Especificaciones

1. 1

2. 2
FERTIRRIGACIÓN

3. 3
INTRODUCCIÓN
Fertirrigación o fertigación, son los términos para describir el proceso por el cual los
fertilizantes son aplicados junto con el agua de riego. Este método es un
componente de los modernos sistemas de riego a presión como; aspersión,
microaspersión, pivote central, goteo, exudación, etc. Con esta técnica, se puede
controlar fácilmente la parcialización, la dosis, la concentración y la relación de
fertilizantes. En algunos países como USA, Israel, Holanda, Italia y España la
fertirrigación es una técnica generalizada, principalmente con el desarrollo de
modernos sistemas de irrigación y por la calidad de los fertilizantes. Además, las
áreas agrícolas en otros países desarrollados y en vías de desarrollo, las áreas
agrícolas bajo riego a presión son cada día más grandes e involucran cultivos que
bajo otras condiciones no hubiera sido posible desarrollar.
La fertirrigación es una técnica de aplicación de abonos disueltos en el agua de
riego a los cultivos. Resulta un método de gran importancia en cultivos regados
mediante sistemas de riego localizado (goteo), aunque también se usa, en menor
medida, en sistemas de riego por aspersión (equipos pivote y cobertura total). La
diferencia principal entre estos sistemas es que en el riego localizado no se moja
toda la superficie, mientras que esto sí sucede en riego por aspersión.
En México con la introducción de fertilizantes líquidos y sólidos solubles al mercado,
el costo de la mano de obra y la necesidad de aumentar la eficiencia de utilización
de los insumos, está haciendo posible un desarrollo cada vez más moderno de los
sistemas de producción agrícola especialmente en las zonas áridas y semi- áridas,
logrando obtener rendimientos excelentes tanto en cantidad como en calidad.
OBJETIVO
Aprovechar el flujo de agua del sistema de riego en los campos de cultivo de la
ciudad de Puebla para transportar los elementos nutritivos que necesita la plantas
hasta el lugar donde se desarrollan las raíces, con lo cual se optimizará el uso del
agua, los nutrientes y la energía, y se reducirán las contaminaciones al ambiente si
se maneja adecuadamente.
PRINCIPIOS
Es importante resaltar que independientemente del sistema de irrigación utilizando
en la fertirrigación, los nutrientes son aplicados diluidos en el agua de riego con el
fin de infiltrarlo en el suelo, predominando la absorción radicular y no la foliar. En
ese sentido, el conocimiento del comportamiento de los nutrientes en el suelo con
relación a su movilidad y la exigencia del cultivo durante su ciclo, son factores
importantes a considerar en el manejo de los fertilizantes.

4. 4
EL EQUILIBRIO IÓNICO
El proceso de fertirrigación es complejo por envolver aspectos físicos y
principalmente químicos y fisiológicos del sistema suelo – agua – planta. El principio
fundamental es el mantenimiento equilibrado de las relaciones iónicas en el sistema
y esto significa tener un balance catiónico/aniónico adecuado.
FUENTE DE NUTRICIÓN COMPOSICIÓN
CATIONES ANIONES
NH4+
SUMA =
8 NH4 +
4 K+
1 Ca2+
1 Mg2+
16 (+)
9 H2PO4 –
3 SO4 2-
1 Cl-
16 (-)
NH3-
SUMA =
8 K+
2 Ca2+
2 Mg2+
16 (+)
8 NO3 –
5 H2PO4 =
1 SO4 =
1 Cl
16 (-)
CUADRO 1: Balance de carga hipotético en función del tipo de fertilización
Nitrogenada
ABSORCION Y TRANSPORTE IÓNICO
Son tres los mecanismos primarios de absorción de iones por las raíces: Difusión,
intercepción radicular y flujo de masas. Difusión indica que los iones son movidos
de mayor a menor concentración (K,P); intercepción radicular sugiere que las raíces
actuales entran en contacto con los iones(Ca,K.); flujo de masas indica que los iones
son movibles de la solución suelo a la raíz de la planta en función de la transpiración.
(B, Ca, Cu, Mg, Mn, Mo, N, S)
E (suelo) ⇔ E(solución) ⇔ E (raíz) ⇔ E ( pare aérea)
El proceso de transporte de iones de la solución suelo hacia las raíces de la planta
es extremadamente complejo e involucra dos procesos: absorción pasiva y
absorción activa. En la absorción pasiva los iones son transportados por el flujo de
agua del suelo a la planta debido a una gradiente de potencial hídrico, generado por
la transpiración de la planta, en este proceso son absorbidos iones como nitrato
(NO3 -) y potasio (K+ ). La concentración en la raíz de unos elementos es mayor
que en su alrededor; este movimiento en contra es conocido como absorción activa,

5. 5
en este proceso los iones son absorbidos más fácilmente o más de difícilmente en
presencia de otros elementos (sinergismos y antagonismos). Así, alta concentración
de nitrato favorece la de K+, Ca++ y Mg++, en tanto que, de NH4 + favorece la
absorción de H2PO4 - y SO4 = y del propio NO3.
COLUMNA A COLUMNA B COLUMNA C
ASIMILACION DE
NUTRIENTE
DISMINUYE LA
ASIMILACION DE
AUMENTA LA
ASIMILACION DE
NH4+
NO3-
P
K
Ca
Mg
Fe
Zn
Cu
Mn
Mg, Ca, K, Mo Fe, Zn Cu,
Zn Ca, Mg Ca
K Cu, Zn Cu, Zn, Mo Zn,
Ca, Mo
Mn, P, S, Cl Ca, Mg, K,
Mo
Mn (suelos ácidos)
Mn (suelos básicos)
Mo
CUADRO 2: Asimilación, sinergismos (aumento) y antagonismos (disminución) de
nutrientes
LOS NUTRIENTES EN EL SUELO
a. Nitrógeno: El nitrógeno es el elemento más frecuentemente aplicado vía agua
de riego. Esto se debe a su alta movilidad en el suelo, por tanto, también existe
un alto potencial de perdida por lixiviación como nitrato (NO3-). Ante esta
situación la fertirrigación permite aplicar los fertilizantes nitrogenados en función
de la demanda del cultivo. Del nitrógeno total de la capa superficial del suelo
agrícola, más del 85% está en forma orgánica y sujeto a mineralización por
procesos microbiológicos para pasar a amonio (NH4 + ) y posteriormente por la
nitrificación transformarse a nitritos (NO2 - ) y finalmente a nitratos (NO3 - ) Por
otro lado, es de conocimiento general que, aumentado el número de
aplicaciones de abonos nitrogenados aumenta la eficiencia de uso del
fertilizante nitrogenado y reduce las pérdidas, principalmente por lixiviación,
ante esta situación es necesario fraccionar teniendo en cuenta:
⇒ Cuando se usa altas dosis de N (>200kg/ha)
⇒ Cultivo sobre suelos de textura arenosa
⇒ Áreas sujetas a lluvias muy intensas
b. Fósforo: Ningún nutriente tiene tan estudiado su comportamiento como el
fósforo. Desde el punto de vista del manejo del fertilizante fosfatado, los
principios básicos importantes para su manejo en fertirrigación son:

6. 6
⇒ El fósforo se encuentra en el suelo en diferentes combinaciones químicas,
siendo sus características: baja solubilidad, recuperación por el cultivo muy
baja, no se mueve largas distancias de donde es aplicando y por lo tanto no se
lixivia.
⇒ La movilidad del fósforo en el suelo es en términos generales baja, por lo que
cuando es aplicando en suelo fijadores, se temía que quedarse retenido en los
primeros centímetros del suelo, sin alcanzar la zona de mayor densidad
radicular.
Sin embargo, en fertirrigación se ha demostrado una movilidad del fósforo
aplicado por fertirrigación muy superior al previsto y comparable a la que se
consigue con la incorporación por laboreo.
⇒ Una alta frecuencia de aplicaciónde fósforo por fertirrigación puede aumentar
sustancialmente el tiempo promedio de la concentración de P en la solución
suelo arriba de las consideraciones de solubilidad.
⇒ Los fosfatos pueden precipitar con facilidad, causando alteraciones en la
instalación de riego. c.
c. Potasio: La aplicación del potasio junto con el nitrógeno vía agua de riego, es
una práctica bastante utilizada en la agricultura moderna, esto debido a que
presentan una alta solubilidad, la mayoría de fertilizantes potásicos. El potasio
es menos móvil que el nitrato y su distribución en el suelo puede ser más
uniforme ya que se distribuye lateralmente y en profundidad simétricamente
cuando es aplicado por goteo. La utilización del sulfato de potasio puede ser
limitada debido a las grandes cantidades de calcio en las aguas de riego que
provocan precipitaciones de sulfato de calcio. En tanto, el cloruro de potasio no
es recomendable su utilización en suelos de alta salinidad, principalmente de
cloruros ya que pueden causar toxicidad a los cultivos. Existe dos reglas básicas
para fraccionar el fertilizante potasio. ⇒ Potencial pérdidas por lixiviación en
función de la textura del suelo (es mayor en suelos arenosos) ⇒ Exigencias del
cultivo en relación a la curva de la demanda.
d. Otros Nutrientes: La nutrición de Calcio y Magnesio constituye un problema en
los programas de fertilización especialmente en fertirriego bajo condiciones de
suelos arenosos, debido a su marcada incompatibilidad con gran parte de
fertilizantes. El Azufre, en términos generales es suplido por muchos fertilizantes
portadores de macro y micronutrientes. Finalmente, las fuentes de
micronutrientes, son diluidos en agua formando soluciones o suspensiones
siguiendo los mismos principios de, solubilidad, compatibilidad y movilidad.

7. 7
EL AGUA DE RIEGO Y EL FERTIRRIEGO
Independiente de la fuente (superficial o subterránea), la calidad del agua de
riego es un término que se utiliza para indicar la conveniencia o limitación del
empleo del agua con fines de riego para los cultivos, para cuya determinación
generalmente se toman las características químicas. P N, S, B Fe, Cu, Zn, Mn
K,Ca, Mg Mo, Cl 5.0 6.0 7.0 8.0 pH Disponibilidad (%)
La calidad del agua depende de sus características físicas y químicas, y también
de los problemas potenciales que pueden generar a los cultivos, a los suelos y
al sistema de riego, dando lugar al uso condicionado del agua de riego,
dependiendo del cultivo y del suelo específico que se trate.
a) Características Físicas Se consideran las sustancias que llevan en
suspensión como: tierra (arena, limo, arcilla) y materia orgánica. Los
materiales sólidos de mayor densidad que el agua se elimina por
decantación y los materiales orgánicos con la filtración.
b) b. Características Químicas ⇒ El pH del agua de riego Indica la acidez o
alcalinidad del agua de riego el pH mayor que 8.0, es una limitante en el
fertirriego, ya que hay peligro que se presenten precipitados de calcio y
magnesio o de contribuir a que se incremente el pH del suelo a niveles
en que los nutrientes no puedan aprovecharse. ⇒ Contenido de Sales El
contenido total de sales trae como peligro la acumulación de sales
solubles en el suelo, que puede generar problemas de presión osmótica,
es decir producen dificultades de absorción de agua por las plantas. La
dureza del agua es otro factor que está relacionada con la presencia de
iones de calcio y magnesio; es la suma de las concentraciones de calcio
y magnesio expresada en miligramos de carbonato de calcio por litro (mg
CaCO3/l) o partes por millón de carbonato de calcio (ppm CaCO3).
Finalmente, el contenido de iones tóxicos afecta la susceptibilidad de un
cultivo. Afectan el área foliar y disminuyen la capacidad fotosintética de
la planta. Dentro de los iones más comunes tenemos el Sodio, Cloro y
Boro.

8. 8
LOS FERTILIZANTES Y EL FERTIRRIEGO
a) Contenido de Nutrientes del Fertilizante Los fertilizantes contienen uno o más
nutrientes según su formulación; la combinación con otros fertilizantes
complementarios se hace para lograr las cantidades totales de nutrientes que
se desee aplicar. Un fertilizante es un compuesto químico y como tal es una
sal inerte, sin carga; y que al entrar en contacto con el agua del suelo o de la
solución, se disocia dejando los nutrientes en forma iónica.
Ejemplo:
b) Grado de Solubilidad del Fertilizante
La solubilidad de un fertilizante es una de las características principales a
tener en cuenta en el fertirriego. Los fertilizantes deben ser muy solubles y
selectos en cuanto a su composición respecto a los nutrientes que aportan,
para aprovecharla al máximo sin sobrepasar la concentración que puede
tolerar el volumen del agua a regar. La solubilidad de un producto está
influenciada por tres factores: temperatura, presión y pH. La temperatura del
agua, entonces juega un papel directo e importante en la solubilidad de un
fertilizante (a mayor temperatura mayor solubilidad). Algunos fertilizantes al
ser aplicados en el agua bajan la temperatura de esta; si se quiere agregar
otro fertilizante, la solubilidad de este último se verá afectada; siendo
conveniente esperar restablecer la temperatura inicial. Los fertilizantes
sólidos solubles empleados en fertirigación puedan ser aplicados como un
solo nutrientes (ej. Urea), o como un compuesto de varios elementos (ej.
fosfato monoamónico, nitrato de potasio, nitrato de calcio). Los fertilizantes
líquidos son simples y/o compuestos, pero debido a su solubilidad, la
concentración del elemento es menor (especialmente de uno de sus
elementos componentes.)
c) Compatibilidad de los Fertilizantes
Los fertilizantes son sales, que en contacto con el agua se disocian formando
iones (aniones y cationes); diferentes iones pueden interactuar en la solución
y precipitar (formando compuestos insolubles), con el consiguiente riesgo de
no estar disponibles para las raíces o con alto riesgo de taponar emisores,

9. 9
disminuyendo consecuentemente la eficiencia de aplicación de los
nutrientes.
Las interacciones más comunes son:
- Ca++ + S04 ⇒ CaS04 (precipitado)
- Ca++ + HPO4 ⇒ CaHP04 (precipitado)
- Mg++ + S04 ⇒ MgS04 (precipitado)
Los micronutrientes por otro lado, pueden reaccionar con las sales del agua de riego
formando precipitados, por lo tanto, es recomendable aplicarlos en forma quelatada.
d) Índice de Salinidad del Fertilizante
El índice de salinidad de un fertilizante es la relación del aumento de la
presión osmótica de la solución suelo, producida por un fertilizante, y la
producida por la misma cantidad de nitrato de sodio (basado en 100).
e) Índice de Acidez del Fertilizante
El índice de acidez, es el número de partes en peso de calcáreo (CaCO3)
necesario para neutralizar la acidez originada por el uso de 100 unidades de
material fertilizante. Es muy importante el conocimiento de estos índices
porque las sales (fertilizantes) ejercen gran influencia sobre el pH o reacción
del suelo y, por ende, en diversos procesos que afectan el desarrollo de la
planta.

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EL CULTIVO Y EL FERTIRRIEGO
a. Los elementos esenciales para la planta. Son 16 elementos químicos
(nutrientes) que son esenciales para el crecimiento y desarrollo de las
plantas. Tres elementos; carbono, oxígeno e hidrógeno son tomados por las
plantas del aire y del agua; los trece restantes provienen del suelo y se
denominan minerales. Dentro de ellos distinguimos a los macronutrientes
(Nitrógeno, Fósforo, Potasio, Azufre, Calcio y Magnesio) y los
micronutrientes (Fierro, Cobre, Manganeso, Zinc, Molibdeno, Cloro y Boro).
Cuadro 3: Elementos Esenciales para Todas las Plantas
Cuando un suelo no proporciona alguno de estos nutrientes en la cantidad suficiente
que la requerida por las plantas, es necesario aplicarlo a través de un fertilizante
que contenga dicho nutriente y que no permita la disminución del rendimiento y/o
calidad de las cosechas. Dentro de este esquema podemos resaltar la importancia
de los cinco principales nutrientes:
El nitrógeno es importante en;
- Formación de clorofila.
- Producción fotosintética de carbohidratos.
- Síntesis de proteínas.

11. 11
El fósforo es importante en;
- Transferencia de energía dentro del tejido celular.
- Composición de cromosomas, DNA, RNA
- Desarrollo radicular
El potasio es importante en;
- Síntesis de proteínas, carbohidratos, clorofila
- Translocación y almacenamiento de carbohidratos
El calcio es importante en;
- La formación de pectatos de calcio que actúan en el proceso de absorción de
nutrientes.
- Forma sales con los ácidos orgánicos e inorgánicos, regulando la presión osmótica
de las células.
El magnesio es importante en;
- Forma parte de la molécula de clorofila, la cual produce la síntesis de
carbohidratos.
- Es un activador enzimático
Finalmente, la absorción de los nutrientes por la planta está determinado no sólo
por la “disponibilidad” de los nutrientes contenidos en el suelo, sino también por el
suministro de estos a la superficie radicular.
b. Fases Fenológicas del Cultivo y Extracción de Nutrientes: La cantidad de
nutrientes removidos por un cultivo desde el suelo, está bien relacionado con
el uso óptimo, tanto en el crecimiento vegetativo (follaje), como en la
producción de frutos.
En general, la asimilación de N, P, K, sigue el curso de la acumulación de la
biomasa. Sin embargo, el cocimiento de la absorción y acumulación de
nutrientes en las diferentes etapas del cultivo, identificado épocas en que los
elementos son exigidos en mayor cantidad es necesario que esté bien
determinado.

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Curva de Crecimiento vegetal
Cada especie y cada variedad tienen necesidades específicas de los distintos
nutrientes, los cuales deben ser suplementados de acuerdo a estas necesidades.
Como se puede apreciar en la figura de la etapa de 0.0 a 0.2, el crecimiento es muy
lento y las necesidades de fertilización son muy bajas, siendo importantes nutrientes
como el fósforo que promueve un desarrollo radicular: La segunda etapa, del tiempo
0.2 a 0.7, es la de mayor crecimiento vegetativo, por lo que las necesidades de
nutrientes son elevadas, especialmente de nitrógeno. La tercera etapa de 0.7 a 0.9,
está caracterizada por una disminución en el desarrollo vegetativo, por la floración
y la fructificación, las necesidades se reducen, con excepción de nutrientes
importantes para la formación de flores y frutas (potasio, calcio). Finalmente, en la
etapa 0.9 a 1.0 existe una drástica disminución de la demanda de agua y nutrientes.

13. 13
EL RIEGO Y EL FERTIRRIEGO
El Agua en el Suelo El suelo, visto como “un todo” está constituido por una fracción
sólida (minerales y materia orgánica) y un espacio poroso (macroporos = espacio
reservado para el aire, microporos = espacio reservado para el agua).
La capacidad de almacenamiento de agua de un suelo está directamente
influenciado por la textura del suelo. El agua del suelo está relacionada a los
coeficientes hídricos: Capacidad de Campo (CC), Punto de Marchitez Permanente
(PMP), Agua Disponible (AD).
Esquema del agua en el suelo
Bajo condiciones de riego por gravedad es conveniente “reservar” un tercio de la
capacidad de campo (Punto de Marchitez Temporal) como soporte e índice de
aplicación de un nuevo riego. Sin embargo, bajo condiciones de riego por goteo,
una vez que el suelo (zona de raíces) ya está a Capacidad de Campo, es
conveniente regar de acuerdo a la demanda diaria de cultivo. Esta demanda está
influenciada directamente por la capacidad de almacenamiento del suelo, las
condiciones del clima, el estado fenológico del cultivo.

14. 14
SISTEMAS Y EQUIPAMIENTO
Una unidad de fertirrigación está compuesta de: tanque de fertilizantes para la
solución madre, válvula de retención, filtro principal, medidor de agua y el equipo de
inyección. La inyección química puede ser realizada de tres formas:
a. Tanque de Fertilización: Opera a base de una válvula de estrangelamiento
ubicada en el sistema de riego, lo que produce que una parte del flujo de
agua en la línea principal sea derivada a través del tanque de fertilizante el
que puede o no contener una bolsa para retener el producto a ser inyectado
Ventajas:
- Simple en y operación y mantenimiento
- Costo relativamente bajo
- No necesita fuente externa de energía
- Es móvil y resistente a variaciones de descarga y presión
Desventajas:
- Casi no existe control sobre la tasa de inyección y sobre todo de la
concentración
- El tanque debe ser llenado en cada turno de riego
- Hay pérdidas de presión por el estrangelamiento.
b. Inyector Venturi: El inyecto opera según el principio Venturi en el que existe
una constricción con una entrada específica y una salida en la tubería, lo que
crea un vacío. Este causa en ascenso en la velocidad del flujo provocado la
succión de la solución fertilizantes en este punto. La tasa de inyección
dependerá de la pérdida de presión generada en la constricción
Ventajas:
- No requiere una fuente externa de energía
- Costo relativamente bajo
- Sección a tanque abierto
- Fácil de concentrar a sistemas compaterizados
Desventajas:
- Alta pérdida de presión
- Cualquier fluctuación de la presión afectará la tasa de inyección
- Cada modelo tiene un rango de presión
c. Bombas Inyectoras: El elemento de inyección constituye el corazón de todo
sistema de fertirrigación. Existe una gran variedad de bombas dosificadoras;
de engranaje, rotativa, pistón o diafragma para desarrollar presiones que
excedan la presión del sistema de riego e inyectar la solución.
Ventajas:
- Se puede ajustar a un amplio rango de descargas suministrando una
concentración continua y uniforme.

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- Permite realizar la fertirrigación desde un punto central
- No hay pérdidas de carga del sistema
Desventajas:
- Relativamente complicado de operar
- Alto costo de adquisición y mantenimiento
- Sólo usa soluciones líquidas
- Requiere una fuente externa de energía

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FERTILIZANTES MÁS USADOS.
Fertilizantes sólidos solubles

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FERTIRRIGACIÓN
Ventajas:
 Ahorro de fertilizantes.
 Ahorro de mano de obra en la distribución de abonos.
 Mejor asimilación y rapidez de actuación de los fertilizantes.
 Mejor distribución (tanto en superficie como en el perfil del suelo,
ocupando los nutrientes todo el bulbo creado por el emisor).
 Control de pérdida de nutrientes con buen manejo.
 Gran flexibilidad en la aplicación, lo que permite la adecuación del
abonado a las necesidades del cultivo en cada momento.
 Incremento del rendimiento y mejora de la calidad de la cosecha.
Desventajas:
 Mayor coste de inversión inicial (instalaciones y equipos).
 Necesidad de una formación básica para el manejo de los equipos y
fertilizantes.
 Necesidad de un sistema de riego con buena uniformidad para
garantizar la correcta distribución en el suelo.
 Utilización de abonos con propiedades adecuadas (solubilidad,
pureza, etc.).
 Posible riesgo de falta de micronutrientes por la pureza de los abonos
líquidos.
 Riesgo de obturaciones de goteros por precipitados.
 Posible mayor coste de la unidad fertilizante al tener que usar abonos
solubles y compatibles con el agua de riego para evitar precipitados.

18. 18
FUNDAMENTOS QUÍMICOS PARA LA ESTIMACIÓN DE LA CANTIDAD DE
ÁCIDO DOSIFICADA EN EL AJUSTE AUTOMÁTICO DEL PH DE LAS
SOLUCIONES NUTRITIVAS PARA FERTIRRIGACIÓN.
El pH de la solución nutritiva es un parámetro de cuyo control y ajuste depende, en
buena medida, la eficacia de la fertilización en los sistemas de fertirrigación. Su
importancia se explica tanto por la exigencia de mantener un pH óptimo en cuanto
a que favorezca la disponibilidad y asimilabilidad de los elementos nutritivos para
las plantas, como a la necesidad de generar unas condiciones de pH tendentes a
prevenir la formación de precipitados y consiguientes obstrucciones en los
diferentes componentes de la instalación
Como consecuencia de ello, y de acuerdo con los numerosos estudios que se han
realizado al respecto, en términos generales se entiende que la solución nutritiva
debe ajustarse a un pH comprendido entre los valores de 5.5 y 6.5. Atendiendo al
hecho de que la inmensa mayoría de las aguas de riego presentan un pH superior
a 6.5, la casuística más común es la que implica la necesidad de disminuir el pH de
éstas hasta los valores arriba indicados. El ajuste para aguas de pH con valores por
debajo de 5.5, que supondría la adiciónde un agente alcalino, no es un caso práctico
frecuente. Las modernas instalaciones de fertirrigación, cuentan con la posibilidad
de automatizar este ajuste de pH y, a tal fin, disponen de sondas para la
determinación de este parámetro que se colocan en la red de riego después de los
inyectores de fertilizantes y que están asociadas a un dispositivo que, en función de
su lectura, inyectan un ácido (normalmente nítrico) para disminuir el pH de la
solución hasta el valor prefijado. Esta forma de operar determina que, si se pretende
optimizar adecuadamente el ajuste de la solución nutritiva en lo que a la
concentración de macronutrientes se refiere, se haga imprescindible disponer de las
herramientas de cálculo adecuadas para realizar una estimación suficientemente
fiable de la cantidad de ácido que se va a inyectar finalmente para la corrección del
pH en cada caso.
Téngase en cuenta que la inyección de ácido conlleva el incremento de la
concentración prevista de los aniones asociados al agente acidificante utilizado,
concretamente nitrato en caso de que éste sea el ácido nítrico.
Para estimar la cantidad de ácido precisa para el ajuste de pH de cada solución
nutritiva particular, habitualmente se sigue una norma, ampliamente difundida,
según la cual, neutralizando las especies básicas de la disolución (iones hidroxilo,
carbonatos y bicarbonatos) hasta dejar una concentración de 0.5 meq/l de iones
bicarbonato, el pH se logra ajustar, muy aproximadamente, a 5.5, que es el valor
que normalmente se marca en estas instalaciones como pH final para la disolución
de riego. La realización de este cálculo requiere, por tanto, el conocimiento preciso
de las concentraciones de los iones básicos del agua (iones hidroxilo, carbonatos y
bicarbonatos) y de la capacidad acidificante o alcalinizante (aporte de H+ o de OH-
) de cada fertilizante empleado, debiendo cumplirse que la diferencia, en meq/l,

19. 19
entre el sumatorio de los primeros y el aporte neto de protones resultante de la
dosificacióndel conjunto de los fertilizantes, incluido el ácido regulador utilizado, sea
igual a 0.5. Calculando de esta forma los meq/l de H+ que aportará el Ácido
regulador (un miliequivalente de ácido neutraliza un miliequivalente de bases), se
puede estimar la concentración de anión del ácido aportado en la regulación final
del pH.
En el Cuadro 4 se exponen los datos de poder acidificante o alcalinizante, según el
caso, de algunos fertilizantes líquidos empleados habitualmente en fertirrigación y,
con relación a esto, se presenta un ejemplo de aplicación de la regla de los 0.5 meq/l
de bicarbonatos para estimar la cantidad de ácido nítrico que es necesario dosificar
a una solución nutritiva para ajustar su pH final a 5.5.
La experiencia muestra que este método resulta una aproximación válida para
optimizar el ajuste de las soluciones nutritivas en la mayoría de los casos. No
obstante no deja de ser una aproximación generalista, en el sentido de que es tanto
más exacta cuanto más nos acercamos a un contenido de bicarbonatos en las
aguas de riego próximo a 3 meq/l, perdiendo precisión al alejarnos de este valor.
Cabe indicar que no tiene en cuenta el pH del agua de riego que, como veremos,
es un factor que afecta a su concentración real de bicarbonatos y, por tanto,
también, a la que debemos dejar sin neutralizar en la solución nutritiva para
acercarnos a un pH dado.
Cuadro 4. Poder acidificante (meq/g de H+ ) y alcalinizante (meq/g de OH- ) de
fertilizantes líquidos de carácter ácido y básico, respectivamente, utilizados
habitualmente en fertirrigación.

20. 20
Además, no considera la influencia de la naturaleza de las sustancias empleadas
en la acidificación, siendo este otro factor que puede afectar en alguna medida al
pH final. A estas limitaciones debemos unir el hecho de que sólo es aplicable para
estimar la concentración de ácido cuando el pH prefijado es próximo a 5.5. Sin
embargo, en algunos casos, por ejemplo para determinados cultivos cuya tendencia
natural durante su desarrollo en hidroponía es disminuir el pH de la solución
nutritiva, a veces, es necesario prefijar un pH de partida más elevado para que,
finalmente, éste no disminuya excesivamente causando un daño fisiológico a la
planta. En consecuencia, es preciso contar con herramientas de cálculo alternativas
que, al menos, contemplen la influencia de la concentración de bicarbonatos y del
pH del agua de riego en el pH final de la solución nutritiva, y que permitan estimar
la concentración de ácido dosificada por los equipos automáticos cuando el pH
prefijado es diferente a 5.5. En este sentido, y como la regla que se aplica en la
práctica es consecuencia de la relación existente entre el pH final de la solución y
el pH del agua de riego sobre la que se trabaja y sus concentraciones de especies
carbonatadas, con el conocimiento de los fundamentos químicos de dicha relación,
el cálculo se puede hacer extensivo a otros valores de pH. En este texto se recogen
las directrices para llevar a cabo esta estimación.
El sistema de carbonatos y sus equilibrios ácido-base. El sistema de carbonatos es
un conjunto de especies químicas, iónicas y moleculares, relacionadas mediante
una serie de reacciones de equilibrio químico, que determinan que, en mayor o
menor concentración, siempre estén presentes en el agua. En ausencia de otras
sustancias específicas, este sistema regula el pH de las disoluciones acuosas y las
especies que lo componen son: dióxido de carbono gaseoso (CO2 (g)), dióxido de
carbono acuoso o disuelto (CO2 (aq)), ácido carbónico (H2CO3 ), ion bicarbonato
(HCO3 - ) e ion carbonato (CO3 2-).
Las reacciones de equilibrio químico son aquellas que nunca se desplazan
totalmente en un sentido, esto es, que permiten la coexistencia, en equilibrio, de
todas las especies situadas a un lado y otro del símbolo de reacción. Este tipo de
reacciones se caracteriza mediante una constante de equilibrio, valor numérico que
determina las concentraciones relativas de las especies que intervienen en la
reacción. Así, en la reacción de equilibrio por la que las sustancias A y B reaccionan
entre sí para formar los productos C y D:
A + B ÷ C + D
La constante de equilibrio se define como:
K= ([C] · [D])/ ([A] · [B])
En la que los corchetes indican la concentración de cada sustancia en el estado de
equilibrio.

21. 21
Las reacciones de equilibrio que intervienen en el sistema de carbonatos y sus
respectivas constantes de equilibrio son:
CO2 (g) ↔ CO2 (aq) K=10-1.5
CO2 (aq) + H3O ÷ H2CO3 K=10-2.8
H2CO3 ↔ H+ + HCO3 - K=10-3.5
HCO3 - ↔ H+ + CO3 2- K=10-10.3
De un estudio más profundo de esta última reacción Fundamentos químicos para la
estimación de la cantidad de ácido dosificada en el ajuste automático del pH de las
soluciones nutritivas para fertirrigación y de su constante de equilibrio, que queda
fuera de las pretensiones divulgativas de este texto, se deduce que para los valores
de pH usuales en las disoluciones nutritivas y en las aguas de riego, la
concentración de iones carbonato es mínima, siendo siempre despreciable, en un
cálculo estimativo como éste, frente a la concentración de iones bicarbonato. Esta
conclusión permite aceptar que, a los efectos prácticos que nos interesan aquí, es
válida la aproximación de que, en el tipo de disoluciones que consideramos, el ácido
carbónico (H2CO3) es un ácido monoprótico, esto es, que sólo es capaz de ceder
uno de los dos protones que contiene. Por otra parte, debido a la dificultad de
distinguir por métodos analíticos, entre las especies CO2 (aq) y H2CO3 , a efectos
de cálculo se conviene en utilizar la especie hipotética H2CO3*, en la que se
engloban las dos anteriores. Con esta convención, la obtención de bicarbonato
respondería al equilibrio:
H2CO3* ↔ H+ + HCO3 - K=10-6.3
FRACCIONES DE IONIZACIÓN DE ÁCIDOS
Se definen las fracciones de ionización de un ácido monoprótico, como los factores
a0 y a1 que, multiplicados por la concentración total de ácido (fracción ionizada +
fracción sin ionizar) da la concentración de cada una de esas dos especies:
[AH] = a0· [AHt]
[A- ] = a1· [AHt]
Siendo [AHt] = [AH] + [A- ]
Aplicando este concepto al equilibrio al ácido carbónico (H2CO3*), la concentración
total de ácido es:
[H2CO3 *t] = [H2CO3*] + [HCO3 - ] y sus fracciones de ionización serán:
a0 = [AH] / [AHt] = [H2CO3*] / [H2CO3 *t]
a1 = [A- ] / [AHt] = [HCO3 - ] / [H2CO3 *t]

22. 22
Teniendo en cuenta que para el equilibrio:
H2CO3* ÷ H+ + HCO3 - K=10-6.3
Su constante es:
K =10-6.3 = ([HCO3 - ] · [H+ ]) / [H2CO3*]
Se deducen las expresiones que permiten conocer las fracciones de ionización del
ácido carbónico para cada valor de pH, esto es:
a0 = [H+ ] / (10-6.3 + [H+ ]) [1]
a1 = 10-6.3 / (10-6.3 + [H+ ]) [2]
El estudio más detenido de estas relaciones muestra cómo en medios más ácidos
predomina la especieno ionizada, y cómo al acercarnos a la neutralidad, predomina
la especie bicarbonato.
ESTIMACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE IONES BICARBONATO QUE
HEMOS DE DEJAR SIN NEUTRALIZAR EN UNA DISOLUCIÓN NUTRITIVA
PARA QUE SU PH SE AJUSTE A UN VALOR DADO.
Aceptando como válida la aproximación de que el pH de una disolución viene
determinado por las concentraciones relativas de las especies que conforman su
sistema de carbonatos, según:
[HCO3 - ] = (10-6.3·[H2CO3*]) / [H+ ]
Podremos conocer, resolviendo esta ecuación, qué concentración de iones
bicarbonato hemos de dejar sin neutralizar en la disolución nutritiva para que el pH
se ajuste a un valor dado, sustituyendo aquí los valores de la especie H2CO3* y el
valor de pH deseado ([H+] = 10-pH).
Para calcular la concentración final de H2CO3*, tras la adición de los fertilizantes, se
suma a la inicialmente presente en el agua de riego, que calculamos a partir de las
fracciones de ionización y el pH inicial, la que proviene de la neutralización de los
bicarbonatos por los fertilizantes ácidos añadidos, por cuanto cada meq de H+ da
lugar a un meq de H2CO3* al interaccionar con un meq de HCO3 - , según la
reacción:
HCO3- + H+ ↔ H2CO3 *
Una vez resueltos y simplificados los cálculos señalados, la ecuación a aplicar para
estimar la concentración de bicarbonatos a dejar sin neutralizar para que la solución
nutritiva tenga un pH dado es:
[HCO3 -]F = ([HCO3 - ]I 10-6.3·((10-pHI/10-6.3)+1)) / (10-pHF+10-6.3)

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Dónde:
[HCO3 -]F es la concentración final de bicarbonatos
[HCO3 - ]I es la concentración de bicarbonatos en el agua
pHI es el valor del pH del agua
pHF es el valor del pH de la solución nutritiva

24. 24
BIBLIOGRAFIA
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Irrigation and Drainage Paper. 29 Rev 1. 174 pp.
BURT, C; K. O’CONNOR & T. RUEHR (1998) Fertigation. Irrigation Training and
Researcha Center. CPSU. San Luis Obispo CA. 295 p.
NATHAN, R (1997). La fertilización combinada con el riego. Estado de México.
Ministerio de Agricultura. 59 p
ORTEGA, R y L. FLORES (1999) Agricultura de precisión. Introducción al manejo
de sitio específico. MA-INIA-CRIQ. Chillan 145 p.
FICHA TÉCNICA
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f
http://crea.uclm.es/siar/publicaciones/files/HOJA11.pdf