Calcular la superficie de recogida de agua

El agua será, cada vez más, uno de los recursos más valorados y buscados. Debemos aprender a recoger y aprovechar el agua de la lluvia para ahorrar dinero y disponer de agua de mayor calidad. Uno de los ejercicios más simples y eficaces es recoger el agua de lluvia de un tejado.

Si el agua es para regar o dar de beber a los animales, es suficiente con limpiar el área de captación (el tejado) un par de veces al año y instalar una canaleta que lleve el agua a un depósito. Para calcular cuánta agua podemos capturar debemos multiplicar la cantidad de litros que caen por metro cuadrado (precipitación pluvial) por los metros cuadrados de techo que tenemos.

Por ejemplo, si en una región tenemos un promedio de 700 mm de lluvia anuales y disponemos de un gallinero de 2 metros cuadrados, tendremos un volumen ideal de captación de:

2 x 700 = 1400 litros anuales

Metros cuadrados x pluviometria anual = litros anuales

De todos modos, debemos considerar un porcentaje de pérdida del agua, que puede variar entre un 20 y un 80% según la calidad del tejado y la recogida. En un techo sin fisuras, limpio y con una canaleta bien cuidada podríamos considerar una pérdida muy baja, solo del 20%, por lo que nuestro cálculo sería:

1400 litros anuales * 0,8 = 1120 litros anuales captados

Resulta útil considerar las necesidades aproximadas de consumo de agua de distintos elementos:

Usuario	Litros diarios	Total mensual	Total anual
Persona	30	30×30 = 900	12×900 = 10,800
Gallina	0.3	30×0.3 = 9	12×9 = 108
Pavo	0.5	30×0.5 = 15	12×15 = 180
Cabra	11	30×11 = 330	12×330 = 3,960
Cerdo	6-8	30×7 = 210	12×210 = 2,520
Vaca	60	30×60 = 1,800	12×1,800 = 21,600
Huerto de 100m2	100	30×100 = 3,000	12×3,000 = 36,000

En el ejemplo anterior, si tenemos un gallinero de 2m2 de techo, podríamos tener suficiente agua para 10 gallinas con una pluviometria de 700mm:

1,120 litros anuales / 365 días = 3,06 litros disponibles al día

Si sabemos que una gallina necesita 0,3 litros al día, este gallinero podría dar de beber a 10 gallinas durante todo el año.

3,06 litros diarios / 0,3 litros necesarios por gallina = 10 gallinas

El agua en la Agricultura

Las Necesidades Hídricas de Cultivos

La necesidad de agua de los cultivos es la cantidad de agua que se requiere para satisfacer la tasa de evapotranspiración, de modo que los cultivos puedan prosperar.

La tasa de evapotranspiración es la cantidad de agua que se pierde en la atmósfera a través de las hojas de la planta, así como la superficie del suelo.

Por lo tanto, con el fin de estimar las necesidades de agua de un cultivo, primero tenemos que medir la tasa de evapotranspiración. La tasa de referencia, ET₀, es la estimación de la cantidad de agua que utiliza una superficie extensa de pasto verde, bien regado, que es aproximadamente de 8 a 15 centímetros de altura. Al saber ET₀, se pueden calcular las necesidades hídricas del cultivo.

Muchas estaciones meteorológicas publican diariamente los valores de ET₀.

Métodos para estimar la tasa de evapotranspiración de cultivos

Existen al menos dos métodos para medir o predecir la tasa de evapotranspiración de cultivos: 1. Tanque de evaporación 2. Usando ecuaciones que predicen la tasa de evapotranspiración basándose en parámetros climáticos.

Tanque de evaporación

En este método, se llena un tanque con agua y se mide la pérdida de agua del tanque. Si no hay precipitación, es bastante fácil medir la evaporación del tanque y se la registra como milímetros por día.

Este método de medición toma en cuenta el viento, la temperatura, la radiación y la humedad, que son los mismos factores que afectan la tasa de transpiración del cultivo.

 Tanque de Evaporación

Sin embargo, hay algunos factores que impiden que este método sea del todo exacto. La radiación solar resulta en el almacenamiento de calor en el tanque. Esto puede resultar en mayor lectura de la tasa de evaporación en la noche, cuando por lo general no ocurre la transpiración por el cultivo. Además, los niveles de temperatura y humedad por encima de la superficie del tanque varían de lo que ocurre naturalmente.

En este método, existen diferentes tipos de tanques para medir los requerimientos hídricos los cultivos. Kp representa el coeficiente del tanque de evaporación, de acuerdo con el tipo de tanque, la radiación solar, viento, humedad y el entorno.

ETo = Kp × ETp

Cuando ETp representa la evaporación del tanque.

La ecuación de Penman –Monteith

Esta ecuación para calcular la evapotranspiración de referencia, ET₀, toma en cuenta los parámetros climáticos de temperatura, radiación solar, velocidad del viento y la humedad.

Una variación de esta ecuación , publicado por la FAO es:

Donde

Evapotranspiración de referencia ETo [mm día - 1 ] ,
Radiación neta Rn en la superficie del cultivo [MJ m -2 día- 1 ] ,
G Densidad del flujo de calor [MJ m -2 día- 1 ] ,
T temperatura del aire a 2 m de altura [° C] ,
u2 La velocidad del viento a 2 m de altura [m s - 1 ] ,
e_s la presión de vapor de saturación [kPa ] ,
e_a presión real de vapor [kPa ] ,
es - ea déficit de presión de saturación de vapor [kPa ] ,
D pendiente de la curva de presión de vapor [ kPa ° C - 1 ] ,
g constante psicrométrica [kPa ° C- 1 ] .

La ecuación Blaney - Criddle

Otro método de cálculo de la evapotranspiración del cultivo de referencia, ET_0.

ET₀= p (0,46 T_media+ 8) 

Donde:

ET₀ = evapotranspiración del cultivo de referencia (mm / día)
T_media = Temperatura media diaria (° C)
p = porcentaje medio diario anual de horas durante el día.

Como podemos observar en la ecuación, este método sólo tiene en cuenta la medición de la temperatura. Por lo tanto, no es una estimación muy precisa de la tasa de evapotranspiración de referencia.

Estimar las necesidades hídricas de los cultivos

ET₀ representa la tasa de evapotranspiración máxima, o potencial, que puede ocurrir. Sin embargo, el requerimiento de agua de la cosecha es generalmente menos de ET₀, ya que son factores relacionados con el cultivo mismo que se deben tener en cuenta. Estos incluyen la etapa de crecimiento de la planta, la cobertura de las hojas que sombrea el suelo y otros parámetros del cultivo mismo.

Tomando en cuenta estos factores, se puede convertir la ET₀ a ETc, utilizando un coeficiente específico para el cultivo, Kc.

La ETc representa la tasa de evapotranspiración del cultivo bajo condiciones estándares (condiciones sin estrés).

Al calcular la ETc, hay que identificar las etapas de crecimiento del cultivo, su duración, y seleccionar el coeficiente Kc adecuado.

ETc = Kc * ET₀

 

Efectos climáticos son incorporados en ET0, mientras que el efecto de las características del cultivo es incorporado en Kc.

Ejemplo para el cálculo de las necesidades hídricas de un cultivo

Cultivo: papa
Etapa de crecimiento: Crecimiento inicial
Kc para la etapa inicial: 0.45
ET0 (medido por una estación meteorológica local): 9 mm / día

ETc = Kc * ET0 = 0.45 X 9 = 4,05 mm/día

Manejo de Riego en Cultivos sin Suelo

El análisis Semanal del agua de riego y de drenaje es indispensable para controlar el crecimiento normal de plantas de contenedor. Las medidas necesarias para la planificación y el seguimiento de riego y fertilización son expuestas.

Dónde y Cómo Tomar las Muestras  

Es recomendable tomar muestras de agua al menos una ubicación por válvula de riego.  El punto del muestreo debería representar la parcela regada por esta válvula. Elegir la ubicación adecuada para la muestra puede ser difícil si la parcela es heterogénea (por ejemplo, una parcela que contiene plantas con diferentes consumos de agua, o plantas en distintas etapas de crecimiento). 

Tomar las muestras de un lugar que representa el consumo de agua "medio", no es siempre la mejor opción, y es importante tener en cuenta la sensibilidad de plantas específicas a la salinidad o al exceso de agua. 

Para un mejor control, se recomienda tomar las muestras de los mismos lugares cada semana. Esto le permite seguir las tendencias y cambios. 

Después de elegir donde tomar las muestras, el riego debe ser planificado según dos parámetros: el intervalo de riego y la cantidad de agua, en este orden.

Determinar el Intervalo de Riego 

El intervalo de riego es determinado basado en el consumo de agua de la planta, el volumen del contenedor y en las propiedades del sustrato del cultivo, teniendo en cuenta la sensibilidad de la planta a la humedad en el sustrato del cultivo. 

Aquí están dos ejemplos: Planta A consume 400ml de agua al día, el volumen del contenedor es 2 litros y el sustrato puede contener 60% de agua disponible. Por lo tanto, el intervalo entre riegos no debe exceder de 0.6*2/0.4 = 3 días.

Planta B, también consume 400 ml/ día, pero el volumen del contenedor es 1 litro y el sustrato puede contener 30% de agua disponible. El intervalo de riego más largo para la planta B es 0.3*1/0.4 = 0.75 días. Eso significa que se requiere más de un riego por día . 

Determinar la Cantidad de Agua a Aplicar

Para evitar la acumulación de salinidad en el sustrato, es muy importante permitir el drenaje de agua de la parte inferior del contenedor. Un drenaje no adecuado causará aumento de la salinidad en el sustrato, mientras que drenaje excesivo puede causar la lixiviación de nutrientes del sustrato y el agotamiento de los nutrientes. 

Por razones prácticas, el drenaje se expresa como porcentaje del volumen del agua aplicado al contenedor. Por ejemplo, si se aplica 1 litro de agua y el drenaje es de 300ml de volumen, el porcentaje de drenaje es del 30%.

Entre el 15-60% de drenaje es una gama aceptable en la mayoría de sustratos de cultivo, el porcentaje apropiado del drenaje es determinado según la tolerancia de la planta a las sales, las propiedades del medio de cultivo, la programa de fertilización y la experiencia del cultivador.

Prácticamente, el porcentaje de drenaje está determinado por simples pruebas en el campo, tales como pruebas de la CE, el pH, los nitratos y cloruros en el agua de riego y en el agua de drenaje.  

Una vez que el porcentaje de drenaje está determinado, puede ser utilizado como una premisa de trabajo. La cantidad de agua que debe ser aplicada en cada riego, es la cantidad de agua que tendrá como resultado este porcentaje de drenaje.

Los parámetros mencionados anteriormente deben ser probados al menos una vez a la semana, para conseguir indicaciones de los procesos que tienen lugar en el sustrato, como cambios en el pH, aumento de salinidad, deficiencias etc.

Aquí está un ejemplo de una tabla para el seguimiento de los datos:

Válvula	Riego					Drenaje
	CE	pH	NO3	Cl	Volumen	CE	pH	NO3	Cl	Volumen
A
B
C

La Calidad del Agua de Riego

Tanto la calidad del agua de riego como el manejo adecuado del riego son esenciales para la producción exitosa de cultivos.

La calidad del agua de riego afecta tanto a los rendimientos de los cultivos como a las condiciones físicas del suelo, incluso si todas las demás condiciones y prácticas de producción son favorables / óptimas. Además, los distintos cultivos requieren distintas calidades de agua de riego.

Por lo tanto, es muy importante realizar un análisis del agua de riego antes de seleccionar el sitio y los cultivos a producir. La calidad de algunas fuentes de agua puede variar significativamente de acuerdo a la época del año (como en una época seca / época de lluvias), así que es recomendable tomar más de una muestra, en distintos períodos de tiempo.

Los parámetros que determinan la calidad del agua de riego se dividen en tres categorías: químicos, físicos y biológicos. En esta revisión, se discuten las propiedades químicas del agua de riego.

Las características químicas del agua de riego se refieren al contenido de sales en el agua, así como a los parámetros derivados de la composición de sales en el agua; parámetros tales como la CE / TDS (Conductividad Eléctrica / sólidos totales disueltos), RAS (Relación de Adsorción de Sodio), la alcalinidad y la dureza del agua.

El origen de las Sales Disueltas en el Agua de Riego

La principal fuente natural de las sales minerales en el agua es la erosión de las rocas y minerales. Otras fuentes secundarias incluyen la deposición atmosférica de sales oceánicas (sales en el agua de lluvia), el agua salina de las aguas subterráneas y el aumento de la intrusión de agua de mar en los acuíferos de las aguas subterráneas. Productos químicos de fertilizantes, que lixivian a las fuentes de agua, también pueden afectar a la calidad del agua de riego.

Problemas Relacionados con la Calidad del Agua de Riego

La salinidad del agua de riego

El principal problema relacionado con la calidad del agua de riego es la salinidad del agua. La salinidad del agua se refiere a la cantidad total de sales disueltas en el agua, pero no indica que sales están presentes.

El nivel alto de sales en el agua de riego reduce la disponibilidad del agua para el cultivo (debido a la presión osmótica), aunque el suelo puede parecer mojado, y causa la reducción del rendimiento.

Por encima de cierto umbral, la reducción en el rendimiento de los cultivos es proporcional al aumento en el nivel de salinidad. Los distintos cultivos varían en su tolerancia a la salinidad y por tanto tienen diferentes umbrales y diferentes tasas de reducción del rendimiento.

Los parámetros más comunes para determinar la calidad del agua de riego, en relación con su salinidad, son la CE y el TDS.

TDS ppm o mg/L	CE dS/m	Riesgo de Salinidad
<500	<0.8	Bajo
500 - 1000	0.8 - 1.6	Medio
1000 - 2000	1.6 - 3	Alto
> 2000	> 3	Muy Alto

Algunas ecuaciones fueron desarrolladas para estimar el potencial de rendimiento, basado en la salinidad del agua de riego. Por ejemplo: 

% Rendimiento  (del máximo) = 100 - b(CEe-a) 

Cuando:

(b) es el porcentaje de reducción en el rendimiento relativo por unidad de incremento en la salinidad

(a) es el umbral de la CE que puede tolerar el cultivo y la CEe es la conductividad eléctrica de la pasta de suelo saturado, que se mide en el laboratorio. 

La CEe es proporcional a la conductividad eléctrica del agua de riego, en función del porcentaje del agua de riego lixiviado por debajo de la zona de las raíces.

El Riesgo del Sodio y la Infiltración del Agua de Riego

El parámetro utilizado para determinar el riesgo de sodio es el RAS (Relación de Adsorción de Sodio). Este parámetro indica la cantidad de sodio en el agua de riego, en relación con el calcio y el magnesio. El calcio y el magnesio tienden a contrarrestar el efecto negativo de sodio.

Altos niveles de SAR podrían resultar en un daño de la estructura del suelo y en problemas de infiltración de agua. El suelo se vuelve duro y compacto en condiciones secas y reduce la infiltración de agua y aire. 

Irónicamente, cuanta más alta es la salinidad, menor será el efecto negativo del sodio sobre la estructura del suelo. Así, cuando los niveles de sodio en el suelo son altos en relación con el calcio y el magnesio, es decir, el RAS es alto, lavar el suelo con agua de buena calidad sólo empeorará el problema.  

   

  

La Toxicidad de Iones Específicos

La calidad del agua de riego también puede ser determinada por la toxicidad de iones específicos.  

La diferencia entre un problema de salinidad y un problema de toxicidad es que la toxicidad ocurre dentro de la planta misma, como resultado de la acumulación de un ion específico en las hojas.

Los iones más comunes que pueden causar un problema de toxicidad son el cloruro, el sodio y el boro. Al igual que con la salinidad, los cultivos difieren en su susceptibilidad a estos iones.

Se debe prestar atención especial a la toxicidad de boro, porque ocurre en concentraciones muy bajas, a pesar de que es un nutriente esencial para la planta.

Un nivel tóxico de tan solo un ion en el agua de riego podría hacer el agua inadecuada para el riego. 

Sin embargo, hay algunas prácticas de gestión que pueden ayudar a reducir los daños.

Estas prácticas incluyen lixiviación adecuada, aumento de la frecuencia de riegos, evitar el riego por aspersión, evitar el uso de fertilizantes que contienen cloruro o boro, selección apropiada de cultivos, etc .

Alcalinidad y pH

La alcalinidad es la suma de las cantidades de bicarbonatos (HCO₃^-), carbonatos (CO₃^2-) y hidróxidos (OH^-) en el agua y se expresa como mg/l de CaCO₃. La alcalinidad del agua es una medida de la capacidad del agua de resistir a cambios repentinos en el pH.  

Si la alcalinidad es demasiado baja, cualquier adición de fertilizantes ácidos inmediatamente bajará el pH del agua. En las plantas de contenedor y en la hidroponía, iones liberados por las raíces de la planta también puede cambiar rápidamente el pH si la alcalinidad del agua es baja.

Rango	Alcalinidad (mg/l CaCO3)
Baja	< 75
Media	75 - 150
Alta	> 150

Los Sistemas de Riego por Goteo

Cuando está bien diseñado y manejado, el riego por goteo tiene muchas ventajas sobre otros métodos de irrigación, incluyendo: la eliminación de la escorrentía superficial, nivel constante en la humedad del suelo, alta eficiencia en el uso del agua, flexibilidad en la aplicación de fertilizantes, previene el crecimiento de malezas y enfermedades de las plantas.

Los sistemas de goteo también pueden ser fácilmente integrados en los sistemas de fertirrigación y automatización.

En los sistemas de riego tradicionales, el agua se aplica al campo entero, ya sea por aspersión o por riego por inundación, lo que resulta en una pérdida significativa de agua. El riego por goteo  es un método de riego moderno en el cual el agua es aplicada directamente a la zona radicular de la planta.

En los sistemas de riego por goteo se utiliza emisores de caudales bajos y las presiones de operación son relativamente bajas. En tales sistemas de riego, se aplica el agua solamente en zonas específicas en el campo, donde se cultivan las plantas. Los caudales típicos  de los emisores son de 0,6-16 L / h (0.16 a 4.0 galones por hora), y los emisores más comúnmente utilizados son de 1-4 L / h.  

  

El Número de Emisores y el Espaciamiento Entre Ellos

El principal desafío en el diseño de un sistema de riego por goteo es seleccionar la combinación correcta de la distancia entre los emisores, su número total y el caudal requerido para un suelo y un cultivo dados. 

Los dos factores principales que afectan a la selección de la combinación adecuada son las características físicas del suelo y de las necesidades hídricas del cultivo. 

En riego por goteo, los emisores crean diferentes formas de bulbos húmedos, en diferentes tipos de suelo.

La textura del suelo determina la distribución vertical y horizontal del agua. En suelos de textura gruesa (suelos arenosos) el agua tiende a extenderse más verticalmente, mientras que en suelos de textura fina (suelos arcillosos), habrá un considerable movimiento lateral, resultando en un radio más grande de la zona humedecida.

El efecto del tipo de suelo y el caudal de los emisores en 
la distribución del agua 

Q = el caudal del gotero    Q (1) > Q (2)

Por lo tanto, el espaciamiento entre los goteros en suelos arenosos debería ser menor que en los suelos de textura fina.

Otro factor que afecta el radio de la zona humedecida (el bulbo húmedo) es la descarga de los emisores. 

El requerimiento de agua del cultivo y el tiempo disponible para el riego se utilizan para determinar el número de emisores necesario.

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Ejemplo:

Goteros de1,2 l / hr fueron seleccionados, la necesidad del agua del cosecha es de 3 l / día, la frecuencia de riego es una vez en 4 días y el tiempo disponible para el riego es de 2 horas:

Cantidad necesaria de agua por cada riego: 3 l/día/planta x 4 días = 12 litros / planta.

Tasa de riego requerida: 12 litros / 2 horas = 6 litros / hora.

Número de goteros necesarios: (6 l / h) / (1,2 l / h / emisor) = 

5 goteros por planta.

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La Aplicación de Fertilizantes en Riego Por Goteo  

El riego por goteo permite la flexibilidad en la aplicación de fertilizantes, ya que los fertilizantes pueden ser fácilmente aplicados a través del agua de riego. Dado que los nutrientes se suministran con el agua de riego, estos son suministrados directamente a la zona radicular activa de las plantas.

Los nutrientes son suministrados con frecuencia a bajas concentraciones, para satisfacer las necesidades de las plantas.
  

Se encontró que las raíces en el área humedecida aumentan su eficiencia en la absorción de agua y nutrientes. 

Por lo tanto, la humectación selectiva del suelo, alcanzada por el riego por goteo, permite un ahorro en agua y fertilizantes. El riego por goteo también puede reducir las pérdidas de nitratos por lixiviación.

Irrigación y el Contenido del Agua en el Suelo

Los métodos tradicionales de riego se caracterizan por grandes fluctuaciones en el contenido de humedad del suelo, ya que altas cantidades de agua se aplican a largos intervalos. 

Estas fluctuaciones afectan el crecimiento de las plantas y el rendimiento de los cultivos. Los sistemas de riego por goteo son capaces de suministrar pequeñas cantidades de agua a intervalos de alta frecuencia. Como resultado, el nivel de humedad en el suelo se mantiene relativamente constante.

Un rango óptimo de humedad en el suelo puede ser mantenido y manejado más fácilmente, ya que se aplica el agua en cantidades precisas, de acuerdo con las necesidades del cultivo. Esto promueve el ahorro del agua, así como mejora el crecimiento y la productividad del cultivo.

Además, la humectación selectiva del suelo evita la evaporación del agua de las zonas fuera de la zona humedecida.

El manejo de la Salinidad en los Sistemas de Riego por Goteo

Si está bien diseñado y gestionado, el riego por goteo permite un mejor manejo de la salinidad en el suelo, y se puede lograr un menor contenido de sales en el suelo, en comparación con otros métodos de irrigación.

Al aplicarse el agua en altas frecuencias y al mantenerse el nivel de humedad del suelo relativamente alto, el contenido de sales del suelo es apropiadamente similar a lo del agua de riego.

Además, los fertilizantes aplicados a través del agua de riego son mucho más diluidos. La alta frecuencia de las aplicaciones de fertilizantes, aplicados en  dosis precisas, puede prevenir un daño a las plantas por acumulación de sales.

Sin embargo, en sistemas de riego por goteo las sales tienden a acumularse en los márgenes del bulbo húmedo. Las sales acumuladas pueden ser lavadas por la lluvia en la zona radicular y causar un choque salino a las plantas.

  

 
Acumulacion de sales en la superficie del suelo

Otro problema que puede ocurrir es que durante el cambio de cultivos, la alta concentración de sales en la superficie del suelo puede impedir la germinación de nuevas semillas y dañar las plantas jóvenes plantadas en las regiones de altas concentraciones de sales.

Para prevenir estos problemas, hay que diseñar el sistema por goteo así que la distancia entre los emisores permitirá superposición de los  bulbos húmedos o, alternativamente, lixiviar las sales periódicamente, utilizando un sistema de aspersión.

El efecto de la distancia entre los emisores a la humectación del suelo

  

La Obstrucción de Goteros

Debido a que los poros de los emisores son muy pequeños, ellos tienden a obstruir con frecuencia. 

Como Evitar Obstrucciones de Goteros

Los sistemas de riego por goteo, también conocidos como sistemas de micro riego, tienen muchas ventajas sobre otros tipos de riego. 

• El suministro del agua y de los nutrientes al sistema radicular es más uniforme.
• Previene el escurrimiento.
• Se controla mejor la población de malezas y las enfermedades.

Los sistemas de riego subterráneos presentan algunas ventajas adicionales - los goteros están protegidos, la escorrentía y la evaporación se reducen al mínimo, incrementan la eficiencia del riego aún más.

Sin embargo, los sistemas de riego por goteo deben estar bien diseñados y administrados, con el fin de beneficiarse plenamente de estas ventajas. Uno de los principales desafíos es proteger los goteros de obstrucciones.

Se clasifican las causas de la obturaciones de los goteros en causas biológicas, físicas y químicas.

Hay que diferenciar entre las aguas superficiales y las aguas subterráneas, debido a que diferentes fuentes de agua llevan a diferentes peligros para la obstrucción de goteros. 

Causas Físicas

Las causas físicas más comunes para la obstrucción de los goteros son partículas de arena, que se encuentran generalmente en aguas superficiales. Otros sólidos en suspensión pueden ser demasiado grandes para pasar a través de la apertura del emisor y podrían obstruirlo. 

Bajo ciertas condiciones, las partículas de tamaño limo pueden formar agregados más grandes, que pueden causar obstrucciones. La turbidez se utiliza a menudo como una medida de los sólidos en suspensión, pero no es un buen indicador del potencial de obstrucciones del agua.

Un sistema de filtración adecuado, diseñado sobre la base de la calidad de la fuente agua, puede impedir las obstrucciones físicas de los sistemas de riego por goteo. 

Obstrucciones causadas por agentes biológicos

Los sistemas de riego por goteo proporcionan un entorno favorable para las bacterias, hongos y algas que pueden causar la acumulación de una masa de limo. El limo puede ser una causa directa para la obstrucción de los goteros, pero también puede inducir la formación de agregados de partículas minerales, que también pueden obstruir los goteros. Este fenómeno es especialmente significativo cuando el manganeso, azufre y hierro están presentes en el agua. 

Dependiendo del tipo de bacteria responsable de la formación de lima, el color de la lima puede ser rojizo, amarillento o grisáceo. Obstrucciones por microorganismos son comunes cuando se utiliza agua con alta actividad biológica y que contiene hierro, compuestos de azufre y compuestos de sulfuro de hidrógeno.

La cloración adecuada y procedimientos de desinfección son la clave para el control de los organismos que pueden causar la obstrucción de los goteros. 

Obstrucciones Químicas de los Goteros

"La Obstrucción Química" denota la precipitación de minerales, que pueden formarse cuando la solubilidad los minerales en el agua es suficientemente bajo. La solubilidad de un mineral determinado depende de la temperatura del agua, el pH, la potencial redox y la concentración de los elementos minerales presentes en el  agua.

Los elementos más comunes que pueden causar obstrucciones por la precipitación y sedimentación son el calcio, magnesio, hierro, manganeso, cuando el carbonato de calcio es el precipitado más común. El agua que contiene altos niveles de estos elementos, y tiene un pH superior a 7,0, podría potencialmente causar la obstrucción de los goteros. 

La adición de fertilizantes al agua puede potencialmente causar la obstrucción de los goteros debido a las interacciones químicas y las altas concentraciones de minerales, que excedan de su límite de solubilidad. Por lo tanto, se aconseja realizar una prueba de jarras, o utilizar un software adecuado, para determinar si una combinación de fertilizantes específicos puede resultar en precipitación y obstrucción de goteros.

La inyección de ácido, para reducir el pH del agua de riego, puede prevenir las obstrucciones de los goteros causadas por precipitaciones químicas.

En términos generales, las aguas superficiales conllevan más riesgos de obstrucciones por causas biológicas y físicas, mientras que el agua subterránea se caracteriza generalmente por la concentración alta de minerales, lo que representa un peligro de obstrucciones químicas.

Para evitar las obstrucciones de los goteros, se recomienda seguir esta lista de verificación:

1. Analizar la fuente de agua y el agua de riego para los 3 tipos de causas de obstrucciones.
2. Asegurar que las partículas grandes o agregados están filtrados apropiadamente.
3. Eliminar los microorganismos mediante la desinfección y el tratamiento adecuado del agua.
4. Prevenir la sedimentación de sustancias químicas en el sistema de riego mediante el ajuste de los niveles de pH y el seguimiento de los límites de solubilidad de los fertilizantes.
   
   
5. Mantener las líneas de riego y emisores por lavado periódico.

Puede utilizar esta tabla conocida para evaluar el potencial de obstrucción de goteros .

Constituente	Nivel de Preocupación
	Bajo	Medio	Alto
pH	<7.0	7.0-8.0	>8.0
Hierro(Fe) mg/L	<0.2	0.2-1.5	>1.5
Manganeso (Mn) mg/L	<0.1	0.1-1.5	>1.5
Sulfuro de Hidrógeno (H2S) mg/L	<0.2	0.2-2.0	>2.0
Solidos Disueltos Totales (SDT) mg/L	<500	500-2000	>2000
Solidos Suspenidos Totales (SST) mg/L	<50	50-100	>100
recuento de bacterias (#/ml)	<10,000	10,000-50,000	>50,000

Resumen La obturación de los goteros es un problema común con consecuencias significadas de producción y costos.  Afortunadamente, se puede evitarlas fácilmente mediante el análisis de la fuente de agua, así como el agua de riego. El análisis de los riesgos biológicos, químicos y físicos juega un papel importante en la elección de medidas de prevención adecuadas.

La Programación de Riego con Tensiómetros  I

Qué es un tensiómetro?

"Tensiómetro" significa literalmente " medidor de tensión". Para absorber el agua del suelo, la planta tiene que superar la tensión de succión del suelo. Esta tensión se mide por el tensiómetro para indicar si en el suelo existe suficiente humedad disponible para la planta.

Un tensiómetro consiste en un medidor de vacío y un tubo sellado con una capa de cerámica porosa. La capa de cerámica simula movimiento del agua a través del suelo. Cuando la tierra alrededor de la taza de cerámica se seca, el agua es arrastrada fuera del tubo sellado, y la lectura del medidor sube. Mientras más seco se encuentra el suelo, más alta será la lectura del tensiómetro. Cuando el suelo se moja, el agua entra en el tubo, bajando la lectura lo más cercana a cero. 

En diferentes suelos, la misma lectura del tensiómetro indica diferente contenido de humedad. Esto es debido a que cada suelo tiene sus propias características de retención de agua. Así que en la misma tensión, diferentes suelos retienen una cantidad diferente de agua.

De este modo, los suelos pesados contienen más agua que los suelos arenosos. Por lo tanto, para los suelos arenosos, la programación de riego debe ser más frecuente y las lecturas más altas en el tensiómetro. Para la mayoría de los suelos, una lectura por debajo de 10 Cbar (o kPa) es una indicación de un suelo mojado, y por encima de 50 significa que el suelo esta seco.

La selección de los sitios adecuados para la instalación de tensiómetros

Antes de colocar tensiómetros en el suelo, capa de cerámica debe de estar en remojo por 24 horas en agua con un desinfectante. Entonces, el tubo debe estar completamente lleno de agua, para que todo el aire sea quitado.

Los tensiómetros deben ser instalados en lugares que representan las condiciones en el campo.  El número de estaciones de tensiómetros depende de las variaciones en el campo. Por ejemplo, de acuerdo a los diferentes tipos de cultivos, los distintos sistemas de riego, diferentes tipos de suelo etc.

El tensiómetros deben ser instalados donde la planta absorbe el agua, es decir, a la misma distancia de los goteos, las plantas vecinas, etc.

El Manejo de Riego con Tensiómetros   II

La instalación de tensiómetros

Los tensiómetros deben ser colocados correctamente para que las lecturas representen correctamente la humedad del suelo. Las lecturas correctas nos ayudarán a llegar a conclusiones correctas para la programación de riego.

En cada estación de monitoreo hay que colocar dos tensiómetros, en dos profundidades diferentes -  uno en el centro activo del sistema de raíces, y el otro, más profundo, por debajo del sistema de raíces. Para la mayoría de los cultivos vegetales, por ejemplo, esto significa un tensiómetro en una profundidad de 20-30cm y uno en 40-60cm.

Es importante que la capa de cerámica del tensiómetro tenga en buen contacto con la tierra circundante. Taladre un hoyo en el suelo, en el diámetro del tubo del tensiómetro y en la profundidad adecuada. Empape el hoyo con agua e inserte el tensiómetro en el hoyo. Ponga suelo alrededor del tensiómetro y comprime el suelo con cuidado, a su densidad natural, pero no más apretado, así que esto no interfiera con las lecturas del tensiómetro.

El Manejo de riego con tensiómetros

El tensiómetro superficial es utilizado para determinar cuándo se necesita aplicar el agua y el tensiómetro más profundo es utilizado para ajustar la cantidad de agua para aplicar.

Cuando la lectura del tensiómetro superficial alcanza un determinado valor, el riego es necesario. Una manera de determinar este valor es utilizar la curva de retención de agua en el suelo. Otra forma es la siguiente: registre diariamente las lecturas del tensiómetro superficial, a la misma hora del día. Al principio, las lecturas del tensiómetro subirán lentamente, hasta el día en que la lectura aumentará drásticamente. El valor del día antes de este aumento agudo tiene que ser utilizado para la programación del riego.

Cada vez que la lectura del tensiómetro alcanza este valor, hay que aplicar el riego. El intervalo entre los riegos cambiará según el consumo del agua de su cultivo.

El tensiómetro profundo indica si el agua de riego llegó por debajo del sistema de raíces. Si el agua de riego llegó al tensiómetro más profundo, su lectura bajará a cero, pero si la cantidad de agua de riego fue demasiado bajo, el tensiómetro más profundo mostrará una lectura más alta que la lectura del tensiómetro superficial.

En este caso, no hay lixiviación de sales por debajo del sistema de raíces y las sales pueden acumularse y dañar el cultivo.

Si la zona activa de las raíces estuviera completamente mojada, ambos tensiómetros darán una lectura cercana a cero poco después del riego, y como el suelo se seca, las lecturas aumentarán gradualmente.

El Análisis del agua de riego

La calidad y el contenido del agua de riego pueden afectar en gran medida el éxito de su cultivo.

Para evaluar la idoneidad de su fuente de agua para riego es importante realizar un análisis de agua.

Usted debe saber que contiene su agua de riego, esto es esencial para una buena práctica ya que afecta tanto al régimen de riego como el programa de fertilización.

¿Qué se debe analizar?

La mayoría de los laboratorios solicitará que indique cuáles son las pruebas que requiere realizar.

Las pruebas requeridas dependen de:

1. La fuente de agua - Aguas superficiales, aguas subterráneas, aguas regeneradas, agua desalinizada, etc.

2. El método de riego. El análisisse puede dividir en tres grupos: análisis químico (composición de sales), físico y biológico.

Análisis	Qué esperar
	Aguas superficiales	Aguas subterráneas
Químico	Baja concentración de sales	Media-alta concentración de sales
Contaminaciones biológicas	Muy probable que se encuentre	Menos probable que se encuentre
Contaminaciones físicas	Muy probable que se encuentre	Se espera un nivel bajo

Los parámetros biológicos y físicos

Contaminantes biológicos - incluyen algas, bacterias, nematodos (gusanos que atacan a una gran variedad de cultivos) y virus.

Contaminantes físicos - Los dos parámetros principales que definen el alcance de la contaminación física son la turbidez y SST (Sólidos Suspendidos Totales). Lea más acerca de contaminación física y biológica en el agua de riego.

En los siguientes casos, es probable que requiera analizar su agua de riego para determinar el contenido de contaminantes físicos y biológicos:

1. Su fuente de agua es agua superficial, utiliza riego por goteo y / o está trabajando con cultivos sensibles a enfermedades transmitidas por el agua.

2. Su fuente de agua es agua reutilizada.

 

Los parámetros químicos El análisis del agua de riego estándar suele incluir los parámetros químicos. Análisis químicos recomendados para aguas superficiales y subterráneas: 

Element	Groundwater	Surface water
Calcio (Ca+2)	√	√
Magnesio (Mg+2)	√	√
Sulfatos (SO4-2)	√	√
Bicarbonatos HCO3-)	√	√
Carbonatos (CO3-2)	√
Sodio (Na+)	√	√
Hierro(Fe)	√
Manganeso (Mn)	√
Boro (B)	√
Fluoruro (F).	√
Nitrogeno Nítrico (N-NO3-)		√
Fosfatos (PO4-3)		√
Cloruros (Cl-)	√	√
Conductividad Eléctrica (EC)	√	√
pH	√	√

La calidad química del agua es importante por las siguientes razones:

1. Determina la idoneidad del agua para riego - el agua puede tener alta salinidad (alta CE), alto nivel de RAS o contener elementos nocivos en niveles que podrían ser tóxicos para su cultivo. Leer más sobre la calidad del agua de riego.
2. Afecta el rendimiento de los cultivos - la salinidad total del agua de riego y el nivel de elementos particulares, puede reducir el rendimiento de los cultivos sí supera cierto umbral. Este umbral es específico para cada cultivo.
3. Influye en el programa de fertilización - el agua puede contener nutrientes esenciales para las plantas, como calcio, magnesio, azufre y boro. Los niveles adecuados de estos nutrientes en el agua de riego implican ahorros en el uso de fertilizantes, dado a que los nutrientes presentes en el agua de riego están disponibles para la planta.
4. Afecta la programación de riego – un alto nivel de sales disueltas en el agua requiere cantidades más altas de aplicación de agua, con el fin de evitar la acumulación de sales en la zona radicular. 
   

 

Cómo tomar la muestra del agua

• Asegúrese de tomar una muestra representativa del agua.
• Utilice una botella de plástico o vidrio.
• Para el análisis químico - enjuagar la botella varias veces con el agua que está a punto de probar.
• Para el análisis biológico utilice una botella esterilizada, proporcionada por su laboratorio. Nunca enjuague la botella antes de recoger la muestra.
• Etiquetar la botella con claridad, inmediatamente después de tomar la muestra.
• Selle el recipiente correctamente.
• La muestra debe ser colocada en una conservadora enfriada con hielo y entregada al laboratorio tan pronto como sea posible. Algunos parámetros son más sensibles al paso del tiempo que otros.

Manejo de Problemas de Calidad del Agua de Riego

Varias prácticas de manejo afectan el uso del agua de riego de calidad marginal.

El manejo de los problemas de infiltración relacionados con la calidad del agua de riego

RAS (Relación de adsorción de sodio) es un parámetro del agua de riego, que se utiliza para predecir los problemas de infiltración del agua en el suelo. RAS se determina como:

Aparte de la escasez de agua, que es el resultado de los problemas de infiltración de agua, algunos otros problemas relacionados también pueden ocurrir. Por ejemplo, el crecimiento de malezas, enfermedades, mala ventilación, mala germinación, podredumbre de las raices,etc.

Varias medidas pueden ser tomadas para superar los problemas de infiltración de agua, que estan relacionados con la calidad del agua. Esas medidas incluyen la aplicación de enmiendas al suelo o al agua, la reducción de RAS del suministro del agua, cultivación y labranza, la adición de residuos orgánicos y el manejo del riego.

La aplicación de enmiendas al suelo o al agua de riego

El objetivo de la aplicación de enmiendas al suelo es para contrarrestar el efecto del sodio, aumentando el contenido del calcio soluble, o la salinidad del agua de riego.

El yeso y otros materiales que suministran calcio -  el yeso es la enmienda de suelos más comúnmente utilizados. Desde que los problemas de la infiltración del agua, causados por el sodio, afectan principalmente a los centímetros superiores del suelo, pequeñas aplicaciones repetidas de yeso, integrado en una profundidad superficial, son preferidas sobre una sola aplicación grande.

Si la salinidad del agua de riego es baja (CE <0,5 ds / m), se puede aplicar el yeso con el agua de riego a dosis de 1.4 meq/l (28 ppm) de calcio disuelto. 

Otras enmiendas - cuando la cal (CaCO3) está presente en el suelo, algunos ácidos, o enmiendas con una reacción ácida pueden ser utilizadas. Estas enmiendas causan que el calcio sea soltado a la solución del suelo. Ejemplos de dichas enmiendas son el azufre elemental, ácido sulfúrico y sulfato férrico. 

Residuos orgánicos -  estas enmiendas mejoran la estructura del suelo y la infiltración de agua, manteniendo el suelo poroso.

  

Mezclar fuentes de agua 

La infiltración del agua puede ser mejorada, ya sea por el aumento de la salinidad del agua de riego o por la reducción de la RAS. 

Diluyendo la fuente del agua de riego con otra agua de baja concentración de sodio, la RAS es reducida, incluso si las concentraciones del calcio y del magnesio son más altas.

El Efecto de la Salinidad del Agua en el Suelo

Cuando las sales se acumulan en el suelo, o en el medio de cultivo, su concentración podría llegar a ser excesiva.

Las sales se añaden al suelo con el agua de riego y con los fertilizantes aplicados. Aplicar más agua que la cantidad necesitada por el cultivo lixivia las sales debajo de la zona de las raíces, más profundo en el suelo, o fuera del medio de cultivo, cuando se trata con plantas de contenedores.

El Requerimiento de Lixivación

Es importante saber cuánto y cuándo lixiviar. Se puede estimar requerimiento de lixivación de la siguiente ecuación:

RL=CEa/ (5*CEt - CEa)

Donde:

RL-  el requerimiento de  lixivación.

CEa - la salinidad del agua de riego.
              
CEt - la salinidad tolerable por el cultivo (medida en un extracto saturado del suelo). Es la salinidad promedia en la zona radicular. 

La cantidad total de agua de riego que tiene que ser aplicada, para satisfacer tanto la demanda del cultivo y el requerimiento de la lixiviación, puede ser estimada por la ecuación:

CA = ET/ (1-RL)

Donde CA es la cantidad de agua de riego que tiene que ser aplicada, ET es la evapotranspiración y RL es el requerimiento de lixiviación calculado.

Por ejemplo:

Evapotranspiración - 30m3/ha/día

CEt = 2.5 ds/m, CEa = 1.2 ds/m

RL=1.2/(5*2.5-1.2)=0.1 

CA=30/(1-0.1)=33.33 m³/ha/día.

Los Intervalos de Riego

Saber la cantidad total del agua de riego a aplicar no es suficiente para el manejo de la salinidad. Los intervalos de riego también deben ser considerados.

Los intervalos de riego no sólo dependen de la demanda del agua por los cultivos, sino también de factores tales como el umbral de tolerancia de los cultivos a la salinidad y la capacidad de agua que puede retener el suelo.

Aplicando la misma cantidad de agua a dos suelos con distintas características tendrá como resultado diferentes patrones de humectación y profundidades. En la misma cantidad de agua aplicada, la profundidad del riego en un suelo pesado será menor que en un suelo liviano, ya que los suelos pesados retienen más agua que los suelos livianos.

Por lo tanto, en comparación con suelos livianos, suelos pesados requieren una mayor cantidad de agua, a intervalos mayores, a fin de evitar la acumulación de sales que superen el umbral de la tolerancia de los cultivos.

Cabe señalar sin embargo, que la salinidad en la zona radicular se aumenta entre los riegos, como consecuencia de la absorción de agua por el cultivo y la evaporación del agua del suelo. El momento de lixiviar no es crítico, siempre que el umbral de la salinidad del cultivo no se supera.

La conductividad Eléctrica del Agua

Para comprender lo que es la conductividad eléctrica (CE) del agua de riego, primero hay que entender el significado del TDS.  

TDS - Total de Sólidos Disueltos - la cantidad total de sólidos disueltos en el agua, principalmente de las sales minerales. 
  

El TDS es medido en ppm (partes por millón) o en mg/l.

                                      

La Relación Entre el TDS y la Conductividad Eléctrica del Agua 

Ya que es difícil medir los sólidos disueltos totales  en el campo, se utiliza la conductividad eléctrica del agua como una medida del TDS.   

La conductividad eléctrica del agua puede ser determinada en una manera rápida y económica, utilizando medidores portátiles.  

La conductividad eléctrica refleja la capacidad del agua para conducir corriente eléctrica, y está directamente relacionada con la concentración de sales disueltas en el agua. Por lo tanto, la conductividad eléctrica está relacionada con TDS.

la conversión del TDS a la conductividad eléctrica puede ser realizada mediante la siguiente relación:

TDS (ppm) = 0.64 X EC (μS/cm) = 640 X EC (dS/m)

Nótese que esta es una relación aproximada.

Las sales en el agua se disuelven en iones con carga positiva e iones con carga negativa, que conducen electricidad. 

El agua destilada no contiene sales disueltas y, por lo tanto, no conduce la electricidad y tiene una conductividad eléctrica de cero. 

Sin embargo, cuando la concentración de las sales llega a un cierto nivel, la conductividad eléctrica ya no está directamente relacionada con la concentración de las sales en el agua.

Esto es porque se forman pares de iones. Los pares de iones debilitan la carga de uno al otro, de modo que por encima de un cierto  nivel, un TDS más alto no resultará en una conductividad eléctrica más alta.   

El Efecto de la Temperatura a la Conductividad Eléctrica del Agua

La conductividad eléctrica del agua también depende de la temperatura del agua: mientras más alta la temperatura, más alta sería la conductividad eléctrica. 

La Conductividad eléctrica del agua aumenta en un 2-3% para un aumento de 1 grado Celsius de la temperatura del agua. Muchos medidores CE que existen en el mercado normalizan automáticamente las lecturas a 25^oC.

El Efecto de la Conductividad Eléctrica a Las Plantas

La conductividad eléctrica del agua es realmente una medida de la salinidad. Altos niveles de salinidad pueden afectar a las plantas en varias formas:

1. La toxicidad específica de un ion particular (como el sodio)
2. La presión osmótica más alta alrededor de las raíces previene una absorción eficiente de agua por la planta.

Distintas plantas son más susceptibles a los efectos de salinidad que otros.

El Significado de la Lectura de la CE?

Mientras que la conductividad eléctrica del agua es una buena medida de la salinidad total, todavía no proporciona ninguna información sobre la composición de iones en el agua. 

Los mismos valores de conductividad eléctrica pueden ser medidos en el agua de baja calidad (por ejemplo, el agua rica en sodio, cloruro, boro y Fluoruros), así como en agua de buena calidad (por ejemplo, agua que contiene cantidades adecuadas de nutrientes).

Las Unidades de Medida de la Conductividad Eléctrica del Agua

Las unidades comúnmente utilizadas para medir la conductividad eléctrica del agua son:

μS/cm (microSiemens/cm)     o     dS/m (deciSiemens/m)

Cuando: 1000 μs/cm = 1 dS/m

El pH del agua

La medición del pH del agua de riego y de la solución del suelo tiene gran importancia, y realmente puede determinar el éxito o el fracaso de la cosecha.

El pH es un índice de la concentración de los iones de hidrógeno (H) en el agua. Se define como -log(H⁺). Cuanto mayor sea la concentración de los iones de hidrógeno en el agua, menor será el valor del pH.

La escala del pH va desde 0 a 14 donde:

El agua con un pH inferior a 7 se considera ácida (mayor concentración de iones de H⁺)
El agua con un pH superior a 7 se considera básica (menor concentración de iones deH⁺)
El agua con un pH de 7,0 se considera neutral. 

Desde que la escala del pH es una escala logarítmica, un cambio de una unidad del pH (por ejemplo de 5,0 a 6,0) significa un cambio de 10 veces en la concentración de los iones de hidrógeno! 

Los iones de hidrógeno participan en la mayoría de las reacciones químicas en el agua y el suelo. La concentración de los iones de hidrogeno (y por lo tanto, el pH) influye en la solubilidad de los fertilizantes, las formas iónicas de los elementos (por ejemplo, PO4-3 vs H2PO4^-), la disponibilidad de los nutrientes a las plantas, la estabilidad de los quelatos etc.


Un agua o una solución del suelo con un pH demasiado alto, puede resultar en deficiencias de nutrientes, principalmente de micro-nutrientes, como el hierro. Mantener el pH del agua de riego por debajo de 7,0 es también importante para prevenir las obstrucciones de emisores, debido a la precipitación de sales. 

Por otra parte, un pH demasiado bajo, podría dar lugar a la toxicidad de los micro-nutrientes y daños al sistema radicular de la planta.


El rango deseable del pH en la zona en la zona radicular para la mayoría de las plantas es entre 5.5 a 6.5. Por lo tanto, muchos agricultores deben añadir un ácido al agua de riego, para bajar el pH del agua.

La adición de un ácido significa la adición de iones de hidrógeno. Sin embargo, para determinar la cantidad de ácido que se debe agregar, no es suficiente saber el pH del agua. Otro parámetro vital debe ser tomado en cuenta: la alcalinidad del agua.

Cómo balancear soluciones nutritivas Parte 1

Antes de aprender cómo equilibrar una solución nutritiva, primero tenemos que entender que significa "una solución nutritiva balanceada".

La absorción de nutrientes por las plantas

Las plantas absorben los nutrientes minerales de soluciones acuosas, sí se trata de una solución nutritiva hidropónica o la solución del suelo. Los nutrientes minerales están presentes en la solución en forma de iones disueltos, lo que significa que llevan una carga eléctrica.

Algunos nutrientes minerales llevan una carga positiva (cationes) y algunos llevan una carga negativa (aniones).

Existen formas iónicas específicas en las que la planta puede absorber los nutrientes. Por ejemplo, nitrógeno puede ser absorbido en forma de NO3^- como NH4^+.

El balance catiónico-aniónico

Muchos se refieren al "balance" como el balance catiónico-aniónico. ¿Es este el balance que intentamos lograr en la solución nutritiva?

Para calcular el balance catiónico-aniónico, debemos ser capaces de medir el número de cargas. Para hacer eso, una unidad única debe ser utilizada. Una unidad que integra tanto el peso molecular del ion y de su carga eléctrica.

Esta unidad es el equivalente.

El equivalente se calcula simplemente multiplicando el número de moléculas de cada ion, medido en moles, por la carga eléctrica que lleva.

Por ejemplo, ¿Cuántos equivalentes hay en 80 gramos de calcio (Ca⁺²)?

El peso molecular de calcio es 40 gramos / mol (1 mol = 6X1023 moléculas).

Por lo tanto, 80 gramos de calcio son 2 moles.

El calcio lleva una carga positiva de 2.

Usando la definición de equivalentes, se obtiene que 80 gramos de Ca⁺² = 2x2 = 4 equivalentes.

En la misma manera, también 248 gramos de NO3^- también son 4 equivalentes.

Eso implica que 80 gramos de Ca⁺² llevan la misma cantidad de cargas eléctricas como 248 gramos de NO3^-.

El balance catiónico-aniónico se calcula comparando el número de equivalentes de cationes con el número de equivalentes de aniones.

 

Haciendo el balance catiónico-aniónico en un análisis del agua

Consulte el siguiente análisis de agua.

Anión	Concentración (ppm)		Catión	Concentración (ppm)
N-NO3-	1.5		N-NH4+	7.3
SO42-	81.48		K+	9.62
Cl-	36		Ca+2	47.55
HCO3-	192.71		Mg+2	11.22
			Na+	42.52
Total	311.69		Total	118.21

Si calculamos los aniones y cationes totales en unidades de ppm, obtenemos 311,69 ppm de aniones y 118,21 ppm de cationes.

Sin embargo, cuando convertimos la concentración de cada ion a meq / l y hacemos el balance, el resultado es 5,99 meq / l de aniones y 5,94 meq / l de cationes. Muy cerca de un equilibrio completo! La diferencia está dentro del rango aceptable de error  en la medición.

Aniónes	Concentración (meq/l)		Catiónes	Concentración (meq/l)
N-NO3-	0.11		N-NH4+	0.52
SO42-	1.7		K+	0.25
Cl-	1.02		Ca+2	2.38
HCO3-	3.16		Mg+2	0.94
			Na+	1.85
Total	5.99		Total	5.94

¿Hemos conseguido este resultado por casualidad?

De hecho, no ...

De acuerdo con la ley de neutralidad eléctrica, la carga total de una solución acuosa debe ser cero.

Σ iones cargados negativamente = Σ iones cargados positivamente

Esta es una ley de la naturaleza.

Esto nos lleva a la conclusión # 1 - El agua es siempre equilibrada, con respecto al balance catiónico-aniónico.

¿Puede el balance catiónico-aniónico verse afectado por la adición de fertilizantes?

Para encontrar una respuesta a esta pregunta, primero vamos a ver la composición de los fertilizantes. Usaremos nitrato de calcio como ejemplo.

Composción		en 100 gramos	en meq/l
N-NO3-	14.4%	14.4	1.03
N-NH4+	1.1%	1.1	0.08
Ca+2	19%	19	0.95

Podemos ver que el fertilizante es equilibrado con respecto al balance catiónico-aniónico.

¿Una sorpresa? No...

Al ser una sal, cualquier fertilizante siempre contendrá un número igual de cationes y aniones, medidos en equivalentes (la suma de las cargas eléctricas es cero).

Así que cuando disolvemos fertilizantes en el agua, no importa que fertilizantes disolvemos y en qué cantidades los disolvemos - la solución de nutrientes siempre será equilibrada, con respecto al balance catiónico-aniónico!

Así que podemos influir la concentración total y la composición interna de los cationes y los aniones, pero siempre se mantendrá un balance entre los cationes y los aniones.

Si es así, ¿por qué debemos calcular este balance?

Lo hacemos con el fin de validar el análisis del agua o de la solución nutritiva.

Un error mayor de 5% en el balance catiónico-aniónico podría implicar que el análisis no es preciso.

Sin embargo, si el laboratorio no mide uno de los principales cationes o aniones, no se puede calcular un equilibrio correcto por falta de datos.

¿Qué pasa con la solución del suelo?

Todas las conclusiones anteriores son válidas para la solución del suelo también.

Desinfección del Agua con Cloro

Muchas de las fuentes de agua utilizadas para el riego requieren tratamiento preliminar antes de que puedan ser consideradas seguras para usar.La desinfección del agua con cloro es uno de los tratamientos que pueden ser necesarios. 

La desinfección con cloro es importante para prevenir la propagación de enfermedades que se originan en la fuente de agua, y también para evitar el crecimiento de bacterias y hongos en el sistema de riego

La Importancia de la Desinfección del Agua de Riego

La desición de desinfectar el agua de riego depende tanto de la fuente de agua, así como de la susceptibilidad del cultivo a los agentes patógenos que podrían ser transmitidos por el agua.

Las aguas superficiales podrían contener patógenos de plantas e infectar las plantas con enfermedades.

Agua de pozo podría contener bacterias, tales como bacterias de hierro, bacterias de azufre etc. Estas bacterias crecen en las líneas de riego y causar obstrucciones graves en los sistemas de riego.  

La recirculación y reutilización del agua son especialmente peligrosas porque podrían provocar la rápida propagación de las enfermedades de plantas.

               

Varios métodos están disponibles para la desinfección del agua, incluyendo cloro, UV, filtración lenta enarena, ozono etc. En este artículo se revisa la desinfección con cloro, que es uno de los métodos más económicos y más eficaces.

Las Ventajas de Desinfectar el Agua con Cloro

Eficaz - el cloro elimina la mayoría de los microorganismos, incluyendo la mayoría de las bacterias, virus y hongos.

Costo - tanto la construcción de los sistemas de desinfección con cloro, como los gastos de mantenimiento son relativamente bajos en comparación con otros métodos de desinfección.

Protección prolongada - cuando la desinfección del agua con cloro se realiza correctamente, un residual de cloro libre se queda en el agua, protegiéndolo de re-contaminación. El residual de cloro libre también protege las líneas de riego de obstrucciones causadas por crecimiento de algas y de limo. Otros métodos dejan el agua expuesta a una nueva infección.

Principios Básicos de Desinfección con Cloro

La diferencia entre el cloro combinado y cloro libre (residual) - al introducirlo en el agua, el cloro se combina con la materia orgánica, formando compuestos de muy baja eficiencia de desinfección.

El cloro libre es la concentración del cloro residual en el agua, que es prácticamente el cloro activo. Por esta razón, las mediciones de cloro libre son las más frecuentemente utilizadas para evaluar la eficacia de la desinfección.

El cloro total es la suma del cloro combinado y el cloro libre. Medir el cloro total no es necesariamente un buen indicador de la eficiencia de desinfección. 

Factores Que Influyen en la Eficacia de la Desinfección 

Materia Orgánica - La carga de materia orgánica en el agua afecta a la eficiencia de cloración.  

Niveles altos de materia orgánica consumen más cloro y, por tanto, para alcanzar una concentración residual particular de cloro, es necesario añadir más cloro. Por ejemplo, algunas veces puede ser necesario introducir 5-10 mg/l de cloro para poder obtener al termino del tratamiento 0.5mg/l de cloro activo.

La filtración preliminar del agua, especialmente en sistemas de reciclaje del agua, puede reducir sustancialmente la carga de materia orgánica, reduciendo así la cantidad de cloro necesaria para conseguir una desinfección eficaz.

El tiempo de contacto y la concentración de cloro libre - el tiempo de contacto entre el cloro y los microorganismos es muy importante.

La concentración de cloro libre debe estar relacionada con el tiempo de contacto. Cuando el tiempo de contacto es más largo, se puede utilizar concentraciones menores de cloro libre y viceversa.

PH del agua - el cloro libre en el agua existe en 3 formas: Cl2 (gas disuelto), HOCl (ácido hipocloroso), OCl-(hipoclorito). La forma HOCl es 100 veces más eficaz como desinfectante que la forma de OCl^-.

Las proporciones relativas de estas tres formas están determinadas por el pH del agua. 

El gráfico debajo muestra que en un pH superior a 6,7 el porcentaje relativo de HOCl disminuye significativamente y, en consecuencia, la eficiencia de desinfección es notablemente reducida. A pH de 7.4, sólo 50% del cloro existe en la forma de HOCl.

Temperatura - desinfección es más eficaz en temperaturas más altas. El aumento de la temperatura produce un aumento de la velocidad de las reacciones y la desinfección, aunque en realidad una temperatura demasiado alta reduce la eficacia de la desinfección, porque puede provocar la volatilización del cloro.

Como una regla general, una disminución de 10 grados Celsius reduce la eficiencia de desinfección entre el 50-60%.

La turbidez del agua - la eficiencia de la desinfección depende también en la turbidez del agua. Las bacterias pueden ocultarse dentro y entre las partículas coloidales y así escapar el contacto con el cloro. Por lo tanto, en muchos casos es necesario un tratamiento anterior a la desinfección para disminuir la turbidez del agua. 

Productos de Cloro Utilizados para la Desinfección del Agua

Productos químicos de cloro son muy eficaces contra las bacterias, virus y hongos que contaminan el agua. Cuatro tipos de productos químicos de cloro son utilizados en la agricultura: el hipoclorito de sodio, hipoclorito de calcio, el cloro gaseoso y el dióxido de cloro.

Hipoclorito de Sodio - NaOCl

El hipoclorito de sodio es un líquido amarillento con una concentración de cloro activo de 10-15% y un pH de alrededor de 13.0. No es muy estable, y cuando entra en contacto con el aire, la luz o temperaturas altas, el cloro se evapora y su concentración en el agua disminuye. La reacción química con el agua es la siguiente:

NaOCl + H₂O <--> HOCl + Na + OH^-

Debido a su alto pH, el hipoclorito de sodio aumenta el pH del agua. Como se describe en el artículo anterior (Disinfeccion de agua con cloro), la reacción del hipoclorito de sodio con el agua resulta en dos formas: HOCl (ácido hipocloroso) y OCl^-. 

La proporción entre HOCl y OCl^- depende de pH del agua.  HOCl es un desinfectante más efectivo (100 veces más efectivo que OCl^-), y desde que esta forma predomina en un rango de pH de 3.0-6.7, el agua tratada debe ser acidificada.  

Es posible acidificar el agua mediante el uso de ácido sulfúrico, y se aconseja mantener el nivel de pH en un rango de 5,8-6,5 para garantizar la eficacia de la desinfección y mantener el agua en un rango de pH que es adecuado para el riego.

La cantidad de sodio añadido al agua mediante el uso de hipoclorito de sodio no afecta generalmente la calidad del agua, desde que la desinfección es lograda en concentraciones relativamente bajas de cloro (varios ppm es suficiente). La adición del sodio puede ser considerable en sistemas de reutilización de  aguas, en cuales el sodio se acumula en el agua gradualmente.

Ventajas - fácil y seguro de transportar y de almacenar, muy eficaz cuando se utiliza  correctamente.

Desventajas - corrosivo, estrictas precauciones deben ser tomadas durante el manejo. Se evapora/ desintegra en contacto con aire, luz y altas temperaturas, corto período de conservación.

Un sistema de desinfección con hipoclorito de sodio

Hipoclorito de Calcio - Ca(ClO)₂

El hipoclorito de calcio es más estable que el hipoclorito de sodio, y contiene una mayor concentración de cloro (30-75%).  La reacción química con el agua es:

Ca(OCl)₂ + 2H₂O <--> 2HOCl + Ca⁺² + 2OH^-

Al igual que el hipoclorito de sodio, el hipoclorito de calcio también aumenta el pH del agua, por lo que se aconseja acidificar el agua durante el proceso de la desinfección.

El hipoclorito de calcio está disponible como polvo blanco o tabletas, por lo que primero se debe preparar una solución, y sólo entonces inyectarla al agua tratada. La solubilidad de hipoclorito de calcio es relativamente baja, por lo que se disuelve mejor en agua suave. Se recomienda utilizar agua tibia para disolverlo para mejorar su solubilidad.

En cualquier caso, todas las formas de hipoclorito de calcio contienen residuos insolubles que forman sedimentos en la solución. 

Ventajas - fácil de transportar y almacenar, más estable que el hipoclorito de sodio, no agregue sodio al agua, muy eficaz cuando se utiliza correctamente.

Desventajas - solubilidad baja, puede causar obstrucción, la concentración del cloro depende de la extensión de disolución lograda.

Cloro Gaseoso - Cl₂

Esto es cloro en su forma pura. Es almacenado y transportado en cilindros, como gas-licuado. La reacción química con el agua es:

Cl₂(g) + H₂O <--> HOCl + H⁺ + Cl^-

A diferencia del sodio o hipoclorito de calcio, el cloro gaseoso disminuye el pH del agua.   

Ventajas - desinfectante muy efectivo, reduce el pH del agua de manera que acidificación adicional no es necesario, disolución uniforme y rápida en el agua.

Desventajas - requiere habilidad y precauciones más estrictas en su manipulación.

Un sistema de desinfección con cloro gaseoso

Dióxido de Cloro - ClO₂

El dióxido de cloro es muy diferente de las otras formas de cloro que se han descrito arriba. No puede ser comprimido o comercialmente almacenado, porque llega a ser volátil bajo presión. Por lo tanto siempre es producido en el sitio como parte del proceso de la desinfección.

El clorito sódico y ácido hipoclorito se almacenan en contenedores separados y se inyectan en un generador de dióxido de cloro donde ellos reaccionan y producen dióxido de cloro.

Las concentraciones de dióxido de cloro necesarias para lograr desinfección efectiva son más bajas que las concentraciones necesarias cuando se utilizan otras formas de cloro.

Ventajas - un poderoso oxidante, la eficacia de la desinfección no es dependido del pH o de la carga orgánica en el agua, no se forman subproductos orgánicos (como las cloraminas), disolución rpida y uniforme en el agua.

Desventajas - requiere habilidad, precauciones muy estrictas en su manipulación.

Generador de dióxido de cloro