Lecciones aprendidas con SCALL para usos múltiples en Santa Fe

VARIOS 04 de enero de 2018 Por
Del 20 al 23 de septiembre de 2017 se desarrolló el XXVI Congreso Nacional del Agua donde se presentó el trabajo “Lecciones aprendidas sobre Sistemas de Captación y Aprovechamiento del Agua de Lluvia (SCALL) para propósitos múltiples en el norte y centro de Santa Fe”, donde se exponen tecnologías apropiadas de sistemas de aprovechamiento de agua de lluvia para consumo humano, animales de granja y riego de huerta más sistemas de aguadas para ganadería donde se aprovecha el agua de lluvia mezclada con el agua subterránea, con opción de recarga de acuíferos.
Ver galería FOTOS INTA FIGURA./ Mapa de la provincia de Santa Fe con la ubicación de la zona de estudio.  DISEÑO./ Sistema de succión de bombeo con chupador flotante con manguera flexible para perforaciones.
1 / 2 - FOTOS INTA FIGURA./ Mapa de la provincia de Santa Fe con la ubicación de la zona de estudio. DISEÑO./ Sistema de succión de bombeo con chupador flotante con manguera flexible para perforaciones.
Por Mario Basán Nickisch, Rubén Tosolini, Alejandro Lahitte, Dora Sosa y Luciano Sánchez. - En el norte y centro de la provincia de Santa Fe existe una importante limitante en lo que hace a la calidad del agua subterránea, lo cual compromete la disponibilidad para satisfacer la demanda de los diferentes usos: consumo humano y producciones agropecuarias, principalmente para el abrevado de animales y riego de huertas, precisando que es la región donde se encuentran más de tres millones de cabezas de ganado vacuno.
El Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), articulando con otros Organismos de Ciencia y Técnica, junto a los Productores, ha concretado unidades demostrativas con variantes tecnológicas de manejo del agua según la demanda.
Para el consumo humano se evaluaron diferentes diseños de Sistemas de Captación y Aprovechamiento de agua de Lluvia (SCALL) acorde a la demanda bajo la premisa de manejar agua segura con tecnologías blandas.
En los productivo se implementaron aguadas aprovechando el agua de lluvia, sistematizando terrenos para garantizar el llenado de las represas y poder efectuar recarga al acuífero libre, con mecanismos de bombeo que
funcionan con energías renovables donde todos convergen a un tanque central de mezcla para garantizar así que todos los animales tomen agua con la misma calidad, cualquiera sea el lugar de pastoreo.

INTRODUCCIÓN
En gran parte de la Argentina el agua subterránea presenta condicionantes, ya sea por exceso de sales y/o elementos tóxicos, para el consumo humano y ganadero y/o para el riego de huertas y pasturas de las familias rurales y urbanas, especialmente en zonas de secano.
La fluctuación de escenarios hidrológicos secos y húmedos repercute directamente en los sistemas, sumado a los impactos que provoca el cambio climático, por lo que las tecnologías desarrolladas tienen en cuenta estos escenarios cambiantes de déficit y excesos para las diferentes demandas.
Se considera estratégico y con un potencial enorme la utilización del agua de lluvia como fuente prioritaria de abastecimiento, complementada con el agua subterránea, para satisfacer la demanda multipropósito.
Para ello el Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Estación Experimental Agropecuaria Reconquista (INTA-EEA Reconquista) investiga generando, adaptando, validando y transfiriendo alternativas de Sistemas de Captación y Aprovechamiento de agua de Lluvia (Basán Nickisch, 2012a) y de recarga de acuíferos con agua de lluvia en el norte y centro de la Provincia de Santa Fe (ver Figura) según el fin al cual se destine, utilizando tecnologías apropiadas y apropiables que sean sustentables en el tiempo.
Para el desarrollo de las mismas se articula con el Instituto Nacional del Agua- Centro Regional Litoral (INA-CRL), con el gobierno provincial y con centros de estudio universitarios, como el caso de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas de la Universidad Nacional del Litoral en Santa Fe (FICH-UNL).
El primer objetivo principal es dar respuesta a la demanda para consumo humano procurando un agua segura en términos de su la calidad química y bacteriológica: libre de gérmenes patógenos, que no contenga elementos tóxicos y que los sistemas de abastecimiento planificados atiendan la demanda (Basán Nickisch et al., 2014c).
El segundo objetivo principal es dar respuesta a la producción, tanto para el abrevado de los animales como el riego de los cultivos de huerta y pasturas, para permitir el equilibrio de la dieta de las familias y complementar la alimentación del ganado (Basán Nickisch y Sánchez, 2016).

METODOLOGÍA
Para el consumo humano se evaluaron Sistemas de Captación y Aprovechamiento de agua de Lluvia (SCALL) con diferentes tipos de almacenamiento, poniendo énfasis en el tratamiento de filtrado para que el agua se almacene limpia, y de esta manera garantice un tratamiento bacteriológico eficiente mediante tecnologías blandas (Basán Nickisch, 2016).
La metodología seguida consistió en:
-Analizar la cantidad anual de precipitación mediante estudios probabilísticos con recurrencias bajas y su distribución en el año.
-Evaluar el pH del agua de lluvia en el lugar. Especialmente en zonas cercanas a centros urbanos industrializados.
-Realizar análisis para evaluar la presencia de elementos tóxicos que pudieran existir producto de la volatilidad en la aplicación de agroquímicos en superficies agrícolas adyacentes.
-Cálculo de la superficie de los techos necesaria en función de las precipitaciones que se producen en el lugar y a la demanda que se planifica abastecer.
-El dimensionamiento de las canaletas y de las cañerías de bajada según las normas ingenieriles hidráulicas. (Anaya Garduño, 2011).
-La evaluación de diferentes materiales para construir los almacenamientos en base a los conocimientos y saberes de zona más los evaluados en base al estudio de costos y de vida útil. En la práctica pueden ser tanques plásticos, de mampostería, de ferrocemento o de placas premoldeadas de cemento.
-Dimensionamiento del almacenamiento en función de la demanda y de la distribución mensual de las precipitaciones locales (Anaya Garduño, 1998).
-Los mecanismos de extracción, ya sea manuales o con energía renovable o convencional, los cuales deben ser estancos para minimizar el riesgo del ingreso de animales o elementos que pudiesen contaminar el agua almacenada.
-Los diferentes mecanismos de filtrado del agua proveniente de los techos para almacenar el agua limpia, indispensables para lograr un buen tratamiento bacteriológico posterior (Basán Nickisch y Tejerina Díaz, 2013).
-Tratamientos bacteriológicos con tecnologías blandas, como por ejemplo la exposición del agua ante los rayos ultravioleta del sol, hervido del agua, cloración.
En los emprendimientos productivos destinados a cría de ganado se implementaron sistemas de abrevado (“aguadas”) con diferentes maneras de aprovechar el agua de lluvia complementada con el agua subterránea, sistematizando terrenos para garantizar el llenado de las represas y la recarga del acuífero, con mecanismos de bombeo que funcionan con energías renovables y con sistemas de succión que lo hacen en la parte superficial del acuífero con menor concentración de sales, donde todos convergen a un tanque central de mezcla, para garantizar así que todos los animales tomen agua con la misma calidad química, cualquiera sea el lugar de pastaje (Basán Nickisch et al., 2016a).
Los sistemas comprenden:
-Estudio probabilístico de precipitaciones, ídem que para el consumo humano.
-Estudio de imágenes satelitales para identificar lugares para realizar estudios de prospección geoeléctrica ubicando así los lugares con mayores probabilidades de encontrar agua subterránea de mejor calidad, permitiendo también estudiar el perfil de los suelos para construir las represas en suelos de mejor calidad, y el análisis de lugares aptos para efectuar recargas al acuífero con las precipitaciones.
-La sistematización de áreas de captación con diseños adecuados para garantizar la “cosecha” de agua de lluvia con los volúmenes necesarios, aún en años hidrológicos secos con baja pluviometría e intensidad, cuya superficie está en función de: la precipitación, la vegetación, el tipo de suelos y las pendientes, que podrán ser intervenidas por el hombre y manejadas en el tiempo para lograr coeficientes de escorrentía adecuados para el sistema proyectado.
-El diseño de represas para minimizar pérdidas por evaporación e infiltración en lo que hace a profundidad y taludes. Un caso especial son las represas sobreelevadas. Éstas últimas sólo se recomiendan en el caso de que se presente el nivel freático elevado y de mala calidad: los Bajos Submeridionales.
-La implementación de decantadores o trampa de sedimentos en la entrada de los almacenamientos que no permitan el ingreso de los mismos provenientes de las áreas de cosecha de agua de lluvia de terrenos naturales, preservando la vida útil de los cuencos.
-La evaluación de diferentes materiales impermeabilizantes para las represas para contrarrestar las pérdidas por infiltración en taludes y fondo de las mismas cuando no se puede recargar el acuífero debido a limitantes geológicas.
-El estudio de diferentes alternativas técnicas de recarga de acuíferos con perforaciones doble propósito: recarga del acuífero con precipitaciones y extracción del mecanismo de bombeo. Especialmente en zonas donde el agua subterránea se encuentra excedida en sales, de manera tal de disminuir la concentración de sales en el acuífero y el agua de lluvia se mineraliza, siendo importante para la alimentación del ganado.
-El diseño de sistemas de bombeo “patas de araña” para zonas donde la permeabilidad del acuífero es baja y el agua se encuentra a pocos metros de la superficie, no mayor a 15 m. El sistema consiste en 2 ó más perforaciones abasteciendo a un solo mecanismo de bombeo, lo suficientemente alejadas para que no se superpongan los conos de abatimiento, de manera tal que las mismas no compitan entre sí. 
-Diseño de sistemas de succión de bombeo con chupadores flotantes con mangueras flexibles para perforaciones cuando exista una estratificación importante de sales en profundidad, para poder extraer el agua con menor contenido de sales, siguiendo el nivel superior del agua subterránea (ver foto).
-Bombeos controlados para equilibrar la extracción con la recarga manteniendo el nivel dinámico de las perforaciones de manera tal que no se bombee agua con exceso de sales.
-Utilización de energías renovables para los bombeos, ya sea eólica, con molinos de viento de alta performance, o solar, mediante bombas centrífugas accionadas con paneles solares.
-Tanques de almacenamiento que contemplen días de reserva suficientes cuando se utiliza energía eólica para el bombeo, con reservas de por lo menos 7 días.
-Control de la calidad química del agua de abrevado bajo protocolo (Basán Nickisch et al., 2012,b,c).
Para el riego de las huertas y pasturas se implementaron sistemas de riego localizado que funcionan con baja presión, con las mediciones correspondientes del coeficiente de uniformidad que se ajusten a lo convencionalmente requerido. Esto permite hacer una utilización eficiente del recurso escaso. (Basán Nickisch et al., 2016b).

RESULTADOS
En lo que respecta a agua para el consumo humano se evaluaron los mecanismos de filtrado y de tratamiento bacteriológico propuestos. Se presentan los resultados del análisis microbiológico de las muestras de agua obtenidas en los distintos establecimientos con y sin sistemas de filtrado.
Los tres primeros tratamientos mostraron ausencia de coliformes fecales, coliformes CEK (Citrobacter, Enterobacter y Klebsiella) y pseudomonas aerogenosas (muestras 1, 2 y 3). En cuanto a las bacterias aerobias totales y coliformes totales, los valores son menores a los umbrales propuestos por el Código Alimentario Argentino (<500 y <3 respectivamente).
En los últimos dos tratamientos (muestras 4 y 5), los resultados arrojaron presencia de coliformes fecales y coliformes CEK, con valores mayores a los recomendados de bacterias coliformes totales. En el caso particular de la muestra 5, la gran cantidad de bacterias aerobias totales se debe a que el agua se almacena sin el cierre superior, cosa que no sucede en el caso de la muestra 4.
Para la producción ganadera se presenta aquí el resultado de los tres sistemas empleados basados en recarga del acuífero (Sistemas A, B y C - Establecimiento Ganadero “La Güeya”, Basán Nickisch et al., 2016a). Se puede apreciar claramente el impacto positivo del ingreso y almacenamiento de agua de lluvia en el acuífero, por las variaciones registradas en la salinidad del agua subterránea, nivel dinámico de bombeo, precipitación y volumen extraído.
Se muestra la relación entre la salinidad del agua del tanque central de mezcla donde confluyen diferentes “aguadas” y estrategias de manejo del agua de lluvia complementadas con agua subterránea mejoradas debido a las estrategias de recarga del acuífero libre.

CONCLUSIONES
Los resultados de los sistemas de filtrado y posteriores alternativas de tratamientos bacteriológicos con tecnologías blandas diseñados para el consumo de las personas convalidan la eficacia y efectividad de los métodos propuestos para garantizar agua segura para el consumo humano, donde la dosis de cloro propuesta, el hervido del agua y la exposición a los rayos ultravioletas del sol han resultado efectivos para contrarrestar patógenos.
Los tratamientos 4 y 5 permiten asegurar la necesidad de realizar el filtrado del agua proveniente de las áreas de captación y el tratamiento bacteriológico posterior correspondiente, garantizando de esa manera agua segura para el consumo humano. Esto significa que si no se filtra el agua de manera adecuada y no se le efectúa un tratamiento bacteriológico el agua se clasifica como no apta para el consumo humano.
Para el consumo del ganado en zonas donde hay exceso de sales en el agua subterránea, en todos los casos estudiados de recarga de acuíferos con agua de lluvia, el impacto ha sido sumamente positivo, donde se ha cumplimentado el objetivo de brindar agua con contenido de sales adecuado y cuya variación en las concentraciones ha sido gradual durante el año.
Los diseños de los sistemas de perforaciones doble propósito, así como también los chupadores flotantes que permiten seguir el pelo del agua del acuífero, funcionan adecuadamente y permiten extraer el agua de mejor calidad.
La sistematización y mantenimiento de las áreas de captación de agua de lluvia para alimentar a los sistemas de recarga del acuífero es clave para que estos sistemas durante años hidrológicos secos tengan la posibilidad de brindar agua suficiente de calidad al ganado.
En el caso de almacenamiento del agua de lluvia con represas se recomienda que sean profundas para minimizar las pérdidas por evaporación, y cuando se comprueba pérdidas por filtración a través de fondo y taludes utilizar elementos complementarios de recubrimiento: bentonita sódica, plásticos más suelocemento, geomembranas.
En el caso especial de que el agua del acuífero libre se encuentre muy cercana a la superficie y sea de mala calidad, se recomienda represas sobreelevadas con diseños apropiados.
El manejo de los sistemas de bombeo controlando extracciones que mantengan el nivel dinámico en valores aceptables, permitió extraer agua de buena calidad para el ganado.
La generalidad de los sistemas de bombeo en zona utilizan energía eólica, por lo que se recomienda tanques de almacenamiento centrales elevados con una reserva de como mínimo 7 días, previendo días sin viento y reparaciones de los mecanismos de bombeo.
Para el riego de huertas y pasturas en zonas con problemas de calidad del agua subterránea se ha comprobado que el riego localizado es el que mejor se ajusta, aplicando enmiendas y riegos periódicos de lavado de sales del perfil. (Fuente: INTA Rafaela).

Redacción

Redacción de Diario La Opinión de Rafaela
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