Infiltración de efluente industrial respecto de la infiltración de agua

1. Resumen
3. Materiales y métodos
4. Resultados y discusión
5. Conclusiones
6. Reflexiones finales
7. Bibliografía
8. Anexos

RESUMEN

El agua al ponerse en contacto con la superficie de un suelo no saturado penetra en forma vertical, llenando en primera instancia los poros de mayor tamaño y continuando por los de menor dimensión. A los fines prácticos del riego podemos definir a la infiltración como el ingreso vertical de agua en el perfil del suelo cuando este no ha llegado a condiciones de saturación. El conocimiento de las condiciones de infiltración centra. su importancia en el manejo del agua en la agricultura y la conservación del recurso suelo.

Debido al gran desarrollo tecnológico e industrial, se obtienen cada vez mayores cantidades de productos manufacturados, lo que trae en consecuencia una mayor producción de desechos industriales,.El suelo tiene cierta capacidad de absorber, retener y reciclar sustancias de origen orgánico e inorgánico, realizando una verdadera depuración del ambiente. No obstante esto, muchas veces esta capacidad es superada, y el proceso de contaminación de suelos, napas o el aire, es inevitable

La aplicación de efluentes industriales para el riego de suelos agrícolas es una práctica habitual en diversos países, tanto por razones prácticas como económicas, ya que tiene como meta promover la agricultura sostenible, preservar las fuentes de agua y mantener la calidad ambiental.

Bajo estas perspectivas se buscó analizar el efecto del riego con efluentes sobre la infiltración acumulada e instantánea con respecto al agua, en dos perfiles de suelo diferentes, con la hipótesis que la tasa de infiltración no es modificada por el riego con el efluente industrial. Para la caracterización físico hídrica de los suelos se realizaron determinaciones a campo y muestreos en suelos para análisis y determinaciones de laboratorio.

Los resultados obtenidos muestran que la diferencia entre curvas de infiltración acumulada e instantánea de ambos tratamientos para cada suelo es mínima, observándose valores levemente inferiores para el ensayo realizado con el efluente. Esto podría atribuirse a que dicho efluente posee una densidad estimada mayor que el agua, por el contenido de sales en solución (sodio y potasio) , de materia orgánica y sólidos en suspensión.

Se concluye que el efluente no modifica sensiblemente la tasa de infiltración del suelo, respecto al agua. No obstante se recomienda el seguimiento permanente de las propiedades físicas y químicas del suelo a regar, para actuar con rapidez en caso de que efectos acumulativos generen condiciones indeseables para el suelo.

Palabras Clave: Infiltración acumulada, Infiltración instantánea, Efluente industrial, Riego.

COMPARATIVE STUDY OF INDUSTRIAL EFFLUENT INFILTRATION RELATED TO WATER INFILTRATION WITH THE PURPOSE OF ITS USE FOR WATERING

– SUMMARY

When contacting, the water penetrates into the surface of a non saturated soil in a vertical way. Filling in the first instance the bigger size pores and continuing with those of smaller dimension. To the practical ends of watering we can define infiltration as the vertical entrance of water on the soils profile when has not arrived to saturation conditions yet. The knowledge of infiltration conditions focuses its importance on the use of water in agriculture and the resource soil conservation. Due to the great technological and industrial development, there are obtained more and more quantities of manufactured products, which inevitably lead to a bigger production of industrial waste. The soil has certain capacity to absorb and to retain and recycle substances of organic and inorganic origin, carrying out a true purification of the atmosphere. Nevertheless, many times this capacity is exceeded and the process of contamination of soil, sources of water or air are inevitable. The application of industrial effluents for the watering of agricultural soils is an usual practice in diverse countries, as much for practical reasons as economics. Its purpose is to promote the sustainable agriculture, to preserve the sources of water and to preserve the environmental quality.

From these perspectives, the result of the watering with effluents on the accumulated infiltration and the instantaneous related to water in two different soil profiles, was analyzed. For the hydric physical characterization of the soils, there were carried out field determinations and soils sampling for analysis and laboratory determinations.

The obtained results show that the difference between the curves of accumulated infiltration and instantaneous of both treatments for each soil it is minimum. noticing slightly inferior values for the rehearsal carried out with the effluent. This could be because the effluent possesses a bigger estimated density than water, because of the contents of salts in solution (sodium and potassium), of organic material and solids in suspension.

It can be concluded that the effluent doesn't modify the rate of infiltration of the soil sensitively related to water. Nevertheless is recommended the permanent following of the physical and chemical properties of the soil to irrigate, to act quickly in case that accumulative effects generate undesirable conditions for it.

Keywords: Accumulated infiltration, instantaneous Infiltration, Industrial Effluent, Watering.

1.- INTRODUCCIÓN

1.1.- PRESENTACIÓN Y ANTECEDENTES

El agua del suelo influye en su génesis y evolución. Propiedades y procesos como consistencia, regulación de la temperatura, movilización y absorción de nutrientes por las plantas, procesos de oxido reducción y problemas de erosión están bajo su influencia, como así también se encuentra en la estructura de los cristales del suelo, estando tan fuertemente ligada que se requieren altas temperaturas para eliminarla. (Conti et al, 2000)

La cantidad y estado energético del agua en el suelo influye en las propiedades físicas del suelo mas que ningún otro factor, de ahí que las relaciones entre el agua y el suelo ocupen considerable extensión en todo el estudio de física de suelos (Conti et al, 2000).

En el ciclo hidrológico las principales entradas de agua se deben a precipitaciones, ocasionalmente riegos y a nevadas o rocíos,

El suelo juega un rol fundamental en los mecanismos tanto de entrada como en los de salida del agua, siendo de particular interés en la agricultura la infiltración, la evaporación y la transpiración.

Es a través de la primera propiedad, específicamente la entrada de agua en el perfil a través de la superficie del suelo hacia el interior del mismo y es diferente de la percolación que radica en el movimiento del agua a través del perfil del suelo (Schwab et al., 1990).

El movimiento cíclico del agua en el suelo comienza con su entrada en el perfil a través del proceso de infiltración, continua con su almacenamiento temporario en la zona explorada por las raíces y termina por su salida del suelo mediante el drenaje, la evaporación y la absorción de las plantas.

La capacidad de infiltración conocida como infiltrabilidad del suelo, es el flujo que el perfil del suelo puede absorber a través de su superficie cuando es mantenido en contacto con el agua a la presión atmosférica. (Gurovich , 1985)

Mientras la velocidad de aporte de agua a la superficie del suelo sea menor que la infiltrabilidad, el agua ingresa tan rápidamente como es aportada y la velocidad de aporte determina el proceso de infiltración, el cual es controlado por el flujo. Sin embargo, una vez que la velocidad de aporte excede la infiltrabilidad del suelo, es esta última la que determina la velocidad de infiltración, de este modo todos los procesos son controlados por las características del perfil (Gurovich, op cit.).

Muchos investigadores han tratado de modelizar el fenómeno de infiltración, a través de formulaciones matemáticas usando algunos supuestos y simplificaciones entre los que se puede mencionar a Horton 1933-1939, Green y Ampt 1911, Kostiakov 1932, citados por Baver et al. 1973. Entre las fórmulas propuestas por estos investigadores, se destaca la ecuación de Kostiakov:

L = k * T n

donde:

L: es la lámina infiltrada.

T: es el tiempo.

k: es un parámetro que depende de la estructura y la condición del suelo en el momento en que se aplica el agua (Gavande et al. 1972).

n: es un parámetro que depende de los cambios de estructura del suelo, resultantes de la mojadura (Gavande et al. 1972).

Esta fórmula no tiene un fundamento físico, ni es dimensionalmente homogénea, pero se ajusta muy bien al fenómeno de infiltración, dentro de los límites agronómicos (Fernández et al. 1971).

La velocidad de infiltración depende de muchos factores, como ser el espesor de agua empleado para el riego o lluvia, la temperatura del agua y el suelo, la estructura y la compactación, textura, estratificación, contenido de humedad, agregación, materia orgánica y actividades microbianas (Gavande et al. 1972),

La importancia de la materia orgánica en el suelo está entre otras dada por su influencia en la formación de una estructura estable de agregados en el suelo por medio de la estrecha asociación que tiene con las arcillas, esta asociación incrementa la tasa de infiltración y la capacidad de retención de agua (Ortiz y Ortiz, 1990).

La conductividad hidráulica no solo depende del volumen de poros sino además de la continuidad de conducción (Horn et al. 1994) lo que implica relaciones texturales, estructurales y biológicas; por otra parte la estabilidad de la estructura del suelo está sujeta a cambios por efecto de la alternancia de procesos de la humectación-desecación (Silenzi et al., 1987) siendo la capa superficial más afectada.

Otro aspecto es la cobertura vegetal, y al respecto, Freebairn y Gupta en 1990 establecieron que tiene una gran incidencia en las tasas de infiltración observadas en comparación a distintas formas de laboreo en los tratamientos sin cubierta.

Los distintos manejos que se le imponen al suelo modifican a estos factores y por ende las labranzas modifican la velocidad de entrada de agua al perfil de suelo. Cuando las labranzas modifican la distribución del tamaño de los poros, en la capa arable, se produce un incremento en la capacidad del suelo para retener agua a bajas succiones, lo que hace que incremente la infiltración, por debajo de la capa arable la capacidad de retención de agua es menor por lo que hace disminuir la infiltración, esto es debido a los cambios en la geometría del espacio poroso (compactación, piso de arado) inducidos por las labranzas (Pla Sentis, 1994).

Al respecto Ankeny et al., 1995 encontraron una disminución de la infiltración en el transcurso del tiempo y atribuyen gran incidencia al efecto del transito de maquinarias, como así también Gavande et al 1972 menciona que la tasa o velocidad con que el agua entra en el suelo es una característica de cada suelo que puede ser alterada por el uso. Sobre este mismo tema Venialgo et al, 2001 manifiesta que los suelos que se incorporan para uso en agricultura, sufren profundas modificaciones en las propiedades físicas, que son las que tienen mayor influencia sobre la infiltración.

En conclusión, muchos factores del suelo afectan el control de la infiltración, así como también gobiernan el movimiento del agua dentro del mismo y su distribución durante y después de la infiltración. (Vélez et al, 2002). Tampoco no hay que olvidarse que la infiltración del agua posee un rol fundamental en los procesos de escorrentía como respuesta a una precipitación dada en una cuenca, dependiendo de su magnitud; lluvias de iguales intensidades pueden producir caudales diferentes, esto es de gran importancia práctica dado que su velocidad determina generalmente la cantidad de agua de escurrimiento superficial y con ello el peligro de erosión hídrica.(Ruiz et al, 2004)

Algunas técnicas de campo, tales como el infiltrómetro de discos (Gil 2002, Reynolds et al., 2000, Zhang 1997, Zhang et al., 1999, Clothier y White 1981) y el anillo simple de carga instantánea (Bagarello et al., 2004, Sorrantonio et al., 1996) son usados para caracterizar la conductividad hidráulica saturada.

El infiltrómetro de discos está diseñado para medir las propiedades hidráulicas del suelo en condiciones de campo de suelos saturados o cercanos a la saturación. Presenta la ventaja de poder hacer mediciones rápidas, directamente de una superficie reducida del suelo con un mínimo o nulo disturbio. Su alto grado de sensibilidad a los cambios estructurales le confiere versatilidad para ser utilizado en una amplia gama de condiciones de suelo.

Estas características, además de su facilidad de operación, diseño simple y materiales de alto impacto, lo hacen muy útil en trabajos de investigación como para la elaboración de diagnósticos y recomendaciones en lotes de productores.

La aplicación a campo de la técnica del anillo simple de carga instantánea requiere solamente un pequeño anillo y pequeño volumen de agua y un cronómetro para establecer el tiempo en que infiltra el agua (Bagarello et al. 2004).

El conocimiento de las condiciones de infiltración centra. su importancia en el manejo del agua en la agricultura y la conservación del recurso suelo. Por otra parte la velocidad de infiltración determina la cantidad de agua de escurrimiento superficial y con ello el peligro de erosión hídrica. En casi todos los métodos de riego la velocidad de entrada de agua al suelo determina los tiempos de riego, los caudales a aplicar y los diseños de los sistemas en cuanto al tamaño de las unidades superficiales y los caudales a utilizar.

Además, debido al gran desarrollo tecnológico e industrial, se obtienen cada vez mayores cantidades de productos manufacturados, lo que trae en consecuencia una mayor producción de desechos industriales. Este problema, los nuevos protocolos de buenas practicas de manufactura para poder ingresar a otros mercados, y el mayor control que ejerce el Estado, exigen que se pongan en practica medidas y procesos que conlleven a reducir el impacto ambiental, tratando así de lograr un equilibrio entre el progreso y la naturaleza.

Algunos años atrás fue señalada la necesidad de la investigación básica y aplicada en mejor uso de residuos orgánicos en utilización agronómica (método de aplicación, tiempo y tasa de aplicación, estudio sobre los nutrientes, etc.), En vistas de la agricultura sustentable (Parr, et al. , 1986). En Argentina solo algunas experiencias de aplicación sobre suelo de residuos orgánicos (producción de vinos) están bien controladas y documentadas (Bertranou et al. 1985). Por lo tanto es sumamente atractivo el desarrollo de estudios en campo para definir las variables técnicas que afectan este tratamiento y método de disposición en las condiciones locales.

Según López Mosquera. et al. 2000, "el reciclaje de lodos de distintos orígenes como fertilizante en terrenos agrícolas, forestales o espacios degradados, es la vía de eliminación más aceptada hoy en día, ya que ofrece la posibilidad de que estos residuos se conviertan en recursos. Sin embargo, su empleo conlleva ciertos riesgos que es necesario evaluar. Dentro de este tipo de residuos suelen incluirse los lodos procedentes de industrias lácteas,

Estas factorías generan aguas residuales compuestas por restos de leche, agua y productos de limpieza de las instalaciones, que han sido y son ampliamente utilizadas directamente para el riego y fertilización de terrenos agrícolas, los cuales actúan como sistema depurador. Sobre el empleo de este tipo de lodos en terrenos agrícolas, un aspecto negativo que suele señalarse es su posible efecto salino, dada su riqueza en sodio y elevada conductividad eléctrica; Es necesario considerar este aspecto, ya que la aplicación de lodos con elevados contenidos en sales solubles podría causar deterioro en la estructura del suelo, así como disminución de la capacidad de germinación de las semillas y crecimiento de las plantas".

El suelo tiene cierta capacidad de absorber, retener y reciclar sustancias de origen orgánico e inorgánico, realizando una verdadera depuración del ambiente. No obstante esto, muchas veces esta capacidad es superada, y el proceso de contaminación de suelos, napas o el aire, es inevitable (Irurtia et al,2000).

La aplicación de efluentes industriales para el riego de suelos agrícolas es una práctica habitual en diversos países, tanto por razones prácticas como económicas, ya que tiene como meta promover la agricultura sostenible, preservar las fuentes de agua y mantener la calidad ambiental (Tselesentis et al, 1996).

Bajo estas perspectivas y continuando con el trabajo del Instituto de Suelos del INTA Castelar y en colaboración con el proyecto del Ing. Irurtia se busco analizar el efecto del riego con efluentes.

1.2.- OBJETIVO

1) Evaluar la infiltración del efluente industrial con respecto a la infiltración de agua 2) Conocer el efecto de dicho efluente sobre la tasa de infiltración del suelo estudiado.

3) Analizar el efecto del riego con efluentes en el suelo.

1.3.- HIPÓTESIS

La tasa de infiltración no es modificada por el riego con el efluente industrial