5 de abril de 2024 en Buenos Aires

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Riego: determinación del máximo caudal específico

Determinación de la importancia del caudal especifico en la ecuación económica del riego. Un aspecto clave.

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Una perforación de riego, correctamente ejecutada, debe cumplimentar la siguiente consigna: “lograr el caudal adecuado, libre arena y con el máximo caudal específico”.

El caudal obtenido se relaciona directamente con la lámina de agua que se podrá aplicar. Por ejemplo: no es igual la lámina que podrá aplicarse en 24 horas sobre un círculo de 75 hectáreas con un pozo que rinda 200 m3/hora que con otro que erogue 300 m3/hora; el primero posibilitará aplicar una lámina de 6 milímetros (mm), mientras que el segundo materializará una lámina de 10 mm.

Por su parte, el arrastre de arena –en el caso de presentarse– tiene una variedad de efectos altamente perjudiciales tanto sobre la perforación como sobre el sistema de riego. Debe considerarse que, cuando se habla de arena, el concepto refiere a una partícula de un tamaño de grano comprendido entre 0,072 y 2,0 mm, aunque desde el punto de vista mineralógico la arena tiene, esencialmente, una composición cuarzosa que la transforma en un abrasivo perfecto.

Si la perforación arrastra arena, será la electrobomba instalada la primera en sufrir el efecto de dicho arrastre debido al desgaste y posterior rotura de las turbinas de impulsión. Sin embargo, sucede que del volumen de arena que arrastre el pozo sólo una parte será extraída por la electrobomba, mientras que otra parte irá embancando la perforación. Ese embanque originará el taponamiento progresivo del pozo (con la consiguiente disminución de su rendimiento en el tiempo).

El efecto adverso del arrastre de arena no se limita al pozo. La arena comenzará a obstruir la cañería de riego y luego los aspersores (con los consiguientes problemas operativos sobre el sistema de riego).

En cuanto al caudal específico, puede sostenerse que éste constituye la forma de medir el rendimiento de la perforación de riego y surge de la relación entre el caudal erogado por el pozo y la depresión resultante. Esto puede verse en el gráfico 1. En el mismo se observa el nivel estático, es decir, el nivel no disturbado del agua subterránea; cuando se extrae un caudal determinado, ese nivel estático se profundiza, pasando a denominarse nivel dinámico. La diferencia entre el nivel estático y el nivel dinámico se denomina depresión. Por último, la relación entre el caudal erogado por el pozo y la depresión que ese caudal genera, se denomina caudal específico, el cual se expresa en m3/h.m (metros cúbicos/hora por metro de depresión). Si un pozo tiene un caudal específico de 8, significa entonces que del mismo se obtendrán 8 m3/hora por cada metro que se deprima el nivel hidráulico en el pozo.

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Gráfico 1. Esquematización del caudal específico

Gráfico 1. Esquematización del caudal específico

Es precisamente el caudal específico el que tiene una incidencia directa sobre el costo energético de la lámina de agua aplicada. Podemos plantear, a los efectos de ejemplificar, dos situaciones hipotéticas. En un caso se tiene una perforación que eroga 300 m3/hora con un caudal específico (o rendimiento) de 30 m3/h.m. Este rendimiento significa una depresión de 10 metros para obtener el caudal citado.

Haciendo abstracción del nivel estático al que pueda situarse el agua subterránea en la locación hipotética, se requerirá –para obtener un caudal de 300 m3/hora– una potencia de la electrobomba de 17 HP para elevar 10 metros de altura en el pozo. Esta potencia (17 HP), expresada en consumo eléctrico, representa 13 Kw/h.

Pero si en lugar de tener la perforación un rendimiento de 30 m3/h.m, el mismo es de 5 m3/h.m, la depresión necesaria para obtener el caudal anteriormente citado (300 m3/hora) ya no será de 10 metros –como en el caso anterior– sino de 60 metros. Y la potencia requerida por la electrobomba para elevar 60 metros en el pozo habrá pasado ahora de 17 HP a 100 HP. Esta nueva potencia eléctrica (100 HP), expresada en consumo eléctrico, significa 74 Kw/h.

A partir de esos dos casos hipotéticos se desea ejemplificar la diferencia de consumo eléctrico (13 Kw/h contra 74 Kw/h) que se requeriría para obtener el mismo caudal según el caudal específico que presente la perforación. Y es ese consumo eléctrico requerido el que impactará (positiva o negativamente) en la ecuación económica del sistema de riego.

Factores que inciden en el caudal específico

Puede sostenerse que son tres los factores principales que inciden en el caudal específico que tendrá una perforación:

  • Geología. La litología de subsuelo es un aspecto crucial en la definición del rendimiento que tendrá un pozo. Si en subsuelo se presentan sedimentos de granometría gruesa, con alta permeabilidad y porosidad, el caudal específico resultante será elevado. En caso contrario, es decir, con presencia de sedimentos finos, se dificultará la llegada del agua al pozo (precisamente por la baja permeabilidad de estos), lo que traerá aparejado la necesidad de una mayor depresión en el pozo para producir el acceso del agua, con lo cual se evidenciará un menor caudal específico (tal como puede verse en el gráfico 1, el caudal específico se halla en relación inversa a la depresión).
  • Diseño de entubado. El hecho que todos los niveles productivos, que fueran detectados en subsuelo, resulten captados a través de los filtros cuando se entube el pozo, es fundamental para asegurar un alto rendimiento. Si sólo se filtran algunos de los niveles productivos (es decir: los niveles de arenas y gravas), se obligará al agua a ingresar por una parte limitada del entubado, con lo cual se generará una mayor depresión y, por ende, el caudal específico resultante será menor al que resultaría si se captasen todos los niveles de arenas y gravas.
  • Limpieza y desarrollo de la perforación. Supongamos que la geología de subsuelo define la presencia de muy buenos niveles productivos, es decir, que hay en subsuelo niveles de arenas y gravas que aseguran un alto caudal y rendimiento. Supongamos también que el pozo se entuba colocando filtros en “todos” esos niveles de alta permeabilidad y porosidad, de manera tal que el agua ingrese al pozo con la mayor facilidad posible a los efectos de evitar un impacto negativo sobre el caudal específico.

Con estos dos supuestos cumplimentados, podría decirse que un elevado caudal específico, para el pozo que se está ejecutando, está asegurado. Lamentablemente ello dista mucho de ser así, porque, si bien el subsuelo puede componerse de material grueso de alta permeabilidad, el entubado se conforma colocando filtros en todos esos niveles y si sobre la perforación ejecutada no se llevan a cabo las maniobras de limpieza y desarrollo –denominadas técnicamente maniobras de terminación de pozo– se correrá el riesgo de que las ranuras de filtro, el prefiltro y la formación acuífera queden obstruidas por la bentonita utilizada para llevar a cabo la perforación, y con ello se terminará generando un depresión excesiva en el pozo que se traducirá en un bajo caudal específico ( y eso a pesar de que las condiciones de subsuelo y el diseño de entubado practicado fueran excelentes).

Cuando un gran caudal puede transformarse en un problema

Es bastante común escuchar, en ciertas zonas, al encargado de campo expresar “acá los pozos no dan menos de 400.000 litros/hora” para resaltar el extraordinario rendimiento que tiene el acuífero en su campo.

El tema es que muchas veces –por no decir la mayoría– el rendimiento poco tiene que ver con el caudal óptimo de explotación. Eso se debe al hecho de que el rendimiento de un pozo es función de la permeabilidad del acuífero, la cual, a su vez, depende de la litología presente en el área. O sea:

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Pero el caudal óptimo de explotación, además de la permeabilidad, es función de variables más complejas, como la relación extracción-recarga y el impacto que generará la extracción proyectada (fundamentalmente en vinculación a los ámbitos salinizados y a los nuevos gradientes hidráulicos derivados de la explotación, los cuales pueden terminar direccionando el agua salinizada presente en el frente salino a la zona de explotación).

O sea que el término de caudal óptimo de explotación es un concepto amplio y que se vincula directamente a la sustentabilidad química e hidráulica del acuífero y que poco o nada puede llegar a tener que ver con el rendimiento que registren los pozos en una zona.

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Volviendo al ejemplo inicial: una perforación puede erogar 300 o 400 m3/hora y ese rendimiento puede estar estrictamente determinado por la permeabilidad del acuífero en esa zona. Sin embargo, si se procede técnicamente como corresponde, lo primero que debe analizarse es el contexto hidrogeológico en el cual se ubicará el citado pozo. Realizando eso, podemos llegar a concluir que, si bien la perforación se hallará ubicada en un ámbito de buena calidad de agua, dicha zona se encuentra limitada por un frente salino situado a 3 kilómetros del sitio en donde serán ubicados los pozos de riego. Este contexto hidrogeológico puede llevar, luego de analizar la expansión que tendrán los conos de explotación, a que el número de pozos que pueden ejecutarse sea menor al proyectado, al igual que el caudal individual de extracción. Esto significará, seguramente, un replanteo importante del proyecto de riego que había diagramado la empresa desarrolladora; pero lo fundamental es hacer o discutir ese replanteo antes del desmonte y ejecución de los círculos de riego, antes de la ejecución de los pozos, antes de la compra de las electrobombas y antes de la compra de los equipos de riego, porque, después que todo esté comprado o realizado, dicho replanteo será inviable.

Más allá del problema directo que la salinización del agua subterránea tiene sobre la prosecución del proyecto de riego, existe un tema mucho mayor que está dado por el daño ambiental que dicha salinización origina. En este sentido sería plausible recordar –al momento en que se decide comenzar con la explotación de un acuífero- la famosa frase escrita por Luis de Argote y Góngora: “La tierra no nos fue heredada de nuestros padres, sino prestada por nuestros hijos”; de ello resulta que lo que hagamos o dejemos de hacer hoy habrá de afectar o beneficiar a las generaciones futuras.

Jorge R. Mugni. Hidrogeólogo

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