MEZCLA DE AGUAS

A propósito de la reciente entrada “ANÁLISIS DE AGUAS” y en atención a ERREKERRE, vamos a realizar unos apuntes sobre el tema de la mezcla de aguas. Tomaré de ejemplo dos hipotéticas aguas cuyos valores analíticos se muestran en la tabla adjunta. Si estas aguas se mezclaran al 50%, no parece que haya que hacer muchas cuentas para saber los resultados obtenidos puesto que es bastante obvio que el nuevo agua tendría los valores mostrados en la columna Mezcla_(50-50) y que es la media aritmética de los valores de cada agua. No obstante, si hacemos el planteamiento matemáticamente, podemos ver la mecánica operativa que se sigue, por ejemplo, para predecir la CE de una mezcla 50%-50% de estas dos aguas,  se hace de la siguiente forma:

- CE_(50-50) = CE₁ x (50/100) + CE₂ x (50/100)

ó lo que es lo mismo, si ponemos tanto por uno en vez de tanto por ciento

- CE_(50-50) = CE₁ x (0,5) + CE₂ x (0,5)

Que para este caso será

- CE_(50-50) = 4,8 x (0,5) + 0,8 x (0,5) = 2,8 dS/m

Es decir, en una determinada mezcla de dos aguas, el valor de cualquier parámetro, es igual a la suma del parámetro de cada agua multiplicado por el tanto por uno correspondiente de la mezcla realizada. En muchas de las situaciones prácticas lo que se hace es mezclar las aguas de manera aproximada buscando un objetivo concreto y luego, finalizada la mezcla, medir en la balsa la CE obtenida. Aplicando el planteamiento anterior, lo que se puede hacer en este caso es calcular los porcentajes de mezcla producidos y aplicar estos coeficientes (tanto por uno) a todas las concentraciones iónicas, que se tendrán de sus correspondientes análisis, y calcular la composición exacta del agua obtenida. El modo de operar en este caso es el siguiente. Supongamos que las dos aguas anteriores se aportan a una balsa con el objeto de tener una CE aproximada de 3,5 dS/m. Se opera manualmente y finalizada la mezcla se mide, con el mismo conductivímetro, el agua 1 y da una CE₁ de 4,8 dS/m, el agua 2 da una CE₂ de 0,8 dS/m y el agua mezclada de la balsa que nos diera finalmente 3,6 dS/m, por ejemplo. Sabemos que se tiene que cumplir que:

- CE_(mezcla) = CE₁ x t₁ + CE₂ x t₂  (1) siendo t₁ y t₂  el tanto por uno de mezcla correspondiente

- También sabemos que 1 = t₁ + t₂  (2)  ó lo que es lo mismo    t₂  = 1 - t₁

por lo que, sustituyendo en (1) y poniendo los valores conocidos, se tendrá:

- 3,6 = 4,8 x t₁ + [0,8 x (1-t₁)]  que operando daría t₁ = 0,7; y sustitutendo en (2)  t₂ = 0,3

Por lo tanto, la mezcla producida para obtener el agua de 3,6 dS/m es del 70 % para el agua 1 y del 30 % para el agua 2. Estos coeficientes se aplican a las concentraciones de cada uno de los iones que componen el agua y se obtendrá la composición iónica del nuevo agua resultante de la mezcla 70%-30% tal y como aparece en la columna Mezcla_(70-30). Por ejemplo para el cloruro tendríamos:

-  33 x 0,7 + 4 x 0,3 = 24,3 meq/l de Cl en el agua mezclada al 70 % y 30 %.

Cuando entra agua de lluvia en la balsa este método es también aplicable para saber cuanta agua de lluvia se ha mezclado con la de la balsa y predecir las cualidades del nuevo agua. Para ello basta medir la CE después de haber entrado el agua de lluvia. Se supone que sabemos la CE del agua que había antes de entrar la de lluvia y, a efectos prácticos, podemos dar por bueno que el agua lluvia no aporta conductividad, o sea que su CE es 0,0 dS/m. Se tienen de este modo los tres valores iniciales para poder averiguar el porcentaje de las mezclas y por lo tanto las nuevas concentraciones iónicas del agua.

Poca agua

Teniendo en cuenta el déficit hídrico de la provincia, que se calcula en unos 100 hectómetros cúbicos al año, las lluvias hasta ahora caidas son escasas. Los 40 litros han ayudado a moderar el ambiente pero son poca cosa para la entrada de agua en los acuíferos. El mejor termómetro, o por lo menos el más visible, es el pantano de Beninar y, como se ve en el gráfico, solo ha aumentado su volumen de agua embalsada en 0,2 Hm cúbicos. Bien es verdad que la lluvia ha sido más abundante en las partes bajas (Canal 47.2 litros, Felix 59.9 litros) que en las altas (Castala 31.9 l; Beninar 36.4), pero que una cabezera de más de 500 km cuadrados solo recoja esa pequeña cifra nos indica que las lluvias han sidoescasas y la mayor parte del agua ha servido solo para empapar el suelo. Ha habido poca escorrentía.  A esto último ha ayudado que el agua haya caido muy repartida en el tiempo. En fin, necesitamos más agua.

EL RIEGO EN CULTIVOS SIN SUELO (2). BANDEJA DE DEMANDA

En la entrada “El riego en cultivos sin suelo (1)” terminaba recomendando el uso de la bandeja de demanda para el control del riego como método sencillo, económico y fiable.

Antes de nada quiero dejar aclarado que la bandeja a la que me estoy refiriendo en este artículo, y que describiré en el siguiente párrafo, nada tiene que ver con la, pretenciosamente denominada, bandeja inteligente. Esta bandeja está dejando de utilizarse por su deficiente control del riego, su coste elevado y una mayor dificultad para ponerla a punto. La idea original era ingeniosa. Se trataba de poder controlar el riego por el ajuste y programación de un valor de porcentaje de drenaje, parámetro éste considerado de vital importancia en los cultivos sin suelo. El mecanismo consistía en disponer sobre una bandeja alguna unidad de cultivo (saco, tabla o contenedor) de tal forma que el agua de drenaje pueda ser recogida, medido su volumen y cuantificado el porcentaje de drenaje, merced a los datos de riego (caudal y número de goteros sobre la unidad de control) previamente introducidos en un programa. Comparado el porcentaje de drenaje obtenido en el riego, con el programado, el sistema modificaba el tiempo de riego o la frecuencia del mismo para, en el siguiente riego, corregir dicho valor y ajustarlo al programado. Por distintas causas esta bandeja inteligente no llegó a funcionar correctamente y ha ido quedando en desuso.

El sistema al que nos vamos a referir se denomina bandeja de demanda. Tampoco esta debe de ser confundida con la bandeja de drenaje que es la utilizada en los cultivos sin suelo para recoger el agua de drenaje y calcular su porcentaje, además de servir para hacer un muestreo de la CE y el pH de la solución nutritiva drenada. La bandeja de demanda consiste en un recipiente, en forma de bandeja, como su propio nombre indica, sobre el que se ponen varias unidades de cultivo (generalmente dos) con el propósito de poder recoger el agua de drenaje y controlar, de este modo, el agua que consumen las plantas que están en la bandeja. El control de este consumo, relacionándolo con los porcentajes de drenaje medidos en la bandeja de drenaje, sirve para manejar el riego adecuadamente.

El esquema de una bandeja de demanda se muestra en la figura adjunta. La bandeja se coloca en el suelo dándole una pequeña pendiente longitudinal (la pendiente transversal forma parte del propio diseño de la bandeja), de forma que el agua drenada se recolecte en un receptáculo provisto de un rebosadero. El nivel del rebosadero debe de quedar un poco por debajo del punto más bajo del sustrato para evitar que este pueda quedar anegado. En el receptáculo se sitúan dos electros que, mediante tuercas y tornillos, o cualquier otro sistema roscable, permita manipular la altura de los electrodos con precisión. Antes de colocar el sustrato sobre la bandeja, en todo el fondo de la misma, se pone una tela de fieltro de forma que pueda ser transferido, desde el receptáculo hasta el sustrato, el agua que va consumiendo la planta. Hay que conseguir un buen contacto del sustrato con el fieltro. Si el sustrato son tablas de lana de roca se puede eliminar todo el fondo de la bolsa. Si el sustrato es de perlita o fibra de coco, entonces se agujerea el fondo del saco o bolsa en, aproximadamente, un 50 % de su superficie con agujeros que impidan que el sustrato salga por ellos pero que a la vez asegure un íntimo contacto del fieltro con le sustrato.

 

El funcionamiento de la bandeja es el siguiente. Después de un riego el receptáculo se llenará de agua y la que sobre se vaciará por el rebosadero. El nivel del agua en el inicio de un ciclo es siempre el mismo. A partir de este momento el consumo hídrico de la planta hará que el sustrato se seque y por capilaridad se transportará agua desde el receptáculo hasta el sustrato. El nivel de agua en el receptáculo bajará hasta que en un determinado momento los electrodos queden al aire. La corriente eléctrica dejará de pasar y el controlador de la bandeja (un relé) dará una señal al equipo de fertirrigación para que dé un riego que previamente se habrá programado. La bandeja controla la frecuencia de riego. La dotación es la misma para todos los riegos gobernados por la bandeja y se programa previamente. Al final del periodo de riegos dados en un día, en la bandeja de drenaje, se mide y calcula el porcentaje de drenaje. Si se quiere aumenta el porcentaje de drenaje (dar más agua) se sube el nivel de los electrodos para dar más riegos. Si se quiere disminuir el porcentaje de drenaje se baja el nivel de los electrodos para dar menos riegos.

Las imágenes muestran dos modelos distintos de bandeja de demanda. Es muy importante controlar que el rebosadero tenga un diámetro suficiente para que no se produzcan taponamientos por restos de sustrato (perlita o coco.) o de otros materiales. Si el rebosadero se obstruye la bandeja dejará de funcionar correctamente porque siempre marcará presencia de agua.

La bandeja de demanda debe de colocarse cerca de donde se ponga la bandeja de drenaje y en la misma línea de riego. Este lugar debe de estar en la zona de cultivo en la que se produzca mayor consumo hídrico.

No es aconsejable dar el control del riego a la bandeja hasta que el cultivo demande, al menos, tres riegos por día. Hasta ese momento los riegos se dan manualmente o se programan por horarios fijos. Cuando se trasplanta el cultivo, dependiendo de la época y tipo de sustrato, en los primeros días puede aconsejarse un riego diario, que se dará en las primeras horas del día, que asegure una humedad suficiente alrededor del cepellón de trasplante de forma que se consiga una pronta implantación de las nuevas raíces en el sustrato. En este momento no se mide el porcentaje de drenaje, que seguramente estará por encima de lo necesario, solo nos aseguramos de que sobre agua. Conseguida la implantación de las raíces en el sustrato se empieza a controlar el porcentaje de drenaje. Si un riego diario fuera excesivo se alarga la frecuencia y se riega cada dos o tres días si ello es suficiente. Esta situación es normal en trasplantes de final del invierno y principio de la primavera. En los trasplantes de verano es normal que el cultivo demanden, como mínimo, un riego diario. Desde el principio del cultivo. Conforme el porcentaje de drenaje quiere acercarse al valor previsto se acorta la frecuencia de riego. Cuando la demanda del cultivo lo requiera habrá que programar un segundo riego en el día. Este segundo riego se programa al mediodía, siempre buscando atender la demanda del cultivo según la distribución de la radiación. En todos estos riegos hay que controlar los porcentajes de drenaje y, el valor calculado, será el que nos orientará sobre la bondad de los horarios programados y las dotaciones aportadas.

A partir de que el cultivo pida ya un tercer riego puede ponerse en funcionamiento la bandeja de demanda. Para hacerlo se parte de que, si por ejemplo se están dando dos riegos por día, uno a las 9 de la mañana y el otro a las 13:00 horas, y es necesario programar ya un tercer riego, es de suponer que entre las 11:00 y las 12:00 será cuando se produzca la demanda del segundo riego. A primera hora del día en que se va a hacer el cambio nos aseguramos que los electrodos de la bandeja están calados hasta el fondo. Con esta premisa lo que se hace es dejar que se dé el riego de las 9:00 y, cuando sean aproximadamente las 11:30, se programa en el equipo de fertirriego el gobierno de los riegos por bandeja de demanda. A continuación se va a la bandeja y se empieza a subir el electrodo lentamente hasta que de una señal de riego. En este momento la bandeja habrá quedado calibrada. A partir de aquí, en este y en los próximos días (dos o tres), hay que comprobar que, efectivamente, los porcentajes de riego son parecidos en todos los riegos. En el supuesto de que el porcentaje de drenaje obtenido no sea el previsto, o queramos modificar dicho valor por necesidades de manejo del cultivo, se puede actuar sobre el tiempo de riego o sobre la profundidad de calado del electrodo. En un manejo correcto del riego la dotación de riego debe de permanecer constante. Por lo tanto habría que actuar sobre la altura de los electrodos. Lo que pasa es que, desde un punto de vista práctico, es más fácil y preciso programar tiempos de riego que modificar la altura de los electrodos. Siempre que estemos en tiempos de riego adecuados al sustrato, y a la capacidad de contenedor del sistema de cultivo sin suelo que tengamos, lo aconsejable es actuar sobre el tiempo de riego para modificar o ajustar los porcentajes de drenaje.

Los equipos de fertirriego contemplan dos posibilidades de actuación respecto de las bandejas de demanda que es interesante conocer y manejar adecuadamente. Por un lado está el periodo de activación del riego. A este respecto existe mucha especulación y controversia. Particularmente yo opto por la simplificación. Por mi experiencia veo que las cosas funcionan bien cuando el periodo de activación de los riegos comienza una hora después de la salida del sol y terminan una hora antes de la puesta del sol. Una forma fácil de verificar si esta programación funciona bien es controlando el drenaje del primer riego de la mañana. Si no hay drenaje es que el riego del día anterior ha terminado demasiado pronto o el primer riego de la mañana ha empezado demasiado tarde. Si hay demasiado drenaje es que las cosas han ocurrido al contrario. La otra opción de la que disponen los equipos de fertirriego se refiere a la posibilidad de dejar programado un tiempo de pausa entre riegos de modo que, si ocurre algún percance por el cual los electrodos quedan siempre secos y demandando riegos continuamente, el equipo no atienda esta demanda y solo de riegos según el tiempo de pausa programado. Esta opción hay que usarla con cuidado. Por ejemplo, en un mes de mayo, con un cultivo en pleno desarrollo pueden ser demandados, en las hora centrales del día, riegos cada 20 o 30 minutos, y si se hubiera puesto una pausa de más tiempo no podrían haber sido atendidas puntualmente esas necesidades hídricas del cultivo.

EL RIEGO EN CULTIVOS SIN SUELO (1)

La fertirrigación consiste en aplicar los fertilizantes en función del agua de riego. El abonado no puede, ni debe, desligarse del riego. En el binomio riego-abonado el riego es lo más importante. Regando bien se abona bien. Regar bien supone aplicar a todas las plantas el mismo agua (uniformidad), en la cantidad requerida (dotación) y en el momento adecuado (frecuencia). La dotación de riego se determina a pie de parcela en función de la capacidad de almacenamiento de agua del sustrato, la conductividad del agua de riego, que determinará el porcentaje de drenaje, y del porcentaje de agotamiento que se permitirá para iniciar un nuevo riego. Dado que los factores que definen la dotación de riego están ligados a características fijas y estables, la dotación de riego debe de ser estable en el tiempo. La mayor o menor rapidez con que se agote el agua en la zona de la rizosfera dependerá, del clima en el que se desarrolla el cultivo y del estado de desarrollo del mismo. Estos valores van cambiando a lo largo del tiempo por lo que la frecuencia de riego es variable. Por lo tanto la operación de riego, que consiste en adecuar el aporte de agua a las necesidades hídricas del cultivo, está definida por la aplicación de una dotación constante a una frecuencia variable.

En los cultivos sin suelo siempre se busca que después de un riego haya drenaje. Esta necesidad está basada en que, si hay drenaje, se puede cuantificar su porcentaje y se puede medir la conductividad eléctrica de la solución nutritiva drenada. Por ejemplo, si se obtiene un drenaje del 3% sabemos que es un drenaje muy bajo y que este manejo puede producir acumulación salina, pero también sabemos que al cultivo no le ha faltado agua. Si no se obtiene nada de drenaje no sabemos cuanto “nada” ha faltado. No es lo mismo tener un 3 % de “no drenaje” que un 30 % de “no drenaje” y es evidente que lo segundo es mucho peor que lo primero.

Los sustratos tienen una gran capacidad de almacenamiento de agua, mayor que la del suelo en términos de porcentaje, lo que ocurre es que, por abaratar los costes de producción se pone poco volumen de sustrato de tal forma que, finalmente, la cantidad de almacenamiento de agua, por metro cuadrado de cultivo, resulta menor en sustratos que en suelo. Esto hace que sea necesario aportar varios riegos a lo largo del día. Por ejemplo, el saco de sustrato de perlita almacena unos 21 litros de agua. Como el marco de postura de los sacos suele ser de 2 m x 1,5 m, hay un saco por 3 metros cuadrado de cultivo. Es decir que la capacidad de almacenamiento de agua es de 7 l/m2 (21/3). Si un cultivo se encuentra en una época en la que las necesidades brutas de riego (incluyendo porcentaje de drenaje) son de 3,5 l/m2 quiere decirse que tendremos agua para dos días. Es evidente que si se pretendiera manejar el riego apurando el agua almacenada estaríamos sometiendo el cultivo a un estrés innecesario. Aquí entra en juego el concepto de “porcentaje de agotamiento” que en la literatura agraria clásica se denomina Nivel de Agotamiento Permisible (NAP). Se trata de elegir el momento adecuado para regar cuando se haya agotado una determinada cantidad del agua almacenada en el sustrato. No hay mucha información para los cultivos sin suelo sobre este tema. En este enlace se puede ampliar información al respecto.  Generalmente se manejan porcentajes de agotamiento muy pequeños, del 3% para lana de roca y 5% para perlita y coco. Algunas experiencias han demostrado que pueden ser manejados porcentajes de agotamiento en el entorno del 10 % sin que ello suponga pérdidas de producción en los cultivos. Permitir un mayor porcentaje de agotamiento supone dar menos riegos y, por lo tanto, simplificar la operación de riego.

Como un buen manejo del riego está fundamentado en adecuar los aportes a la demanda, los porcentajes de drenaje deben de ser aproximadamente los mismos en todos los riegos. En cultivos sin suelo, para calcular el porcentaje de drenaje, se mide el agua recogida en gotero y en drenaje de todo un día. De esta forma lo que se obtiene es la media del porcentaje de drenaje de todos los riegos dados en el día. Hay que tener cuidado y asegurarse de que los distintos riegos hayan tenido porcentajes de drenaje parecidos. En la imagen adjunta se muestra, en color rojo, la curva de distribución de la radiación global recibida al aire libre en un día despejado del mes de mayo en Almería. Las curvas de demanda hídrica de los cultivos se ajustan muy exactamente a esta distribución de la radiación. Por lo tanto la frecuencia de los riegos aportados también debe de acomodarse a esta demanda. Para el ejemplo que se está siguiendo, si de decidiera regar cuando se agotara el 6 % del agua almacenada, la dotación de riego debe de ser de 0,42 l/m2 (7x6/100) y para atender unas necesidades brutas de riego de 3,5 l/m2 habrá que dar 8 riegos en el día (3,5/0,42). La dotación volumétrica se transforma en dotación temporal (minutos) teniendo en cuenta las características del riego. Por ejemplo, si hay 1 gotero/m2 de 3 l/h, los 0,42 litros se convierten en 8,4 minutos (0,42x60/3) que se redondea a 8 ó 9 minutos, según convenga, para conseguir el porcentaje de drenaje que se quiere manejar. Finalmente los riegos se programan distribuyéndolos en función de la curva de demanda. En este caso, y para los supuestos que se están proponiendo, se programarían los riegos a las 9:00, 11:00, 12:30, 13:30, 14:30, 15:30, 17:00 y 19:00 horas. Como se ve, se dan los riegos de los extremos con un intervalo de 2 horas, los riegos intermedios con un intervalo de una hora y media y los  riegos centrales con una hora de intervalo. Es conveniente que se compruebe de vez en cuando que los drenajes de los distintos riegos son parecidos y, en general, no es aconsejable tener riegos sin drenaje.

Cuando se está en una época de baja demanda hídrica, y no son precisos más de 7 riegos en el día, es más conveniente manejar un número impar de riegos. En este caso se programan un número par de riegos con un intervalo fijo y se pone un riego en medio de los dos riegos centrales. Por ejemplo, en el caso que nos ocupa, si hubiéramos decidido regar con un 7% de agotamiento, en vez del 6%, nos saldrían riegos de 0,49 l/m2 (7x7/100), o lo que es lo mismo 10 minutos (0,49x60/3), y el número de riegos a programar sería de 7 (3,5/0,49) que se podrían poner de la siguiente forma: 9:00, 11:00, 13:00, 14:00, 15:00; 17:00 y 19:00. La idea es que en el entorno del mediodía solar se concentren un mayor número de riegos para atender el pico de demanda que se produce en esas horas centrales del día.

Tras realizar todas estas consideraciones, cálculos y programaciones, un buen día aparece nublado, como el contemplado en esta otra imagen. La demanda hídrica del cultivo no responde a ninguna predicción y los riegos que se tenían programados, además de resultar excedentarios, no se ajustan a la demanda. En esta situación no queda más remedio que reajustar, de la mejor manera que cada uno entienda, la programación del riego. Queda de manifiesto que con la programación manual del riego por horarios fijos es difícil manejar el riego en los cultivos sin suelo. Esta dificultad será mayor o menor en función de:

·  La variabilidad climática de la zona de cultivo. En Almería, por ejemplo, no es muy grande.

·  La capacidad de almacenamiento de agua del sistema de cultivo sin suelo. Se entiende por sistema de cultivo al binomio formado por el sustrato y la forma de ponerlo (saco, tabla, contenedor, canaleta, etc.). En este sentido es más importante el volumen de sustrato y la geometría (altura/anchura) que el tipo de sustrato utilizado.

·  La capacidad de adaptación al estrés hídrico de la especie y/o variedad que se cultive.

Tratando de paliar estas dificultades se han desarrollado sistemas que permiten la automatización del riego. Algunos de ellos están basados en la medición o recogida de datos climáticos que, mediante algoritmos integrados en los autómatas de fertirriego, permiten acomodar los riegos a las demandas hídricas del cultivo. Algunos de estos métodos son:

·  Solarímetro para medir la radiación global.

· Tanque evaporimétrico retroalimentado con el agua de riego.

·  Tensiómetros específicos para sustratos.

·  Lisímetros de pesada.

·  Programa PrHo

·  Bandeja de demanda

 

El método más utilizado, por su sencillez y economía, es el de la bandeja de demanda. En la siguiente entrega desarrollaré los pormenores a tener en cuenta para un uso correcto de la misma.