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

 

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