Como iniciarse
en un proyecto de riego
Un proyecto de
riego implica sucesivas etapas de trabajo y el consecuente logro
de conclusiones, algunas de las cuales son condicionantes
absolutos y pueden determinar la definitiva inviabilidad del
proyecto, por ejemplo: disponibilidad y calidad de agua, y otras que
condicionan y/o definen la elección del sistema de riego,
riesgos, precauciones y posibles rotaciones o sucesión de
cultivos y resultado económico de la tecnología a incorporar.
Un esquema típico de
trabajo para iniciar un proyecto de riego, implica la evaluación
ordenada de los siguientes aspectos:
- Disponibilidad y calidad de
agua
- Demanda de los cultivos
- Características de los
suelos
- Caudal y energía necesarios
- Sistema de riego
Disponibilidad
y calidad de agua
El agua utilizada para riego es,
mayoritariamente, el agua subterránea.
Existe
en casi cualquier parte a cierta profundidad por debajo de la
superficie, aunque no siempre, por razones de cantidad y calidad
es utilizable.
Dado
el carácter excluyente de esta etapa del proyecto, esta es la
primera determinación a realizar. Debe relevarse información
sobre composición química del agua conforme el siguiente
detalle:
-
Cationes: (sodio, magnesio, calcio,
potasio);
-
Aniones: (cloruros, sulfatos, bicarbonatos, carbonatos, boro);
-
pH;
-
Conductividad eléctrica;
-
RAS (Relación de adsorción de sodio).
Si
el pozo a realizar estuviese en zonas no exploradas o de dudoso
conocimiento, estos estudios deberán realizarse a nivel de
predio, previos a cualquier explotación programada, conforme se
detalla:
1- Realizar un estudio de prospección
geoeléctrica en el área prevista para el riego.
2- Si el paso anterior definió continuar, se ubica el lugar que
mejor se adapta a los requerimientos de caudal y calidad, teniendo
en cuenta la distancia entre la fuente de extracción y los lotes
a regar.
3- Realizar una perforación de poco
diámetro hasta el acuífero seleccionado. Se bombea 24 horas para
estabilizar la perforación y se analiza la muestra.
4- Se efectúa el análisis de laboratorio de la muestra extraída.
5- La interpretación conjunta de los
registros de sondeo y de la muestra de agua extraída, permite
determinar en que condiciones está el acuífero en cuanto a
calidad, estratos más permeables y riesgo de salinización.
En este paso, se está en
condiciones de abandonar por excesivos riesgos de salinización o
de lo contrario, se tiene la certeza de haber ubicado aguas aptas
para riego.
Es posible que los sondeos eléctricos indiquen la presencia de
arenas saturadas de alta resistividad, lo que permite llegar al
punto (2), pero luego el análisis de la muestra de agua arroja un
alto contenido de sodio imposible de determinar con métodos de
sondeo superficial.
6- Se construye la perforación definitiva a pocos metros de la
anterior, según las recomendaciones técnicas. El pozo construido
en el paso (3) queda como pozo de observación para los ensayos de
bombeo.
7- De la interpretación de los ensayos de bombeo se determina el
caudal máximo o crítico, radio del pozo y magnitud de la
depresión que se necesita para conocer la profundidad a que se
coloca la bomba.
8- Finalmente con estos datos se dimensiona el sistema de riego.
Como precaución se recomienda un análisis periódico del agua
para observar posibles alteraciones en su calidad.
Estudios
geoeléctricos
Es
conveniente realizar estudios previos a cualquier explotación
programada, que pueden incluir los aspectos geomorfológicos de
los terrenos, censos de pozos existentes, estudios geoeléctricos
específicos y pozos de menor diámetro con muestreo del terreno,
perfilaje eléctrico, bombeo, extracción de muestras de agua y
análisis químico de la misma. Por último cálculo de caudal
específico y caudal de explotación.
El
método geoeléctrico es un método indirecto de prospección que
consiste en hacer pasar una corriente de intensidad I por medio de
dos electrodos y medir la diferencia de potencial AV entre otros
dos electrodos, todos ubicados simétricamente a lo largo de una
línea. Separando progresivamente los electrodos de emisión de
corriente se aumenta la profundidad de investigación en la
vertical. Se aprovechan las respuestas resistivas de los terrenos
en función de la combinación de los
siguientes factores: tipo de sedimento, espesores de las capas,
presencia y cantidad de sales en el agua subterránea y eventuales
estructuras, principalmente.
La
técnica mas seriamente utilizada y con valor comparativo
universal, es la ejecución de cada sondeo eléctrico vertical (SEV)
aplicando el dispositivo Schlumberger con 4 (cuatro) electrodos
simétricos, debiendo ser la separación de las alas (electrodos
de corrientes) aproximadamente 4 a 5 veces la profundidad máxima
que se intenta alcanzar.
Por otro lado la representación debe
efectuarse en papel bilogarítmico (módulo 62,5 mm u 83 mm) y la
cantidad de puntos de la curva por módulo de 6 a 7, lo que exige
un cuidadoso programa de separaciones de mediciones y de empalmes
de los electrodos de recepción. En las ordenadas se colocan los
valores de resistividades aparentes y en abcisas los valores de
aperturas del ala. Por último, la utilización de un programa
computacional de interpretación se suma a la experiencia de los
profesionales actuantes, pudiéndose sólo así, y con la
concurrencia de otros datos hidrogeológicos, plantear un modelo
geoeléctrico-geológico-hidrogeológico válido.
En una
determinada área se deben realizar varios sondeos eléctricos
verticales y correlacionar los mismos mediante perfiles y mapas de
subsuelo (de resistividades) y determinando la geometría y
características de las unidades de interés hidrogeológico.
Las técnicas de perfilaje eléctrico se utilizan una vez finalizada la
apertura del pozo y antes de colocar los filtros y encamisado.
Consiste en bajar al pozo una serie de sondas a fin de determinar
diversas curvas, siendo las mas útiles y frecuentes las de
Potencial Espontáneo, Resistividades y Gamma Natural. La
interpretación combinada de las mismas, juntamente con la
descripción de las muestras de los terrenos atravesados en el
pozo y la velocidad de avance, permitirá confeccionar un perfil
correcto con límites entre capas (espesores) dando además una
pauta semicuantitativa de las condiciones del agua subterránea a
explotar. Por último permite efectuar correctamente el diseño
del pozo de explotación.
Una
perforación es una obra en si misma, y por lo tanto hay que
optimizar eficiencia, vida útil y costos, ya que están íntimamente
relacionados. También juega un papel importante la
idoneidad y seriedad del perforista. Un producto importante del
estudio previo es el diseño de la perforación donde se
determinan longitudes, diámetros, espesor mas conveniente de
caños, filtros, abertura de ranura, ubicación, engravado, tipo
de materiales a emplear, etc.
No
siempre la mayor profundidad de una perforación apunta a lograr
captar una mejor agua. Depende de las características
hidrogeológicas del subsuelo.
Perforación
con camisa y filtros o pozo abierto: hay casos que se logran y
otros con grandes derrumbes y arrastre de material que han
interrumpido riegos en el período mas crítico no lo logran. El
utilizar pozos desnudos introduce en la provisión de agua un
factor de incertidumbre y aleatoriedad que no condice con la
eficiencia y la certidumbre que la tecnología de riego mecanizado.
Un pozo introduce una alteración
en la estabilidad de los terrenos, y más cuando se extrae mucha
agua, por lo que la técnica y el sentido común, aconsejan en
todos los casos un armazón artificial (camisa, filtros, grava)
para contrarrestar la desestabilización y permitir el ingreso de
agua al pozo libre de partículas.
Por
último, el bajo costo de los pozos desnudos es relativo, ya que
sin duda no se contabilizan entre otros el desgaste de las bombas
y el alto costo ambiental que con el tiempo, sin duda, cobrara la
naturaleza.
Prevenir
el deterioro de un acuífero implica conocerlo
hidrogeológicamente, hacer correctamente las perforaciones con
camisa y filtros adecuados que permitan extraer agua libre de
sedimentos, eventualmente aislar correctamente acuíferos
indeseables, efectuar controles generales de calidad, y por
último explotarlo correctamente sin producir un excesivo
abatimiento de niveles y permitir su recuperación periódica, por
ejemplo.
La
prevención del deterioro de un pozo en particular se puede
realizar mediante un control periódico de la calidad y cantidad
del agua explotada y depresión del nivel dinámico. Ante una
disminución progresiva del caudal, o presencia de sedimentos en
el agua, u otros síntomas, hay que efectuar las consultas
técnicas inmediatas.
El
distanciamiento entre dos pozos en explotación depende de las
características hidraúlicas del acuífero. Si las mismas no son
suficientemente conocidas se estiman distancias con un gran
coeficiente de seguridad, teniendo en cuenta también factores
como ser caudales a explotar, tiempos de explotación, etc.
Calidad de agua
Disponibilidad
y calidad de agua resultan de estudios geológicos y de
laboratorio, que permitirán, en primer lugar, determinar si el
riego es viable.
El riesgo potencial del riego con agua de mala calidad es la
incorporación de sodio al suelo, aunque también existe riesgo de
salinidad y toxicidad específica. El sodio actúa desmejorando la
estructura, impidiendo la penetración de agua en el suelo,
deteriorando progresivamente la aptitud del mismo.
Aunque aguas salinas o sódicas son usadas para riego en muchas
zonas áridas y semiáridas del mundo, la introducción de sodio y
otros cationes en la solución del suelo puede imponer un estrés
en los cultivos disminuyendo sus rendimientos.
La composición y concentración de las sales en la solución del
suelo puede afectar el crecimiento de las plantas debido a: (a)
efecto osmótico; (b) efecto tóxico y (c) cambio en las
propiedades del suelo.
La interacción entre las propiedades fisico-químicas del suelo y
la calidad del agua es fundamental para evaluar la posibilidad de
utilizar esa agua para regar.
Criterios de
calidad de agua para riego
Los
criterios prevalentes para calidad de agua para riego y su
asociación con el peligro potencial para los cultivos son:
- Salinidad: los efectos de
las sales en el crecimiento de los cultivos son en su mayoría
osmóticos y están relacionados a la concentración total de
sales.
- Sodicidad: está
relacionado a la excesiva cantidad de sodio intercambiable en
el suelo lo cual produce un deterioro de la permeabilidad y de
la estructura del suelo.
- Toxicidad: algunos
solutos tienen efecto tóxico directo sobre los cultivos.
Salinidad
El
parámetro mas importante para determinar la calidad de agua desde
el punto de vista de la salinidad es la concentración total de
sales (CTS). Este parámetro es usado para estimar el potencial
osmótico de la solución mediante la siguiente ecuación:
potencial osmótico (kPa) = -5.6 x 10-2 x CTS (mg/l)
La conductividad eléctrica (CE) es
una medida de la CTS basada en el principio de que la cantidad de
una corriente transmitida por una solución salina en condiciones
estándares se incrementa al aumentar la concentración de sales
en solución.
potencial osmótico (kPa) = -36 x EC (dS m-1)
Sodicidad
La
cantidad de sodio en el suelo se expresa a través del porcentaje
de sodio intercambiable (PSI), el cual se calcula como el cociente
entre el sodio de intercambio dividido por la capacidad de
intercambio catiónico (CIC). La relación de adsorción de sodio
(RAS) es una medida efectiva del peligro potencial de sodio del
agua que esta en equilibrio con el suelo y es:
RASp = Na+/[(Ca++ + Mg++)/2]½
Aguas que contienen apreciables
cantidades de sulfatos, bicarbonatos o carbonatos tienden a formar
pares iónicos y el RAS calculado a través de las concentraciones
de Na+, Ca++, y Mg++ en solución puede diferir de RAS real. La
siguiente ecuación permite estimar el RAS verdadero de los
valores calculados con la ecuación anterior
RAS = 0.08 + 1.115 x (RASp)
Si utilizamos aguas con una
apreciable concentración de bicarbonatos, parte de estos van a
precipitar como carbonato de calcio cuando la concentración de la
solución aumente por evapotranspiración. Esta precipitación
causa una disminución de la salinidad pero incrementa la
proporción relativa de sodio en el suelo al disminuir el calcio
que precipita como carbonato de calcio y por ende aumenta el valor
del RAS. Para estimar el porcentaje de sodio de intercambio (PSI)
de un suelo después de ser regado con un agua de RAS conocido se
pueden utilizar las siguiente ecuaciones:
Porción superior de la zona
radical
PSI ~ RAS (agua de riego) [1+(pH-pHc)]
Porción inferior de la zona
radical
PSI ~ k RAS (agua de riego) [1+(pH-pHc)]
donde k es un factor de lavado, y
pHc=(pK2-pK1) + pCa + pAlc
Procesos básicos
de concentración y desplazamiento de sales en el suelo
Cuando
se riega un cultivo este toma buena parte del agua dejando la
mayoría de las sales solubles en el suelo. Este proceso
incrementa la concentración de cada constituyente en proporción
a la disminución del volumen de agua dejado en el suelo. Cuando
regamos nuevamente o se produce una lluvia que compensa el agua
tomada por el cultivo, esta desplaza una parte de la solución del
suelo preexistente a una mayor profundidad, tomando efectivamente
el lugar de la solución previa.
La composición del agua del suelo es esencialmente la del nuevo
incremento del agua aplicada hasta que el cultivo tenga
oportunidad de remover agua por transpiración y los solutos que
han sido agregados o removidos por el nuevo volumen de agua que
ingresa al suelo por disolución, intercambio iónico o
precipitación.
El volumen correspondiente al la solución desplazada contiene
generalmente una mayor concentración de sales disueltas que las
sales presentes en el agua agregada.
Fenómeno
de intercambio iónico
Durante
el crecimiento de un cultivo bajo riego las sales se concentran y
se redistribuyen produciendo un cambio en la concentración de
determinados iones. El peligro de sodificación que puede producir
determinada calidad de agua se aumenta cuando aumenta la
concentración de sales. Un incremento en el valor del RAS tiende
a modificar el equilibrio del complejo de intercambio del suelo,
sin embargo el gran reservorio de iones intercambiables del suelo
actúa como buffer para los cambios del RAS de la solución del
suelo.
Como resultado del intercambio catiónico cuando la concentración
de sales de la solución del suelo es aumentada cuatro veces, el
RAS deberá aumentar dos veces sin embargo esta solo se incrementa
en un pequeño porcentaje. Si repetimos varias veces estos
equilibrios entonces si podremos predecir el doble de incremento
en el RAS cuando la solución es concentrada cuatro veces.
Precipitación y
disolución
Otro
factor que modifica el nivel de solutos de la solución del suelo
es la precipitación y disolución de los minerales poco solubles
durante los procesos de concentración y desplazamiento.
Cuando la solución del suelo es desplazada en profundidad en el
perfil del suelo por una solución mas diluida , las sales que
precipitaron cuando la solución desplazada se concentraron por
efecto de la evapotranspiración, estas tienden a redisolverse y a
incrementar la concentración de sales del agua que ingresa. De la
misma forma cuando la solución del suelo se concentra, especies
poco solubles como el carbonato de calcio o el yeso van a
precipitar, su producto de solubilidad es excedido.
Los datos disponibles no es posible aun definir una clasificación
de aguas, requiriéndose un cuidadoso monitoreo de los niveles de
sodio en el suelo.
Para reducir al mínimo el posible impacto negativo del sodio en el
suelo es indispensable implementar, previo al riego, practicas de
manejo conservacionista de suelos y mejorar así la condición
superficial de los mismos.
La interpretación de los análisis de agua para riego y de
suelos, para realizar las recomendaciones de practicas de manejo
debe ser responsabilidad de un profesional agrónomo con el objeto
de asociar correctamente esos análisis con las diversas
condiciones edafoclimaticas de la región.
Clasificación de
aguas para riego
En
toda la región pampeana donde es factible el riego suplementario,
existen aguas de distinto grado de sodicidad y salinidad. Un gran
porcentaje de ellas no son aptas para riego cuando utilizamos la
clasificación de Riverside. Sin embargo el balance climático
anual entre precipitación y evapotranspiración tiene, en la región, un excedente que pasa por el perfil del suelo en el otoño
invierno, diluyendo y arrastrando sales. La utilización de la
clasificación de Riverside podría llevar a restringir la
expansión del riego en la región.
Resultados preliminares de la actividad experimental, de
investigación y monitoreo de casos, brindan una aproximación de
conocimiento sobre el tema, permitiendo realizar algunas
recomendaciones, consideradas mas ajustadas que las
clasificaciones de aptitud de agua para riego clásicas.
Salinidad
aguas con conductividad de hasta 2 dS m-1
son seguras para riego suplementario en cultivos extensivos.
Esto es valido para la zona húmeda donde los excedentes
pluviales de otoño permiten lavado de sales del suelo y donde
el nivel freático
se encuentra a profundidades mayores a 3 m.
Aguas de conductividad de 2 – 4
dS m-1, son consideradas de dudosa aptitud para
riego, siendo necesarios la cuidadosa evaluación del proyecto,
manejo particular del riego incrementado los umbrales y
seguimiento de los niveles de salinizacion del suelo.
Aguas de conductividad mayor a 4
dS m-1 no son recomendadas para riego con la
información disponible.
La sensibilidad de los cultivos a
la salinidad es mayor durante los estadios iniciales, no recomendándose
el riego en esos periodos con aguas de calidad
dudosa.
Estas recomendaciones son realizadas sobre la base de la
sensibilidad del maíz a la salinidad, considerado el cultivo más
sensible comparado con soja, girasol y trigo, cultivos incluidos
en el proyecto.
La profundidad de muestreo para monitoreo de sodio en el suelo es:
- Labranza convencional => 0 –
10 cm y 10 – 20 cm
- Siembra directa => 0 – 5 cm
/ 5 – 10 cm y 10 – 20 cm
Sodicidad
Aguas con RAS hasta 15,
aceptables en el mediano plazo.
Aguas con RAS = 15 – 20 son
consideradas dudosas. Se aconseja un seguimiento de la evolución
del nivel de sodio en suelo.
Aguas con RAS > 20 son
desaconsejadas para su uso, salvo tratamiento correctivo con yeso
desde los inicios del riego
