Figura 1. Variación de la humedad en suelo arcilíos
Ing. Jaime Ernesto Díaz. Ph.D.
Profesor Titular Universidad del Valle
Ing María Victoria Carbonell Padrino. Ph.D.
Profesora Titular Universidad Politécnica de Madrid
F.lvira Martínez Ramírez. Ph.D.
ProfesoraTitular Universidad Politécnica de Madrid
Se pretendió disminuir el proceso de evaporación que se produce en dos tipos de suelo (arcilloso y orgánico) humedecidos con agua expuesta a la influencia de un campo magnético con intensidad de 125 mT, durante un tiempo de 60 minutos. El experimento se realizó en recipientes sellados (desecadores) en cuyo interior se instalaron sondas que permitieron determinar la variación interna de la humedad relativa, con el fin de comparar la cantidad de agua evaporada en las muestras de suelo humedecidas con agua expuesta a tratamientos magnéticos o diferentes disoluciones salinas. Los resultados indicaron una menor evaporación de un suelo orgánico en 9% frente al control con un grado de significancia del 95% de acuerdo con el test de Dunnett.
Abstract
It soughts to diminish the evaporation process that takes place in two soil types (loamy and organic) humidified with exposed water to the influence ofa magnetic field with intensity of 125 MT, during a time of 60 minutes. The experiment was carried out in sealed bowl in whose interior settled probes that allowed to determine the internal variation of the relative humidify, with the purpose of comparing the quantity of water evaporated in the floor samples humidified with exposed water to treatments magnetic or different saline breakups. The results indicated a smaller evaporation of an organic floor in 9% in front of the control with a degree of meaning of 95% agreement with the test of Dunnett.
Siendo:
ip : Potencial del agua expresada en bar. j '■ Temperatura absoluta, expresada en K
a„ : Humedad relativa del aire en equilibrio con el agua.
Efecto del magnetismo en las propiedades física - químicas del agua Los estudios realizados por Srisvastava (1978). mostraron que la aplicación de un campo magnético variable a un volumen de agua de 250 era3, originaba una disminución del p! I y de la conductividad eléctrica de la muestra, modificaciones que se mantenían al menos una semana. El estudio de la solubilidad del cloruro sódico y carbonato sódico mostró incrementos respectivamente de 3.5 y 4.5% con el tratamiento.
Gonet (1985), expuso agua tres veces destilada a campos magnéticos variables de 120 mT y 800 mT y 1kHz, y observó que se originaban cambios del 1% en la constante dieléctrica, variaciones de 0.02 unidades para el pH y de 0.2% para la tensión superficial, aunque estos resultados no presentaron diferencias estadísticamente significativas.
La solubilidad en agua tratada magnéticamente con imanes de 250 mT, a diferentes temperaturas, de distintas sustancias químicas fue estudiada por Carbonell et al (1996) observando su incremento con respecto al agua sin tratar. Las máximas diferencias encontradas se presentaron a temperatura ambiente, con aumentos del 129b para el cloruro potásico.
Busch et al (1997). determinaron que los efectos magnetohidrodinámicos producidos por dispositivos magnéticos, ayudaban a controlar la formación de depósitos calcáreos en sistemas que utilizan agua y recomienda que el campo magnético debe formar un ángulo de 90a con la dirección del flujo de agua y que la velocidad aconsejada del flujo sea del orden de 1.5 m.s'1.
Experimentos para determinar el tiempo que el agua tratada magnéticamente mantiene sus propiedades fueron realizados por Del Gindice et al (1988). observando que las alteraciones producidas pueden oscilar entre varias horas y algunos meses.
Influencia del tratamiento magnético del agua de riego
Markov et al, (1975) al emplear agua de riego tratada magnéticamente encontró que se favorece el desarrollo de las plantas y se producen cambios en la cantidad de ácidos nucleicos y proteínas de las plantas.
Muchos investigadores han encontrado incrementos en la germinación, desarrollo y producción de distintos cultivos ai utilizar agua que ha sido expuesta a un campo magnético. Entre muchos se puede mencionar a Yakovlev et al (1976,1985): Porfirev (1986): Zolotareva
(1986): Shumakov et al (1989): Harari (1989).
La influencia del agua tratada magnéticamente en la evapotranspiración fue detectada por
1 lernandez et al (1992) quienes además lograron un aumento de los brotes en plantas de cana de azúcar regadas con agua tratada, consiguiendo aumentos de producción entre el 7 y 9%. Danilov et al (1994) en condiciones de invernadero, determinaron que el riego con agua tratada magnéticamente incrementa el porcentaje de germinación de semillas y biomasa total producida por los cultivos, asi como una disminución del 18% en el consumo de agua.
En 1996 Bondarenko et al. concluyeron que. tratamientos magnetohidrodinámicos del agua disminuyen el consumo necesario para eL lavado de los suelos salinos en 30%, aumentando la producción de dichos suelos entre el 10-20%.
Se planeó un diseflo experimental para dos ensayos con el fin de evaluar la variación de humedad de una muestra de suelo arcilloso y otra orgánica. Cada muestra de suelo corresponde a un ensayo. A cada ensayo se le aplicaron 5 tratamientos con cinco repeticiones por tratamiento. Se emplearon 10 g de cada una de las muestras por repetición.
Para los tratamientos se utilizaron dos disoluciones de cloruro sódico (0.1M y 4M). agua destilada y agua destilada expuesta a tratamiento magnético durante 60 minutos, para un total de cuatro.
|
Tratamiento |
Soluciones |
|
Control ( C,) |
Agua destila |
|
T, |
Disolución 0.1M |
|
T2 |
Agua magnetizada |
|
T, |
Disolución 4M |
Tabla 1. Tratamientos empleados
Se usaron recipientes herméticos de vidrio, para controlar y medir la variación de la humedad. En cada ensayo se colocó en el interior de los recipientes una de las dos muestras de suelo. En cada recipiente se instaló un termómetro con sensibilidad de 1®C. Los recipientes se encontraban expuestos a las mismas condiciones de presión atmosférica y temperatura ambiente.
La humedad relativa denLro de cada recipiente se determinó con una sonda de alta precisión acoplada a un equipo digital. La calibración de la sonda se realizó de acuerdo a la norma DIN ISO 9001. Para determinar el peso de las muestras se utilizó una balanza electrónica de precisión (200 g ± 0.01 mg).
La fracción de arcilla se separó eléctricamente por medio de un tamiz de 2 mm. durante 1 minuto. Para determinar la distribución del tamaño de partículas (DTP), se empleó el método de Bouyoucos, descrito por Boodt
(1987) y Florentino (1995). El análisis de distribución del tamaño de partículas (DTP) fue el siguiente: arena total 199!-, limo 28% y arcilla 53%. lo cual corresponde a un suelo arcilloso (clasificación USDA) y arcilloso-fino (clasificación ISSS). La conductividad eléctrica fue de 0.27 mS.cm'1 a 25°C en el extracto de saturación.
La fracción del suelo arcilloso fue secada en estufa a 105 QC durante 24 horas y luego se extendió en una capa con espesor de 0.5 centímetros. A continuación se expuso a la humedad de la atmósfera durante -18 horas, con el fin de obtener condiciones iniciales homogéneas de humedad en la muestra de suelo.
Se utilizó la fracción orgánica de un perfil de un suelo correspondiente al horizonte orgánico A. La materia orgánica se determinó por el método de Walklcy-Black (Walkley-Black, 1934). El porcentaje de materia orgánica total de este suelo fue de 22.58%. La conductividad eléctrica del extracto de saturación 1:2.5 fue de 1.15 mS . enr1 a 25°C .
Para las disoluciones salinas se empleó cloruro sódico con pureza del 99.45%.
La magnetización del agua se realizó recirculando agua en un circuito cerrado en el que se instalaron 6 baterías magnéticas suministradas por CALCAT. S.L. El equipo está formado por una tubería de polietileno con diámetro interno de 19 milímetros y 30 metros de longitud, adoptando forma helicoidal. El agua se introdujo en el circuito de forma manual a través de piezómetros y es movida por una bomba centrifuga de impulsor radial accionada eléctricamente. La recirculación del agua se hizo en un circuito cerrado para evitar intercambio de oxigeno con la atmósfera.
En los dos ensayos, las repeticiones se pesaron diariamente a la misma hora durante
2 semanas. Al finalizar cada ensayo se determinó la conductividad eléctrica de cada disolución.
Para todas las repeticiones se determinó la variación de la humedad de los sustratos empleando el método gravimétrico (Reynolds. 1970). El porcentaje de humedad se determina matemáticamente por la siguiente expresión:
Donde:
US • Humedad del suelo expresado en porcentaje.
Sh '■ Peso de la muestra húmeda.
S. í Peso de la muestra seca en estufa a 105 BC.
Ensayo 1 - Suelo arcilloso La figura 1 indica la variación promedia diaria de la humedad en las muestras de suelo arcilloso. Se observa que la humedad de las muestras de suelo de los diferentes tratamientos decrece con la misma tendencia. La mayor pérdida de humedad de las muestras señala una mayor evaporación
El análisis de varianza Anova presenta diferencias significativas (p=0.0363) entre los promedios de los tratamientos. Al aplicar el test de Dunnett se encontraron diferencias significativas entre el control (C() y los tratamientos T,. T2 y T3. El tratamiento T2 presentó 9% menos evaporación que el control (C,). La aplicación del test de Student no mostró diferencias significativas entre el tratamiento (T2) correspondiente a 60 minutos de magnetización y el tratamiento (T3), disolución salina 0.1M.
Ensayo 2 - Suelo oiyunico En la figura 2 se muestra la variación diaria de la humedad promedia en la muestra de suelo orgánico. De la misma forma que en el ensayo 1 se observa que la humedad de las muestras de suelo de los diferentes tratamientos decrece con la misma tendencia, aunque se resalta que la pérdida de humedad se produce a una tasa mayor que en el ensayo 1, debido a la capacidad hidrófoba de la materia orgánica.
Aunque se presentaron pequeñas diferencias entre los tratamientos y el control, el análisis de varianza Anova señala que éstas diferencias no son estadísticamente significativas. El análisis de los resultados indica que para el suelo orgánico humedecido con la disolución salina 4M (T3). se presentó la menor pérdida de humedad y que las diferencias entre el control C, y los tratamientos T, y T2 fueron insignificantes. La aplicación del test de Dunnett no mostró diferencias entre los tratamientos, lo cual se confirmó al aplicar el test de Student.
Los resultados de ambos ensayos indican que se presentan diferencias significativas entre los tratamientos para el ensayo 1. Para el ensayo 2 se presentan diferencias, pero éstas no son significativas. Los resultados anteriores indican que la evaporación de un suelo arcilloso, humedecido con agua destilada expuesta a un tratamiento dinámico de magnetización durante 60 minutos presenta diferencias frente a un control y que en el caso de un suelo orgánico a pesar de presentarse éstas diferencias, la magnitud no alcanza a presentar resultados significativos estadísticamente.
Para el ensayo con suelo arcilloso se encontraron diferencias significativas entre la evaporación de los tratamientos humedecidos con agua expuesta a un campo magnético durante 60 minutos y el control. Las diferencias mostradas indican que la evaporación de un suelo arcilloso que fue humedecida con el agua tratada magnéticamente T2, presentó un 9% menos de evaporación que el control C,.
Analizando la pérdida de humedad diaria del control C, y el tratamiento T2 se puede observar que la mayor diferencia de la evaporación se presentó en los dos primeros dias del ensayo. Este resultado concuerda con resultados encontrados en la revisión bibliográfica que indican disminución de la influencia del tratamiento magnético con el tiempo.
La menor pérdida de humedad presentada por el suelo humedecido con la disolución salina 4M. se debe a la influencia de la sal y a la capacidad que tiene ésta para retener la humedad, produciendo por lo tanto una menor pérdida de humedad. Es importante resaltar que los suelos humedecidos con agua expuesta al tratamiento magnético alcanzaron a incrementar la capacidad de retener el agua igual a los humedecidos con la disolución salina 0.1¡V1.
Para el ensayo con suelo orgánico se presentaron diferencias mínimas entre los tratamientos que no son estadísticamente significativas.
Figura 1. Variación de la humedad en suelo arcilíos
Ingeniería y Región No.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Tiempo (dias)
—•—Omin ■ 60 min—*—0.1 M ■ 4 M
Figura 2. Variación de la Humedad en un Suelo Orgánico
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