Infiltración de efluente industrial respecto de la infiltración de agua (página 2)

2.-
MATERIALES Y
MÉTODOS

2.1.- LOCALIZACIÓN Y DESCRIPCIÓN DEL
LUGAR DE ESTUDIO

El experimento se llevo a cabo en la superficie de
una Empresa de
levadura ubicada en la localidad de González Catan (Pcia.
de Buenos Aires). El área estudiada corresponde en la
mayoría a un sector transicional entre la Pampa Deprimida
y la Pampa Ondulada (Mapa de Suelos de la
Provincia de Buenos Aires)
pero también se definen como pequeños sectores
suavemente ondulados de albardón del río Matanza,
planos extendidos y muy suaves pendientes de 0.5 % de
gradiente.

El establecimiento se encuentra apoyado por la
Estación Meteorológica que posee el INTA en
Castelar, la cual integra la red del Servicio
Meteorológico Nacional cuyos datos de la
estación:

Localidad: Castelar – Provincia de Buenos
Aires.

Latitud: 34º 40’ S Longitud: 58º
39’ W Altura 22m

En la Tabla 1 se observan las temperaturas
máximas, mínimas y media, serie 1961-2004 de la
estación de referencia, como también los valores
medios
mensuales de precipitación y las temperaturas absolutas y
medias de primera y última helada, junto con el
desvío típico para el umbral de 0º C. Las
temperaturas medias oscilan en los 16 ºC y las
precipitaciones en los 1.026 mm de promedio anual (Tabla
1).

El área estudiada se encuentra desprovista de
vegetación autóctona, denominada de
los pastizales pampéanos. Originalmente, la comunidad
predominante la constituían gramíneas cespitosas de
0,50 cm a 1 m de altura, pero resulta difícil recomponer
actualmente las proporciones de la composición
florística, como consecuencia de una intensa
explotación agrícola y ganadera.

El material originario a partir del cual han
evolucionado los suelos corresponde a espesos mantos de
sedimentos loéssicos los cuales sufrieron posteriormente
un transporte y
redeposición por parte de aguas mantiformes que generaron
derrames de magnitud regional.

Los suelos se caracterizan fundamentalmente por
presentar condiciones de drenaje interno deficiente como
consecuencia de una capa freática que se halla en
épocas por encima de los dos metros de profundidad;
también se encuentran, debido a las condiciones de drenaje
mencionada anteriormente, elevados porcentajes de sodio de
intercambio en los horizontes superficiales y subsuperficiales
que dan origen a condiciones nátricas
(Natracuol, Natracualf y Natralbol). Solo se encuentran libres de
estas limitaciones algunos sectores representados por micro-lomas
aisladas y del albardón del río Matanza, que
emergen del plano general en el cual los perfiles del suelo son mejor
drenados y las concentraciones nocivas de sodio se registran por
debajo de los 80 cm de profundidad. No es frecuente hallar suelos
en los que se observa una discontinuidad
litológica

Tabla 1. Temperaturas
absolutas, medias y precipitaciones anuales

Fuente: Estación Meteorológica INTA
Castelar,2005

2.2.- METODOLOGÍA DE INFILTRACIÓN DEL
SUELO

Para la Caracterización físico
hídrica de los suelos se realizaron determinaciones a
campo y muestreos en suelos para análisis y determinaciones de laboratorio.

Con el objetivo de
obtener, en forma rápida datos de infiltración, se
utilizó la metodología del anillo simple propuesta por
Hills y citada por Michelena en 1984, la cual consiste de anillos
de 21 cm de diámetro y 12 cm de alto con un frasco de
Mariotte graduado en mm para suministrar agua al suelo.
Para éste ensayo se
utilizaron 6 anillos colocándose de a pares,
llevándose un registro de las
mediciones cada 5 minutos, para ello se confecciono una tabla con
distintas alturas de agua en el frasco de Mariotte, de modo de
registrar los intervalos de cinco minutos.

Con dicho instrumento se realizaron los ensayos de
infiltración con dos fluidos diferentes 1) agua de
perforación 2) efluente industrial, con tres repeticiones
para cada líquido, en un mismo lote que posee dos perfiles
de suelo diferentes.

Para llevar a cabo dicho ensayo, el anillo se clavo en
el suelo hasta una profundidad de 6 cm y el resto queda sobre la
superficie. El frasco alimentador de agua tiene un pico vertedor
que deja una carga de agua constante de 1 cm sobre el nivel del
suelo. Con los datos obtenidos se elaboraron curvas de
infiltración instantáneas y acumuladas. A partir de
las curvas de Infiltración Instantánea se
obtuvieron los valores de
infiltración básica (infiltración
mínima y constante).

La velocidad de
infiltración en un suelo insaturado es máxima al
inicio y luego decrece hasta alcanzar un valor
constante mínimo, llamado infiltración
básica, cuyo valor es similar a la conductividad
hidráulica o saturación del horizonte menos
permeable, valor que se obtendrá por cuando el valor de
infiltración instantánea se hace
constante.

En la foto 1 y 2 se observa a los infiltrómetros
de anillo simple .

Foto 1 Infiltrómetro de
Anillo Simple

Foto 2 Infiltrómetro de
Anillo Simple desarmado

2.2.1.- DESCRIPCIÓN Y
CLASIFICACIÓN DE LOS SUELOS BAJO LOS CUALES SE REALIZARON
LOS ESTUDIOS

2.2.2.- Clasificación de los
Suelos

Las características morfológicas y
analíticas de los suelos que se han reconocido se
describen en las unidades cartográficas
señaladas

Dada la información obtenida en el terreno y debido
a la metodología utilizada para realizar el estudio
detallado de suelos (método de
la cuadrícula), cada unidad cartográfica representa
en la mayoría de las veces un suelo.

El muestreo se
realizo mediante calicatas en cada una de las unidades
estudiadas. Los suelos reconocidos fueron clasificados
según el sistema
taxonómico Soil Taxonomy, 1999. Se reconocieron los
Ordenes Molisol y Alfisol. A continuación se
definió brevemente cada uno de ellos.(Godagnone y
Rodríguez, 2005).

De los suelos reconocidos, se evaluaron las unidades
cartográficas 2 y 7

Dominio Edáfico

Unidad Cartográfica 2 (U2)

Esta Unidad cartográfica está definida
como un sector del Albardón del río Matanza y zona
de influencia.

Unidad Cartográfica 7 (U7)

Paisaje correspondiente a un tendido alto.

Profundidad De Los Horizontes Estudiados Y Descripción De Los Mismos

Unidad Cartográfica 2 (U2)

An0-15 cm Gris oscuro (10 YR 4/1) en seco. Pardo
muy oscuro (10 YR 2/2) en húmedo. Franco limoso. Estructura en
bloques subangulares medios moderados. Duro en seco. Firme en
húmedo. Plástico y
adhesivo. Raíces abundantes. Límite claro y
suave.

Btn 15-29 cm Gris oscuro (10 YR 4/1) en seco.
Pardo grisáceo muy oscuro (10 YR 3/2) en húmedo.
Franco arcillo limoso. Estructura en prismas regulares moderados
que rompen a bloques angulares. Duro en seco. Firme en
húmedo. Plástico y adhesivo. Barnices
húmicos abundantes. Barnices arcillosos escasos.
Raíces abundantes. Límite claro y suave.

2BCnkc1 29-57 cm Pardo claro (7.5 YR 6/4) en
seco. Pardo (7.5 YR 5/4) en húmedo. Franco limoso a Franco
arcillo limoso. Estructura en bloques angulares gruesos
moderados. Duro en seco. Firme en húmedo. Plástico.
Ligeramente adhesivo. Débil reacción a los
carbonatos libres en la masa. Abundantes concreciones de Calcio y
de Hierro-Manganeso. Barnices arcillosos abundantes.
Moteados comunes, medios y precisos. Muñecas
calcáreas. Raíces escasas. Límite claro y
suave.

2BCnkc2 57-83 cm Gris rosado (7.5 YR 7/2) en
seco. Pardo (7.5 YR 5/4) en húmedo. Franco limoso.
Estructura en bloques angulares medios moderados. Duro en seco.
Firme en húmedo. Plástico. Adhesivo. Abundantes
concreciones de Calcio y de Hierro-Manganeso. Barnices arcillosos
escasos. Moteados comunes, medios y precisos. Muñecas
calcáreas. Límite claro y suave.

2Cnc 83-140 cm Gris rosado (7.5 YR 7/2) en seco.
Pardo (7.5 YR 5/4) en húmedo. Franco limoso. Estructura en
bloques subangulares medios débiles. Duro en seco. Firme
en húmedo. Plástico. Adhesivo. Escasas concreciones
de Calcio y abundantes de Hierro-Manganeso. Moteados comunes,
medios y precisos. Muñecas calcáreas. Límite
claro y suave.

Tabla 2. Análisis físico
de suelos de la unidad cartográfica 2

Fuente: Godagnone et al, 2005.

An0-32 cm Negro (10 YR 2/1) en húmedo.
Franco limoso a Franco arcillo limoso. Estructura en bloques
angulares medios moderados. Firme en húmedo.
Plástico y adhesivo. Raíces muy abundantes.
Límite claro y suave.

ABn 32-60 cm Pardo oscuro (7.5 YR 3/2) en
húmedo. Franco arcillo limoso. Estructura en bloques
angulares gruesos moderados. Firme en húmedo.
Plástico y adhesivo. Barnices húmico-arcillosos
abundantes. Raíces abundantes. Límite gradual y
suave.

Btn 60-89 cm Pardo a pardo oscuro (7.5 YR 4/2) en
húmedo. Franco arcillo limoso. Estructura en bloques
angulares gruesos moderados. Firme en húmedo.
Plástico y adhesivo. Barnices húmicos escasos.
Barnices arcillosos abundantes. Raíces escasas.
Límite gradual y suave.

BCnc 89-135 cm Pardo a pardo oscuro (7.5 YR 4/4)
en húmedo. Franco limoso a Franco arcillo limoso.
Estructura en bloques angulares gruesos fuertes. Firme en
húmedo. Plástico y adhesivo. Abundantes
concreciones de Hierro-Manganeso. Barnices arcillosos

escasos. Moteados abundantes, medios y precisos.
Ligeramente cementado. Límite claro y suave.

Cnkc 135 cm Pardo (7.5 YR 5/4) en húmedo.
Franco limoso. Estructura en bloques subangulares medios
moderados. Débil reacción a los carbonatos libres
en la masa. Abundantes concreciones de Calcio y de
Hierro-Manganeso. Muñecas calcáreas.

Tabla 3. Análisis físico
de suelos de la unidad cartográfica 7

Fuente: Godagnone et al, 2005.

Tabla 4 Características químicas
del líquido efluente (LE) utilizado para el riego de las
columnas

Fuente: Laboratorio del Instituto de Suelos del INTA
Castelar, 2005

3.-
RESULTADOS y DISCUSIÓN

3.1.- Análisis comparativo
de infiltración entre las unidades cartográficas 2
y 7

En este capitulo se presentan y discuten las
determinaciones de infiltraciones obtenidas, y la
alteración que el vertido de los efluentes podría
causar sobre el suelo.

En las figuras 1 y 2 se observan las curvas de
infiltración acumulada y de infiltración
instantánea de las dos unidades cartográficas
evaluadas .

Figura 1.- Curvas promedio de infiltración
acumulada e instantánea de agua realizado sobre las
unidades cartográficas 2 y 7.

Figura 2.- Curvas promedio de infiltración
acumulada e instantánea de efluente realizado sobre las
unidades cartográficas 2 y 7.

En base a las curvas de infiltración acumulada e
instantánea, presentadas en las Figuras 1 y 2, se elaboro
la Tabla 5, donde se presentan los valores promedio de
infiltración acumulada para cada tratamiento y su
diferencia entre las diferentes unidades
cartográficas.

Las curvas de infiltración acumulada se ajustaron
matemáticamente mediante una función
potencial.

Se puede observar en la Figura 1 que la velocidad de
infiltración instantánea, a los 10 minutos de
transcurrido el ensayo,
muestra una
gran diferencia de valores entre las curvas de ambas unidades
cartográficas, esta diferencia con el correr del tiempo
disminuye, manteniéndose constante hasta el final del
ensayo.

En la Figura 2, la marcada diferencia entre curvas de
infiltración instantánea, se da desde el inicio del
ensayo hasta el minuto 30 aproximadamente, posteriormente esta se
va reduciendo hasta mantenerse constante cuando finaliza el
experimento.

Tabla 5.– Tabla comparativa de valores
de infiltración acumulada de las dos unidades
cartográficas

En la Tabla 5 se observa que la experiencia realizada en
la unidad cartográfica 2 (U2) la cual se encuentra
posicionada en una media loma, alcanzó un mayor valor de
infiltración acumulada tanto en el ensayo de agua como en
el que se realizo con efluente, en comparación al
realizado en la unidad 7 (U7), que se sitúa en un tendido
alto.

Esta diferencia de valores se fue incrementando con el
correr del tiempo hasta la finalización del experimento,
lo cual podría deberse a que el suelo correspondiente a la
U2 posee un horizonte Bt. mas cercano a la superficie (15 cm) el
cual si se repara en su composición textural y
granulométrica se encontrara un elevado porcentaje de
arcillas silicatadas las cuales tienen la facultad de retener una
mayor cantidad de agua en el perfil (Tabla 2 ), Esta
característica se refleja en las figuras 1 y 2.

Por otra parte los menores valores de
infiltración que se hallan en la U7 podrían deberse
en principio a la posición en que se sitúa sobre el
terreno (tendido alto), como así también al elevado
y creciente contenido de sodio (Na) con valores que
fluctúan de 0.6 meq en su horizonte superficial, a 0.8 meq
en el horizonte Bt. a una profundidad de 60 cm.

Este exceso de sodio afectará la permeabilidad
del suelo y en consecuencia traerá problemas de
infiltración, dado que cuando dicho elemento esta presente
en el suelo este es intercambiable por otros iones que forman
parte de los complejos estructurales, desplazando el calcio (Ca)
como al magnesio (Mg), y provocando la dispersión y
desagregación del suelo. Este en consecuencia se vuelve
duro y compacto en condiciones secas y reduce la
infiltración de agua a través de los poros que
conforman el suelo.(Gavande et al 1972).

Al comparar el contenido de materia
orgánica de ambas unidades en sus horizontes
superficiales, se observa el efecto positivo de la MO, que se
refleja en los mayores valores de infiltración acumulada,
en la U.2 la cual presenta valores de materia orgánica de
4.14 % , mientras que la U.7 contiene un 3.79 % de materia
orgánica (Ortiz y Ortiz, 1990).

3.2.- Análisis comparativo de
infiltración de agua y efluente

En las Figuras 3 y 4 se observan las curvas de
infiltración acumulada e instantánea de las dos
unidades cartográficas evaluadas, analizando así
las diferencias entre el agua y el
efluente en cada perfil.

Figura 3.-Curvas promedio de
infiltración acumulada e instantánea de agua y
efluente realizado sobre la unidad cartográfica 2

Figura 4.- Curvas promedio de
infiltración acumulada e instantánea de agua y
efluente realizado sobre la unidad cartográfica
7.

En base a las curvas de infiltración acumulada e
instantánea, presentadas en las Figuras 3 y 4, se
elaboraron las Tablas 6 y 7, en donde se presentan los valores
promedio de infiltración acumulada en cada unidad
cartográfica y la diferencia existente entre ambos
tratamientos.

Tabla 6.– Tabla comparativa de valores
de infiltración acumulada para la unidad
cartográfica 2

Tabla 7.–
Tabla comparativa de valores de infiltración
acumulada para la unidad cartográfica 7

Según las tablas 6 y 7 se puede señalar
que la diferencia entre curvas de infiltración acumulada
de ambos tratamientos para cada perfil es mínima, siendo
que a los 70 minutos en la U2 la diferencia acumulada es de 0.83
mm y en la U7 es de 9.67 mm.

Si bien el ensayo realizado con agua para cada unidad
cartográfica, marcó valores mas elevados, estos no
muestran una gran diferencia con respecto a las pruebas que se
realizaron con el efluente.

La menor infiltración acumulada en el efluente,
podría deberse a que este posee una densidad estimada
mayor que el agua, por el contenido de sales en solución
(alto contenido de sodio y potasio (K)), de materia
orgánica y sólidos en suspensión (Figuras 3
y 4),

Esta menor infiltración aunque es leve
podría deberse a la mayor densidad que posee el efluente,
como así también a la obturación parcial de
los micro y mesoporos, debido a los sólidos en
suspensión que contiene dicho liquido
industrial.

Otra de las posibles causas en esta diferencia en las
curvas de infiltración, se podría deber a la
alteración de la estructura (porosidad) y estabilidad de
los agregados, por la incorporación de elementos como el
sodio y el potasio contenidos en el efluente.

4.-
CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados obtenidos en los ensayos, se
concluye que el efluente no modifica sensiblemente la
infiltración acumulada del suelo, debido a que las
diferencias acumuladas entre los tratamientos de agua / efluente
fueron mínimas, con valores de 0.83 mm para la U2 y de
9.67mm para la U7.

Del análisis de infiltración realizado
entre unidades cartográficas, se desprende como
conclusión que el contenido de materia orgánica
influye positivamente sobre .la tasa de infiltración y la
capacidad de retención de agua.

5.-
REFLEXIONES FINALES

Estos resultados conducen a una posición de
optimismo respecto a la utilización del efluente para
riego. Sin embargo es recomendable el seguimiento permanente de
las propiedades físicas y químicas del suelo a
regar, para actuar con rapidez en caso de producirse efectos
acumulativos que generen condiciones indeseables para el
suelo.

6.-
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ANEXO

Tabla I.– Tabla de valores de
infiltración acumulada e instantánea de agua
efectuado en tres repeticiones sobre la unidad
cartográficas 2.

Figura I .- Curvas infiltración acumulada
de agua realizado sobre la U2.

Figura II .- Curvas de infiltración
instantánea de agua realizado sobre la U2

Tabla II.– Tabla de valores de
infiltración acumulada e instantánea de efluente
efectuado en tres repeticiones sobre la unidad
cartográficas 2.

Figura III .- Curvas infiltración
acumulada de efluente realizado sobre la U2.

Figura IV .- Curvas infiltración
instantánea de efluente realizado sobre la U2.

Tabla III.– Tabla de valores de
infiltración acumulada e instantánea de agua
efectuado en tres repeticiones sobre la unidad
cartográficas 7.

Figura V .- Curvas
infiltración acumulada de agua realizado sobre la
U7.

Figura VI .- Curvas infiltración
instantánea de agua realizado sobre la U7.

Tabla IV.– Tabla de valores de
infiltración acumulada e instantánea de efluente
efectuado en tres repeticiones sobre la unidad
cartográficas 7.

Figura VII .- Curvas infiltración
acumulada de efluente realizado sobre la U7.

Figura VIII .- Curvas infiltración
instantánea de efluente realizado sobre la U7.

Ing. Agr. Leandro Usach

Año 2006