17 enero 2017

Cuestiones básicas para entender los movimientos del agua en los suelos (2ª y penúltima parte)






3 digresiones

La primera

Capacidad de infiltración debería llamarse tal vez tasa de infiltración.

Capacidad se interpreta en general como un volumen total, no como una variable que refiera a intensidad.

Podríamos ejemplificar diciendo que un tanque australiano tiene 200 mil litros de capacidad; si bien también podríamos usar una expresión que diga que el susodicho tanque tiene la capacidad de entregar tantos litros / hora durante equis minutos, a cierta distancia, con cierta diferencia de altura y cierto ancho de cañería.

El concepto de capacidad de infiltración fue creado por Horton (fallecido en 1945), quien para la gran mayoría es el padre de la hidrología moderna.

L. A. Richards (fallecido en 1993) propuso cambiar de capacidad de infiltración a tasa de infiltración (retomando en realidad polémicas que ya existían en la época de Horton).

Pero tasa de infiltración también se usaba en otro concepto, para el que Richards propuso usar velocidad de infiltración.

El extraordinario (y muy poco leído en nuestro país) Daniel Hillel también es de la idea de reemplazar capacidad de infiltración por tasa de infiltración (Hillel recibió el World Food Prize en 2012).

El hecho de que fuesen necesarios 2 cambios de nombres y no uno, más el hecho de que quien había impuesto el concepto de capacidad de infiltración era alguien tan prestigiado, provocaron que los cambios no se llevaran a cabo.

Los trabajos originales de Horton están en el Archivo Nacional II, de Maryland (son casi 100 cajas).

En 2004, un investigador de la Universidad de Lancaster (Reino Unido) publicó un resumen científico sobre una muy pequeña parte de esos originales (algo así como 3 ó 4 cajas).

En sus conclusiones, se muestra convencido de que Horton había avanzado mucho más de lo que publicó. Y lo cita textualmente en referencia a la polémica sobre capacidad o tasa de infiltración, lo que permite apreciar el nivel intelectual y la fineza de las posiciones de Robert Horton.


La segunda

Es necesario trabajar en mejorar la estabilidad estructural de los suelos porque con esto también se logra elevar el límite de plasticidad de Atterberg (LP), incluso por sobre la capacidad de campo (CC).

Las ventajas son muchas. No sólo hay mayor transitabilidad, mejor economía del agua, etc, sino que también se hace muy eficiente el pastoreo de rastrojos, verdeos y pasturas.

Secuencial y correctamente, primero debe elevarse el LP y luego pensar en pastoreos con menor vigilancia por lluvias.


La tercera

Escribo todas estas cuestiones porque observo mucha confusión y desconocimiento. No percibo claridad ni precisión técnica en los profesionales, al contrario, observo deficiencias de formación preocupantes.

Además, no encuentro referentes, como sí tiene Brasil con Edson Lobato y Ana Primavesi, para citar a los más célebres (sin dejar de decir que tenemos gente valiosa como Taboada, Gil y Quiroga, entre otros).

Si pensara que contamos con referentes indiscutidos, les escribiría a ellos pidiéndoles que aclaren las confusiones generalizadas actuales.



Conceptos pendientes

Capacidad de infiltración

Es la intensidad de ingreso de agua que un suelo puede recibir sin que haya escurrimiento superficial o subsuperficial.

Puede tratarse de agua de lluvia, agua proveniente de escurrimientos de zonas más altas, agua de encharcamientos anteriores, agua proveniente del derretimiento de nieve o agua de riego, ya sea por inundación, por aspersión o por goteo, incluso subterráneo.

La capacidad de infiltración es máxima en un comienzo (sobre todo los primeros 10 ó 15 minutos) y luego decrece asintóticamente hasta llegar a un valor estable, la capacidad de infiltración básica.

Por eso es mejor que llueva intensamente sólo al comienzo, a diferencia de lo que pueda intuirse.


Conductividad hidráulica

Es la capacidad de un suelo para permitir el avance en profundidad del agua presente en su perfil.


La capacidad de infiltración se pone de manifiesto sólo cuando hay ingreso de agua. La conductividad es una cualidad que se manifiesta de manera permanente.

La conductividad hidráulica es máxima cuando un suelo está saturado, y va decreciendo entre saturación y CC.

Por ejemplo, un horizonte superficial franco limoso drena (“conduce”) 20 mm / hora cuando está saturado y 0,2 mm / hora a CC.

Un horizonte Bt drena 6 mm / hora cuando está saturado y 0,06 mm / hora a CC.

Para calcular el total drenado desde una condición a otra hay que estimar una conductividad promedio y multiplicar esa cantidad por la cantidad de horas transcurridas (matemáticamente hay que integrar la función desde una situación a la otra). Y esto hay que hacerlo para el horizonte con menor conductividad (el horizonte Bt en los perfiles de los argiudoles).

Estimando que esa conductividad promedio sea de 2 mm / hora, asumiendo que transcurren 3 días sin lluvias, se habrán drenado 144 mm en ese lapso, lo cual es bueno para las raíces y también permite que el suelo actúe como una esponja, ante nuevas lluvias.

El consumo o uso consuntivo, en caso de ser intenso en ese momento, agregaría unos 10 a 25 mm en ese lapso de 3 días, vehiculizado por el único gran negocio del agro, el negocio de la evapotranspiración (que es posible a su vez con una intensidad de fotosíntesis muy alta y un aprovechamiento eficaz y eficiente del vegetal que la protagoniza).

Asimismo, la capacidad o tasa de infiltración básica en la práctica puede estimarse muy certeramente como el valor de la conductividad hidráulica saturada del horizonte de menor conductividad. Un argiudol con Bt potente tiene aproximadamente una infiltración básica de unos 5 ó 6 mm / hora y una conductividad hidráulica promedio de unos 2 mm / hora en los 2 ó 3 días posteriores a su saturación .


Continuará


Ing. Agr. Luis Villa
en Twitter @LuisVilla2805

10 enero 2017

Cuestiones básicas para entender los movimientos del agua en los suelos (1ª parte)





Puede consultarse


http://luisvilla.blogspot.com.ar/2015/09/inundaciones-parte-ii-suelos-dinamica.html

Voy a referirme brevemente a 3 asuntos básicos, claves para comenzar a entender la interacción entre el agua y el suelo; claves también para comenzar a caracterizar el aspecto agronómico del problema de las inundaciones (el aspecto hidráulico es otro punto decisivo, aunque no son los únicos, hay varios más).

Entender estos 3 fenómenos básicos no convierte a nadie en una voz autorizada para hablar de la interacción agua – suelo, menos aún, hablar de física de suelos en general. Tampoco lo convierte en un experto en cuencas e inundaciones. Pero sin estos elementos básicos es imposible entender nada. Debe ser visto como un comienzo.

El primer asunto o fenómeno es el ingreso de agua de lluvia a un suelo que no esté saturado durante el lapso en que se produce tal ingreso. Implica entender lo que se llama capacidad de infiltración.

El segundo es el cambio de estado de un suelo, que deja de estar saturado y pasa a estar en lo que se llama capacidad de campo. Implica entender la conductividad hidráulica o capacidad de percolación.

El tercero, el más sencillo, es el modo en que influye la napa sobre la percolación. Como se ve, los 2 primeros se refieren al agua del suelo, el tercero involucra a la napa.

Por lo tanto, los términos a definir inicialmente con precisión son: suelo, agua del suelo, napa, suelo saturado, suelo a capacidad de campo, percolación, capacidad de infiltración y conductividad hidráulica. Luego surgirán algunos más, entre ellos estructura, macroporos y mesoporos.


Suelo (definición edafológica)

Es aquella fracción de la superficie terrestre con capacidad para soportar el crecimiento de plantas y/o con diferenciación en capas superpuestas llamadas horizontes.

Los suelos están formados mayoritariamente por material inorgánico, sobre todo arena, limo y arcilla. Hay también una fracción minoritaria de materia orgánica. (1)


Agua del suelo (o más precisamente, solución del suelo)

Es toda agua presente en el perfil del suelo. Desde el punto de vista edafológico, práctico, debe interesarnos aquella que es solvente en la solución del suelo. (2) (3)


Napa o napa freática

Es la primera presencia permanente de un volumen significativo subterráneo de agua (primera contando desde la superficie). Su posición varía con el tiempo.


Suelo saturado

Volumétrica y aproximadamente, un suelo consta de 50 % del espacio ocupado por los sólidos y 50 % por aire, agua o una combinación de ambos. Suelo saturado es aquel en que la totalidad del aire del suelo ha sido desplazado, de modo que hay una mitad con sólidos y otra mitad con agua.


Suelo a capacidad de campo

Estado del suelo en el que 50 % la ocupan sólidos, 25 % agua y 25 % aire, aproximadamente.


(1)
La ingeniería civil tiene una definición y unos objetivos diferentes.


(2)
La edafología estudia la influencia de los suelos sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas. Es una ciencia aplicada, práctica. La pedología estudia los suelos por sí mismos, es una ciencia básica.


(3)
Un coloide es una mezcla donde el tamaño de partícula de la fracción minoritaria es intermedio entre una suspensión y una solución. Los coloides se comportan de manera diferente que las soluciones y las suspensiones.

En los suelos hay un coloide de gran importancia (hay otros), es el complejo que forman las arcillas y cierta materia orgánica (el complejo arcillo-húmico). Y hay una solución de gran importancia también, en la que el agua presente disuelve sustancias que sirven de nutrientes para las raíces presentes (la solución del suelo). El complejo arcillo-húmico y la solución del suelo están en constante interacción. Los equilibrios y desequilibrios están motorizados por varios factores, entre los que se destaca el contenido de agua del suelo.


Continuará


Ing. Agr. Luis Villa
en Twitter @LuisVilla2805