concentraciones de bacterias formadoras de
núcleos de hielo.
• Los suelos arenosos transfieren el calor mejor que
los suelos arcillosos, y ambos transfieren el calor
mejor que los suelos orgánicos (turbas).
• Cuando el contenido de agua está cerca a la
capacidad de campo los suelos presentan las
condiciones mas favorables para la transferencia y
almacenamiento de calor.
• Los suelos orgánicos tienen una pobre transferencia
y almacenamiento de calor.
• Hay que evitar plantar en suelos orgánicos.
• El calor se transfiere y almacena más eficientemente
cuando el suelo está húmedo pero no saturado
3. Selección de plantas
• Es importante seleccionar plantas
con floración tardía.
• Variedades más resistentes
• Algunos portainjertos retrasan la
floración.
• Variedades de floración temprana
plantarlas en zonas altas.
4. Gestión nutricional de las plantas
• Los
árboles enfermos son más
susceptibles al daño por heladas y la
fertilización mejora la salud de las
plantas.
• Los
árboles
que
no
están
adecuadamente fertilizados tienden a
perder sus hojas mas temprano en
otoño y la floración es más temprana en
primavera y aumenta la susceptibilidad
al daño por heladas.
Powell y Himelrick, 2000
• La
resistencia al daño por helada
aumenta cuando las plantas acumulan
fotosintatos en sus tejidos.
• Una buena nutrición y un buen estado
sanitario de las plantas favorecen la
aclimatación y la resistencia a la
congelación.
• Los solutos en el agua contribuyen a
disminuir el punto de congelación
Proesbsting, 1978; Alden y Herman, 1971
• El fósforo mejora la aclimatación de las
plantas y es importante para la división
celular que ayuda a la recuperación de los
tejidos después de la congelación.
• El potasio tiene un efecto favorable en la
regulación hídrica y en la fotosíntesis de las
plantas. Como el daño por helada resulta
por la deshidratación del protoplasma, el
aumento de potasio puede conducir a una
mejor fotosíntesis y aclimatación.
Bagdonas, Georg y Gerber, 1978
5. Poda adecuada
• Retrasar la poda retrasa la floración.
• Podar las ramas de abajo para subir más el fruto proporciona alguna
protección, ya que normalmente la temperatura aumenta con la altura.
• La densidad de ramas pueden afectar la radiación solar afectando la
acumulación de calor en el suelo y la reducción de la fotosíntesis.
6. Retraso de floración
6.1. Enfriamiento evaporativo
• Es posible el retraso de la floración
en dos semanas o más aplicando la
aspersión desde final del reposo
hasta antes de la floración siempre
que la temperatura del aire está por
encima de 7 °C .
• Los aspersores enfrían el cultivo
debido a que la evaporación
convierte el calor sensible en calor
latente, lo cual produce la caída de
la temperatura.
Powell y Himelrick, 2000
6.2. Productos químicos
retrasar la floración
para
• Las
aplicaciones de Etefón en
otoño aumenta la resistencia de las
yemas y retrasa la floración de 4 a
7 días.
• Las aplicaciones de giberelinas o
de NAA a finales de invierno y en
primavera retrasan la brotación.
• Las aplicaciones de reguladores de
crecimiento que ayudan a reducir el
alargamiento de las células ayudan
a tolerar temperaturas bajo cero, ya
que las células más pequeñas
tienen concentraciones más altas
de solutos, lo cual ayuda a evitar la
congelación.
Powell y Himelrick, 2000; Nigond, 1960
6.3. Encalado total de los
árboles
Se ha descrito que pintar de
blanco la corteza de los
manzanos reduce de forma
importante la temperatura de la
corteza y se retrasa unos días la
floración lo que reduce el riesgo
de daño por helada.
Zinoni et al., 2002
7. Cubiertas de Plantas
• Las cubiertas aumentan la radiación de onda
larga hacia abajo durante la noche y reducen las
pérdidas de calor.
• Las cubiertas se utilizan para cultivos de alto
valor.
• La formación de túneles con plástico se
considera la cubierta temporal más eficiente.
• Se utilizan cubiertas plásticas de polietileno o
polipropileno.
8. Evitar laboreo de suelo
• Debe evitarse durante los periodos de heladas tardías. Ya que crea espacios de aire en el
suelo y lo hace más frío.
• El suelo tiene muchos espacios con aire, y el aire es un pobre conductor y tiene un calor
específico bajo.
• Por lo tanto, tenderá a transferir y almacenar menor calor.
• Para mejorar la transferencia y el almacenamiento de calor hay que compactarlo y regarlo.
9. Riego
• Cuando los suelos están seco, hay más espacios de aire que inhiben la transferencia y
el almacenamiento de calor.
• El objetivo es mantener el suelo cercano a CC. (30 cms)
• Humedecer el suelo lo hace más oscuro, y aumenta la absorción de la radiación solar.
Synder, Paw y Thopson, 1987
10. Eliminar malezas
• Favorece
la absorción
de
la
radiación,
almacenamiento y transferencia de calor por el
suelo.
• Algunas malezas hospedan concentraciones altas
de bacterias nucleadoras de hielo.
• Diferencias hasta de 2 °C entre un suelo desnudo y
un suelo con cubierta de hierba de 5 cm de altura.
• Eliminar o minimizar las cubiertas de hierbas
definitivamente es beneficioso.
• Synder
y Connell (1993) encontraron que la
temperatura superficial de los suelos desnudos
estaba generalmente de 1 °C a 3 °C más alta que
los suelos con cubierta herbácea.
Blanc et al., 1963
• La hierba segada se mantuvo en el suelo e impidió que la radiación solar alcanzara la
superficie del suelo y se redujera la conductividad térmica y el calor especifico del suelo.
• El laboreo crea espacios de aire que aíslan de la transferencia de calor y aumenta la
evaporación, que disminuye el contenido e agua del suelo y reduce la capacidad de calor.
• Los suelos tratados con herbicidas estaban más limpios y más firmes y húmedos que los
otros dos tratamientos.
• Las malezas o coberteras dificultan el drenaje de aire frío. Sin embargo, las cubiertas más
altas proporcionan una superficie para la congelación mayor en sistemas de aspersión
bajo los árboles y en consecuencia, puede ser beneficioso.
11. Cubiertas del suelo
•
Cubrir el suelo con plástico para subir la
temperatura de la superficie es un método viable
que proporciona alguna protección.
•
La temperatura de la superficie del suelo
esta estrechamente relacionada con la
temperatura del aire.
•
Los acolchados de plástico claro, aumentan
la transferencia de calor en el suelo y
mejoran el almacenamiento de calor
resultando en una temperatura mínima de la
superficie más alta.
•
El plástico negro absorbe una cantidad de
radiación considerable, pero el espacio de
aire entre el plástico y el suelo inhibe la
transferencia de calor hacia el suelo.
•
En consecuencia, el plástico negro es menos
efectivo para la protección contra heladas.
•
El plástico claro permite que más energía
radiante alcance la superficie del suelo..
•
Si se mantiene húmedo el suelo, el agua
se evapora y se condensa en la parte
interior del plástico conforme la cobertura
se enfríe, esto cambiará el calor latente a
calor sensible bajo el plástico y ayudará a
mantener la temperatura del suelo más
caliente.
11.2. Cubiertas orgánicas
• Los acolchados con residuos
vegetales
reducen
la
transferencia de calor hacia el
suelo y favorecen que los
cultivos puedan sufrir heladas.
12. Control de bacterias
• Para que ocurra la congelación,
el proceso de formación de hielo
inicia principalmente por la
presencia de bacterias activas
nucleadoras de hielo.
• Es más probable el daño por
helada cuando la concentración
de bacterias INA es alta.
• Para controlar esta bacterias se
utilizan compuestos de cobre o
bacterias
inactivas
en
la
nucleación de hielo.
• Reducir
la concentración de
bacterias
INA
reduce
el
potencial para la congelación.
13. Polinización
PROTECCIÓN ACTIVA
1. Calefactores
• Los requerimientos de energía en
una noche helada de radiación son
de 10 a 50 W m-2.
• Un calefactor produce de 140 a 280
W m-2.
• Para conseguir la mejor eficiencia,
hay que aumentar el número de
calefactores
y
disminuir
su
temperatura.
• Si
los fuegos son demasiado
grandes y calientes, el aire
calentado asciende demasiado y la
energía se pierde por encima del
cultivo.
• Los calefactores son más efectivos
en aumentar la temperatura, si los
fuegos no son demasiado grandes
ya que el aire calentado asciende
lentamente.
• La relación entre la radiación y la
energía liberada es del 40% para
combustibles
sólidos
en
comparación con el 25% para
combustibles líquidos.
• En consecuencia, los combustibles
sólidos son más eficientes en
calentar las plantas, especialmente
bajo condiciones de viento.
• La temperatura del aire que sale de un calefactor es entre 635 °C a 1000 °C.
• El aire calentado asciende debido a la entrada del aire frío, hasta que alcanza la altura en que el aire
tiene la misma temperatura y se mezcla con el aire de la parte superior.
• Este se enfriará, se hará más denso y descenderá, lo que crea un patrón de circulación dentro de la
capa de inversión térmica.
• Si los fuegos son demasiados grandes y calientes, el aire calentado asciende demasiado alto y el patrón
de circulación dentro de la inversión no se produce.
• El humo no ayuda y contamina el
ambiente.
• El humo a la salida del sol bloquea
la radiación solar y retrasa el
calentamiento del cultivo, que
puede conducir a un consumo más
alto de combustible y posiblemente
más daño.
Collomb, 1966
1.1. Colocación de los calefactores
• La distribución debe ser uniforme con más estufas en los bordes,
especialmente contra el viento y en las zonas bajas.
• Se necesitan de 75 a 100 calefactores por hectárea para tener un buen
control.
• La tasa de consumo aproximado es de 2.78 lts / h.
• Más de la mitad de la producción de energía se pierde como radiación hacia
la atmósfera.
2. Ventiladores
• Los ventiladores no producen
calor.
• Redistribuyen el calor sensible
que está presente en el aire.
• Mezclan el aire caliente de la
parte superior con el aire más
frío cerca de la superficie.
• La cantidad de protección
depende de la fuerza de la
inversión térmica.
• Ayudan a eliminar el aire más frío
cercano a las hojas o yemas y lo
sustituyen por el aire del ambiente
ligeramente más cálido.
• El radio de protección va de los 90
a los 120 m dependiendo de la
potencia del motor.
3. Helicópteros
• Mueven el aire de la parte superior, en una inversión térmica, hacia la superficie.
• No son efectivos si no existe inversión térmica.
• Debido al elevado costo, el uso de los helicópteros está limitado a cultivos de alto valor o
emergencias.
• Pueden proteger entre 22 y 44 has., pasando cada 30 a 60 minutos
4. Riego por microaspersión sobre o por debajo
de las plantas
• El agua tiene una temperatura 20 °C
• Para que el agua caiga de 20 °C a 0°C
libera 418.3 kJ/lt.
• Si la temperatura del agua fuese de 30 °C
proporciona 41.9 kJ/lt adicionales.
• Enfriar y congelar el agua remplaza la
energía perdida durante una helada de
radiación.
• Sin embargo, la evaporación del agua
elimina calor sensible y causa caída en
la temperatura del aire.
• La cantidad de agua enfriada y
congelada debe ser 6 veces más que la
cantidad evaporada.
• Cuando las gotas de agua golpean una
flor, yema o un fruto pequeño, el agua
se congelará y liberará calor latente, que
sube la temperatura de la planta.
• Sin
embargo, la energía se pierde
cuando el agua se vaporiza desde el
tejido de la planta cubierto por hielo,
causando la caída de la temperatura.
• El
secreto
es
aplicar
frecuentemente y suficiente.
agua
4.1. Aspersores por encima de las plantas
• La
aspersión sobre las plantas
proporciona una protección excelente
contra las heladas hasta -7 °C si las
tasas de aplicación son suficientes y la
aplicación es uniforme.
• Si no se suministra el agua suficiente el
método puede causar más daño que el
que presentará un cultivo no protegido.
• Tiene grandes requerimientos de agua.
• El peso del hielo puede causar daño.
• Las enfermedades de las raíces pueden
ser un problema en suelos con malos
drenajes.
• El hielo húmedo (cristalino) presenta una
temperatura aproximada a
0°C
• El objetivo es cubrir los
árboles mediante hielo
transparente
• El hielo blanco es hielo seco
• La temperatura del hielo seco es la
temperatura ambiental
• El hielo seco provoca mayores
daños
• Una aplicación mínima de 3.0 mm/h es requerida y
suficiente para proteger cultivos con temperaturas de hasta 3.0 °C
• Aplicaciones adicionales de 0.5 mm/h son requeridas para
aumentar un grado la temperatura.
• Como ejemplo, si la temperatura es de -4.0°C,
entonces la aplicación de agua debe ser
de 3.5 mm/h
Lamina=
(35 lph) ( 1 emisor)
_________________ = 3.5 mm/hra
(2 mts)
(5mts)
puedo controlar hasta -4 grados centígrados
Como calculo el agua que utilizo en una operación de
riego?
• Una vez habiendo obtenido la lamina que damos con el emisor que escogemos la
llamaremos (q)
• Al gasto de la operación la llamaremos (Q)
• Y sabiendo la superficie que regamos en esa operación (ejemplo que la operación
abarque 2.50 ha)
• El calculo del caudal a utilizar seria el siguiente:
Q= (ha) (q) (10)
Q= (2.5) (3.5) (10) 87.5 metros cúbicos / hora
equivalentes a 24.3055 litros/ segundo
conversión de mts cúbicos a litros por seg. = M3/3.6
estamos hablando que con un pozo de 8” podremos controlar la helada de
hasta -4 grados centígrados en una superficie de 6.8 casi 7.00 hectáreas
4.2 Aspersores debajo de las plantas
• El objetivo es aplicar agua para mantener la superficie del suelo a 0 °C.
• Esto aumenta la radiación de onda larga y la transferencia de calor sensible
a las plantas.
• Se necesitan tasas de aplicación mas bajas de 2.0 a 3.0 mm / hr.
• Evans (2000) indica que la temperatura puede aumentar hasta 2 °C a dos
metros de altura.
• Una vez en marcha, los aspersores deberían funcionar continuamente sin
interrupción.
• Es mejor concentrar el agua en áreas que necesitan más protección que
aplicar poca agua sobre un área más grande.
5. Combinaciones de métodos activos
5.1 Ventiladores y aspersores por debajo de la planta
• El agua congelada en el suelo libera calor latente y calienta el aire cerca de
la superficie.
• El aire calentado se transfiere a través del cultivo, y el funcionamiento de los
ventiladores favorecerá la transferencia de calor y de vapor de agua dentro
de la capa mezclada de aire.
• Evans (2000) reporta que el uso combinado de ventiladores y agua puede
doblar el beneficio de utilizar cualquiera de los dos métodos de forma
separada.
5.2. Ventiladores y Calefactores
• Mejora la protección por encima de cada uno de los métodos por separado.
• Brooks (1960) menciona que un abanico y 50 calentones / ha., eran igual a
133 calentones / ha.
• Puede proteger hasta -5 °C
• Los calentones deben colocarse a 30m del abanico.
• Los calentones situados cerca de los abanicos causan el ascenso de
corrientes de aire, disminuyendo la eficacia del ventilador.
• El abanico tiende a tirar hacia dentro el aire frío cerca del suelo en el borde
exterior del área protegida, los calentones se colocan en el borde exterior
para calentar el influjo de aire frío.
• No se necesitan calentones dentro de los 50 m del radio de acción del
abanico.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN