La Dureza del Agua y su Importancia en el Riego por Goteo


Autor: Salvador Ruiz Carvajal

¿Qué es la dureza del agua y como se expresa?

Por lo general la dureza del agua es causada principalmente por la presencia de iones divalentes de calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+) disueltos en el agua. Otros cationes como el hierro (Fe2+) o aluminio (Al3+), así como aniones de sulfatos (SO42-), nitratos (NO3-) o cloruros (Cl-) pueden contribuir a la dureza; sin embargo, su presencia es menos crítica. La dureza del agua se expresa como miligramos por litro (mg/L) de carbonato de calcio (CaCO3).

La dureza en grados franceses  se puede expresar de la siguiente forma:

Formula de la dureza del agua

El agua denominada “dura” tiene una elevada concentración de sales, en contraste con el agua “blanda”. Una mayor dureza del agua de riego, implica un elevado riesgo de precipitaciones y taponamientos del sistema de riego. Por otro lado, aguas con mucho calcio compensan las acciones negativas del sodio, por lo que al momento de rescatar suelos sódicos se recomienda el empleo de aguas duras para compensar el efecto negativo del catión sodio (Na+). Las aguas muy duras son poco recomendables en suelos duros y compactos, pues no ayudan a mejorar la permeabilidad del suelo.

Tipos de dureza

Dureza total (DT). La dureza total es la suma de la dureza temporal y permanente, la cual se acostumbra representarla en función de los bicarbonatos de calcio [Ca(HCO3)2] y magnesio [Mg(HCO3)2].

Depósito de agua para riego de campo agrícola

Figura 1. Entre mayor concentración de iones calcio y magnesio disueltos en el agua, mayor será la dureza de un agua.

Fuente: Intagri, 2014.

Dureza temporal. Se le conoce como dureza carbonatada, está asociada con bicarbonato y carbonatos de calcio y magnesio. Es la dureza más común y se relaciona directamente con la alcalinidad. Nos da una idea de la capacidad tampón que tiene el agua que a mayor dureza carbonatos, el agua será más estable en lo que a potencial hidrogeno (pH) se refiere. Dicho de otra forma, esta agua tendrá la capacidad de neutralizar los desequilibrios que se produzcan; una dureza con carbonatos elevados, asegura que el pH del agua no varía de forma brusca.

Dureza permanente. También llamada “dureza no carbonatos” (DNC), está asociada con los iones de cloruros y sulfatos. Las aguas que poseen esta dureza pueden ablandarse adicionando carbonato de sodio (Na2CO3) y carbonato de calcio (CaCO3), mejor conocida como cal.

Problemas causados por la dureza del agua de riego

El efecto más conocido en aquellos lugares en los que la fuente de agua para riego presenta una elevada dureza es la formación de incrustaciones calcáreas. Es importante conocer la dureza del agua de nuestra región, ya que ese dato nos permite ajustar el funcionamiento de los equipos de riego por goteo para que trabajen en forma más eficiente y así evitar muchos problemas de manejo.

En el manejo de la fertirrigación, la elección del fertilizante y la calidad del agua de riego son los dos factores más importantes. Las características de la calidad del agua de riego que más influyen en las operaciones son la composición iónica, el nivel de salinidad, el pH, la concentración de bicarbonatos y el potencial redox. Asimismo, deben considerarse tanto el efecto de la calidad del agua en la nutrición del cultivo como las interacciones fertilizante-agua en el sistema de riego.  

Altas concentraciones de calcio, magnesio y bicarbonatos en el agua de riego (alta dureza total) aumentan el riesgo de taponamientos y el mal funcionamiento del sistema (Feigin et al., 1991), especialmente cuando se introducen fertilizantes fosfatados en el sistema de riego por goteo. El precipitado de carbonato de calcio es común en aguas alcalinas (pH elevado) y ricas en calcio (Ca2+) y bicarbonatos (HCO3-). Es más probable que ocurran los problemas de acumulación con aguas de pH mayor a 7.5 y contenido de bicarbonatos mayor a 5 mmol/L. Las deposiciones aumentan con la subida del pH por los fertilizantes aplicados a través del sistema de riego.

Taponamiento de emisor por carbonatos.

Figura 2. El alto contenido de bicarbonatos disueltos en agua, incrementa el riesgo de taponamiento en emisores.

Fuente: Castellanos, 2017.

Interacciones entre fósforo, calcio y fierro en el agua de riego para Fertirrigación

Los fertilizantes fosfatados empleados para fertirrigación son muy sensibles a la calidad del agua y al pH en particular. La concentración de calcio en el agua de riego también es un aspecto importante, debiéndose mantener un pH bajo (ácido) para prevenir la formación de precipitados de calcio-fósforo. Algunas fuentes como las aguas subterráneas someras (por ejemplo, en Miami) a veces contienen hierro soluble divalente (Fe2+) (Bar, 1995). Estos dos elementos, calcio y hierro, rápidamente precipitan en presencia de fósforo a valores de pH por arriba de 4 para el hierro (Fe2+), y por arriba de 5.5 para calcio.

Los fertilizantes fosfatados pueden ser corrosivos, por ejemplo, las reacciones químicas del fósforo con los metales en la fuente de agua pueden causar precipitados. Trabajos pioneros con tanques fertilizantes generaban un precipitado pastoso de color chocolate de fosfato de hierro que bloqueaba todos los filtros y líneas de goteros (Malchi, 1986). Por lo tanto, el fósforo no debería introducirse en las líneas de goteros si hay hierro soluble presente en el agua. Una vez producidos los precipitados de fosfato de hierro, el único camino para liberar y restaurar la emisión de agua a las líneas de riego es enjuagando éstas con ácido nítrico para disolver los precipitados. Debido a este riesgo de taponamiento, la fertirrigación con fosfato debe hacerse con precaución y con un monitoreo cuidadoso del flujo de agua para prevenir el desarrollo de precipitados y taponamientos de filtros y goteros. Los fertilizantes polifosfatados en ciertas concentraciones también forman suspensiones gel con calcio y magnesio, que taponan los emisores.

El ácido polifosfórico es un polímero del ácido orto-fosfórico y los fertilizantes polifosfatos contienen generalmente una mezcla de compuestos de variada extensión de su cadena molecular (Hagin et al., 2002). Las sales de amonio de los polifosfatos pueden usarse en las formulaciones fertilizantes. Los fertilizantes polifosfatados en ciertas concentraciones generan suspensiones gel. Sin embargo, concentraciones específicas de polifosfatos inducen el acomplejado de los iones de calcio y previenen la formación de geles (Noy y Yoles, 1979; Hagin et al., 2002). Las concentraciones mínimas de polifosfato de amonio (APP) requeridas para prevenir la formación de gel en aguas de riego con diferentes niveles de calcio se presentan en el Cuadro 1.

 

Cuadro 1. Concentraciones mínimas de polifosfato de amonio (APP) en el agua de riego para prevenir la formación de geles y taponamientos (Noy y Yoles, 1979).

Ca 2+ en el agua de riego

(mEq/L)

Concentración mínima de APP en agua de riego (%)

< 2

< 1.0

2-5

1.0

5-8

2.5

8-11

4.0

 
 

El problema de la precipitación es más agudo en las líneas de goteros sub-superficiales, donde el taponamiento no se observa hasta que el pobre desarrollo de las plantas cerca de los emisores tapados se haga evidente.

Clasificación de la dureza del agua

De acuerdo con la concentración de carbonatos contenidos en el agua, esta puede clasificarse en niveles de dureza de acuerdo a los cuadros 2 y 3.

 

 Cuadro 2. Índices de dureza del agua expresada como CaCO3.

Tipo

Grados Hidrométricos Franceses (°F)

Muy blanda

< 7

Blanda

7 – 14

Semiblanda

14 – 22

Semidura

22 – 32

Dura

32 – 54

Muy dura

>54

 
 

Aunque existe otra clasificación que por mucho tiempo fue la más utilizada en la clasificación de la calidad del agua con respecto a la dureza

 

 Cuadro 3. Índices de dureza del agua expresada como CaCO3.

Denominación

ppm de CaCO3

Muy suaves

0-15

Suaves

16-75

Medias

76-150

Duras

150-300

Muy duras

Mayor de 300

 
 

Existen tecnologías para abatir o reducir los problemas causados por la dureza del agua; pero la más importante es la capacitación y obtención del conocimiento para desarrollar un buen programa de mantenimiento preventivo, de operación y correctivo en el uso y manejo del agua de riego de cultivos hortícolas en México. Este 25 y 26 de enero de 2018 en la ciudad de Guadalajara, Jalisco, se llevará a cabo el “Taller de Calidad del Agua para Riego” en el que se desarrollaran éste y muchos temas relacionados a la calidad de agua para riego agrícola.

Cita correcta de este artículo

Ruiz, C. S. 2017. La Dureza del Agua y su Importancia en el Riego por Goteo. Serie Agua y Riego. Núm. 19. Artículos Técnicos de INTAGRI. México. 5 p.

Fuentes consultadas

  • Bar, Y. 1995. “Iron control system for drip irrigation”. Actas del Fifth International Micro-Irrigation Congress, Orlando, Florida EE. UU. Pp. 239-247.
  • Feigin. A., I. Ravina y J. Shalhevet. 1991. “Irrigation with treated sewage effluent. Management for Environmental Protection”. Advances Series in Agricultural Sciences 17”. Pub. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, Nueva York.
  • Hagin, J., M. Sneh y A. Lowengart-Aycicegi. “Fertigation-Fertilization through irrigation”. IPI Research Topics No. 23. Ed.: A. E. Johnston. International Potash Institute, Basilea (Suiza).
  • Kafkafi U., j, Tarchitzky. 2012. Fertirrigación una herramienta para una eficiente fertilización y manejo del agua. Asociación Internacional de la Industria de Fertilizantes (IFA). Instituto Internacional de la Potasa (IIP). Paris, Francia.
  • Malchi, I. 1986. “Iron in irrigation water”. Hassadeh, Vol. 66.
  • Noy, J. y D. Yoles. 1979. “Precipitates formed by APP 11-37-0 in irrigation water”. Hassadeh, 59:2129-2130.

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Comentarios

Anónimo comentó:
Publicado: 2017-12-18 17:30:12

Muy buenos e interesantes sus aporte, si tienen algo sobre el cultivo de peces en tanques de geomembrana con recirculacion se los agradesco

alvaro_bonilla comentó:
Publicado: 2017-12-18 17:34:36

Muchas gracias por el comentario. Desafortunadamente no tenemos el tema que solicitas, pero agradecemos tu sugerencia y trabajaremos en ella para poder ofrecerla a quienes estén interesados.

Saludos.