Bomba solar para agua salobre: dimensiona para la sal, no solo para la altura

La respuesta corta: una bomba solar para agua salobre es la misma máquina que sería en un pozo de agua dulce —y un proyecto completamente distinto. A la bomba no le importa ni le consta que el agua sea salada; lo que cambia la sal es quién bebe el agua y cuánto cuesta mantenerla segura. Tres números se mueven antes de que siquiera se hable de la bomba. Primero, el requerimiento de lavado de la FAO: cada metro cúbico de agua de riego salada lleva sal a tu campo, y lavarla más allá de la zona de raíces toma del 5 al 20 por ciento de agua extra según tu cultivo —agua que tu bomba debe elevar todos y cada uno de los días. Segundo, la regla 40:1: donde el agua dulce flota sobre la sal, bajar el nivel de bombeo un cuarto de metro puede elevar la interfaz de sal que hay debajo diez metros, así que la profundidad de la bomba se convierte en una decisión de precisión. Tercero, los materiales: el agua salada conduce la electricidad lo bastante bien como para sostener corrientes de corrosión reales, y por eso la escalera de acero inoxidable —las bombas de tres y cuatro pulgadas 3DSC y 4DSC, hasta las máquinas de seis y ocho pulgadas 6DSC y 8DSC— existe en nuestro catálogo junto a las series de plástico 2DPC y 3DPC. Dimensiona primero para la sal, y después compra la bomba que sirva a ese número.

Todo lo que sigue es aritmética publicada. Las fracciones de lavado, las cifras de mezcla y los datos de la interfaz pueden comprobarse con una calculadora de bolsillo, y las escalas de referencia (clases de salinidad del USGS, calificaciones de sabor de la OMS, umbrales de cultivos de la FAO, límites para ganado de la National Academy of Sciences) se citan donde aparecen.

Qué cuenta como salobre — la escala que lo decide todo

«Salobre» no es una sola cosa. La clasificación del USGS, usada en informes de aguas subterráneas de todo el mundo, divide los sólidos disueltos en clases, y cada clase se comporta de forma distinta:

Dos puntos de referencia anclan la escala. El agua de mar se sitúa en unos 35,000 mg/L, la cima de la escala. Y la palatabilidad del agua para beber colapsa mucho antes que el riego: los paneles de sabor de la OMS califican el agua como «excelente» por debajo de 300 mg/L, «buena» hasta 600, «aceptable» hasta 900, «mala» hasta 1,200 e inaceptable más allá. Así, un solo acuífero puede abastecer a un hogar y derrotar a un campo de maíz al mismo tiempo.

Para el riego, el cultivo —no el paladar— fija la vara, y la conversión entre la salinidad del agua y la salinidad del suelo es donde vive la aritmética de verdad.

El requerimiento de lavado: la sal añade una segunda demanda de agua invisible

Cada litro de agua de riego lleva sal disuelta al campo. La planta bebe el agua y se queda con la sal. Salvo que parte de cada riego pase limpiamente a través de la zona de raíces y se lleve esa sal consigo, la salinidad del suelo sube temporada tras temporada hasta que el rendimiento cae. La porción del agua aplicada que debe drenar a través es el requerimiento de lavado, y la norma de riego de la FAO (Ayers y Westcot, documento de Riego y Drenaje 29, tras Rhoades 1974) la da en una línea:

LR = ECw / (5 x ECe - ECw)

ECw es la salinidad del agua de riego, y ECe el umbral de salinidad del suelo que tu cultivo tolera (de las tablas de Maas-Hoffman: cebada 8.0 dS/m, trigo 6.0, remolacha azucarera 7.0, alfalfa 2.0, maíz 1.8). Aplica la fórmula a tres salinidades de agua realistas y el ranking de cultivos habla solo:

Lee esa tabla como un documento de dimensionado de bomba, porque eso es. Cada porcentaje es agua extra más allá de la demanda propia del cultivo, para siempre. Un campo de trigo con agua de 2.5 dS/m necesita unos 9 por ciento más de agua de lo que dicen las tablas de evapotranspiración —y si el plan era maíz con la misma agua, un 38 por ciento extra suele ser el punto donde el proyecto deja de ser un proyecto de riego.

El porcentaje de lavado se convierte a litros de forma mecánica. Toma el ejemplo resuelto que terminaremos en la sección de dimensionado: 1 hectárea de trigo, demanda del mes pico de 6.5 mm/día, de modo que el impuesto de sal a ECw 2.5 añade 9 por ciento:

• Demanda del cultivo: 6.5 mm/día x 10 = 65 m3/día por hectárea
• Impuesto de sal: 65 x 0.09 = 5.9 m3/día
• Agua que la bomba debe elevar de verdad: 70.9 m3/día, no 65

Esa diferencia de 5.9 m3/día es invisible en todas las tablas de evapotranspiración y decide el modelo en la escalera. Además, calcularla es gratis, y por eso la comprobación de lavado va antes del conteo de paneles, no después.

Quién bebe: cultivos y animales tienen límites muy distintos

Las tolerancias a la sal son específicas de cada especie, y las distancias entre ellas son donde el agua salobre se convierte en un activo en lugar de una carga. Umbrales de cultivos (Maas-Hoffman, las tablas detrás de la práctica de la FAO):

El ganado corre sobre una escala completamente distinta, fijada por las tablas de la National Academy of Sciences (1972, 1974) que la FAO reproduce: los sólidos disueltos totales por debajo de 3,000 mg/L son satisfactorios para todas las clases de ganado y aves; 3,000-5,000 sigue siendo aceptable para bovinos, ovinos, porcinos y equinos, pero es pobre para las aves; 5,000-7,000 sigue siendo utilizable para rumiantes con alimento seco mientras excluye a las aves; más allá de 10,000 mg/L el riesgo se juzga demasiado grande para recomendarlo a cualquier animal. Las ovejas adultas encabezan la tabla de tolerancia, las aves se sitúan al fondo:

La consecuencia práctica: un pozo salobre que ningún cultivo vegetal aceptará puede sostener todavía una explotación ovina o un hato de carne sin tratamiento alguno —por eso las guías de abrevado de ganado y de rancho de ganado importan en tierras saladas. Empareja la explotación con el agua antes de emparejar la bomba con la explotación.

La regla 40:1: dónde cuelga la bomba decide qué bebe

Muchos acuíferos salobres no son uniformemente salados: están estratificados. La recarga dulce flota sobre agua salina más vieja y más densa, igual que el aceite flota sobre el vinagre, y el equilibrio lo gobierna la diferencia de densidad. La relación clásica de Ghyben-Herzberg para acuíferos costeros da la proporción:

profundidad de la interfaz bajo el nivel del mar = 40 x la carga de agua dulce sobre el nivel del mar

El factor 40 sale de las densidades (1.025 / 0.025). Es una fórmula costera, pero la lógica de estratificación viaja tierra adentro: en muchas cuencas el agua más dulce se sitúa más cerca del nivel freático, y la salinidad sube con la profundidad. Dos consecuencias para la ubicación de la bomba:

1. Una bomba instalada en somero bebe la capa más dulce. Colocar la bomba justo por debajo del nivel dinámico —en lugar de tan profundo como la perforación permita— raspa la lente dulce. Nuestra guía de prueba de caudal de pozo cubre la aritmética del nivel de bombeo; el perfil de salinidad es una razón más por la que la rejilla/entubado filtrante y la bomba pertenecen al extremo somero de lo que el pozo puede soportar.
2. El sobrebombeo tira de la sal hacia arriba hasta encontrar a la bomba. Si bajas la capa dulce, la interfaz de abajo sube —en la proporción de equilibrio, unos cuarenta metros hacia arriba por cada metro de carga que quitas cerca de la costa, y de forma medible también tierra adentro. Un cuarto de metro extra de abatimiento «invita» a la sal a acercarse diez metros. Los pozos que se salaron en su primera temporada fuerte normalmente fueron bombeados más allá de su interfaz; no estaban malditos.

El corolario honesto: esta es también la razón por la que la salinidad a veces empeora a lo largo de años, no de temporadas. Si el pozo de tu vecino hace dos años era dulce y hoy no lo es, compara niveles de bombeo, no suerte.

Qué le hace la sal a una bomba: electroquímica, no ficción

El agua salada simplemente es mejor siendo un electrolito. La conductividad eléctrica sube con los sólidos disueltos, y cada ganancia de conductividad refuerza las celdas galvánicas y electroquímicas que existan entre metales distintos en la bomba, sus fijaciones y su puesta a tierra. La industria de la protección contra la corrosión trabaja exactamente en estos términos: para detener la corrosión del acero en contacto con un electrolito, la práctica de protección catódica (el criterio usado en las normas de tuberías) desplaza el potencial del metal al menos 300 milivoltios hacia lo negativo —toda una disciplina construida sobre el hecho de que la corrosión en agua conductora es una corriente eléctrica medible.

Otros dos mecanismos de la sal son más silenciosos pero igual de reales:

• Picadura del acero inoxidable. No todos los inoxables son iguales. El equivalente de resistencia a la picadura PREN = %Cr + 3.3 x %Mo sitúa el acero inoxidable 304 corriente en torno a 18-20 y el 316 con molibdeno en torno a 24-26 —por eso «grado marino» significa 316, e incluso el 316 se picorea en agua clorurada tibia y estancada y pierde la carrera de la corrosión bajo tensión por encima de unos 60 °C. En la banda de salinidad moderada, tanto el grado del inoxidable como la temperatura del agua importan.
• Cristalización. Dondequiera que el agua salobre se evapora —zonas de salpicadura, sellos, la línea de agua dentro de un niple de tanque— deja cristales de sal que muelen las holguras mecánicamente. El desgaste es abrasivo, y el balance entre el impulsor de plástico frente al de acero inoxidable se lee de otra manera cuando añades cristales a la arena.

Nada de esto significa que el agua salobre destruya bombas. Significa que la elección de los materiales mojados es ahora una decisión clasificada, que es exactamente por lo que el catálogo se divide como se divide.

La escalera de materiales: qué serie Trista para qué agua

El catálogo separa las bombas de impulsor de plástico (las series de dos y tres pulgadas 2DPC y 3DPC) de las bombas de impulsor de acero inoxidable (las series de tres, cuatro, seis y ocho pulgadas 3DSC, 4DSC, 6DSC y 8DSC). El plástico no se corroe en absoluto y se burla de los cloruros; el inoxidable resiste la picadura donde el acero al carbono no sobreviviría una temporada. Para el servicio salobre, el valor por defecto honesto es la escalera de inoxidable, con las series de plástico reservadas para agua poco mineralizada donde manda el presupuesto:

Dos lecturas de la escalera. Primero, la misma altura puede servirse con plástico o con inoxidable a la misma potencia —3DPC7-46-110-750 y 3DSC6-45-48-750 son casi gemelas, y toda la diferencia es lo que toca el agua. Esa diferencia es el seguro contra la corrosión más barato del catálogo. Segundo, las máquinas de seis y ocho pulgadas no son solo más grandes: son una plataforma eléctrica distinta (trifásica AC380 / DC520, gobernada por controlador), así que los esquemas salobres muy grandes cambian la conversación de paneles y controlador, no solo la de la bomba.

Si tu análisis de agua cae en la banda de salinidad moderada y el pozo es profundo, preselecciona desde 4DSC7.5-100-110-1500 hacia arriba; si es un acuífero somero y ligeramente salino, los modelos 3DSC y 4DSC de 400 a 750 W cubren la mayoría de las fincas. Pide el certificado de material de las piezas mojadas junto con tu consulta —es una petición normal en agua salada, y la respondemos con la propia documentación de la bomba.

La aritmética de dimensionado de principio a fin: trigo con agua de 2.5 dS/m

Aquí está el cálculo completo para una hectárea de trigo regada desde una perforación moderadamente mineralizada, porque cada número de abajo es comprobable:

• Análisis de agua: ECw = 2.5 dS/m (unos 1,600 mg/L de TDS —«ligeramente salina» en la escala del USGS)
• Cultivo: trigo, umbral ECe = 6.0 dS/m
• Requerimiento de lavado: LR = 2.5 / (5 x 6.0 - 2.5) = 2.5 / 27.5 = 9.1%
• Demanda del cultivo en el mes pico: 6.5 mm/día = 65 m3/día
• Demanda bruta con el impuesto de sal: 65 x 1.091 = 70.9 m3/día
• Sol efectivo: 5.5 horas pico de sol/día → caudal de diseño = 70.9 / 5.5 = 12.9 m3/h
• Se añade la altura: nivel dinámico 30 m, tanque en una loma a +8 m, rozamiento de tubería 4 m → altura manométrica total 42 m

El punto de trabajo es 12.9 m3/h a 42 m. En la escalera, la 4DSC16-70-110-1500 (1500 W, 16 m3/h de caudal máximo, 70 m de altura máxima, salida de 2 pulgadas) lo carga con margen en la mano: a un punto de trabajo de 42 m la bomba corre bien dentro de su curva, así que el caudal que pidió el impuesto de sal está ahí en las peores semanas del año, no solo en las medias. Una máquina de 750 W con los mismos 42 m de altura daría como mucho 6-9 m3/h en esa curva y dejaría el campo corto.

Fíjate en qué decidió el modelo: no la altura —42 m es fácil en la escalera— sino el impuesto de sal de 5.9 m3/día. Sin él, el mismo campo habría preseleccionado la fila de 750 W. Por eso la comprobación de lavado corre antes del conteo de paneles: la sal te mueve a través de la escalera, y el arreglo sigue a la bomba, al estándar de 1.2-1.3 veces la potencia de panel por potencia de bomba, una sola vez.

Mezcla, instalación somera y lavado cíclico: hacer que el agua difícil sea más barata de bombear

Tres palancas reducen la carga de sal antes de que una bomba más grande entre en la conversación:

Mezcla. Mezclar agua salada y dulce cambia la aritmética linealmente, y partir por la mitad gana a la heroicidad. Trigo con agua directa de 5.0 dS/m paga LR = 5.0 / (30 - 5.0) = 20%. Mezcla esa agua al cincuenta por ciento con agua de lluvia de tanque de 0.5 dS/m y la mezcla es de 2.75 dS/m: LR = 2.75 / (30 - 2.75) = 10.1%. La mitad del impuesto de sal, desde lluvia almacenada y una tee. Para cultivos sensibles, la mezcla suele ser la diferencia entre un LR imposible y uno rutinario.

Instalación somera y captación de la lente dulce. En un acuífero estratificado, cada metro de profundidad de bomba compra sal. Colocar la toma justo por debajo del nivel dinámico, con la rejilla/entubado filtrante en la banda más dulce, es una decisión de diseño que no cuesta nada en la instalación y paga cada día de bombeo. Lo que hay que vigilar es el abatimiento: la lógica 40:1 dice que el bombeo agresivo tira de la interfaz hacia arriba hacia la toma, así que un servicio modesto y constante vence a un esprint de caudal máximo en estos pozos.

Lavado cíclico. La práctica de la FAO señala que el lavado no tiene que montar sobre cada riego: las sales se acumulan a lo largo de las temporadas, y una aplicación pesada de lavado cuando el agua abunda —antes de la temporada, o tras las lluvias— puede resetear el suelo. Para un sistema solar esto importa porque el lavado y la demanda del cultivo alcanzan su pico juntos en los meses calurosos; empujar parte del volumen de lavado hacia la temporada de hombros aplana el pico diario y a menudo baja la bomba una fila en la escalera.

Ninguna de estas tres cambia la descripción del trabajo de la bomba. Las tres cambian qué fila de la escalera es la fila correcta —y en agua salada, la fila que compras es la factura de agua que pagas para siempre.

Lo que nunca cambia: el lado solar sigue siendo estándar

El agua salobre grava el presupuesto de agua y los materiales, pero no toca las reglas de diseño solar. Son las mismas que en cualquier otro lugar de este sitio:

• Potencia de panel de 1.2-1.3 veces la potencia de la bomba, igualada a la ventana VOC del controlador —la aritmética de la guía de dimensionado y de la guía de altura manométrica se aplica sin cambios.
• Almacena agua, no electricidad: un tanque sigue siendo más barato por kilovatio-hora-equivalente almacenado que las baterías, y el agua de lavado es almacenable por definición.
• La protección contra el funcionamiento en seco importa más aquí que en otros lugares: un pozo salado sobrebombeado hace dos tipos de daño a la vez, a la interfaz del acuífero y a la bomba que se sobrecalienta sin agua.

Si el agua está destinada a beberse en lugar de regar, el cuadro se invierte: la bomba se convierte en la etapa de alimentación de un pequeño tren de ósmosis inversa solar, y los flujos de rechazo de 30-70 por ciento significan que la bomba debe mover de una vez y media a tres veces la demanda de bebida. La guía de agua potable cubre el lado del tratamiento; dimensiona la bomba para la cifra del agua bruta, no la del agua de grifo.

La decisión, por orden

1. Mide la CE y el TDS —un medidor de CE y, para el agua de riego, un panel de laboratorio que incluya el SAR. Prueba al final de la temporada seca, cuando el número es el peor.
2. Empareja la explotación con el agua: primero los umbrales de cultivos y los límites del ganado, la maquinaria después.
3. Calcula el requerimiento de lavado: LR = ECw / (5 x ECe - ECw), y conviértelo a metros cúbicos extra por día.
4. Comprueba la estratificación: pregunta si la salinidad sube con la profundidad en tu acuífero, y fija la profundidad de la rejilla/entubado filtrante y de la bomba en consecuencia.
5. Elige la fila de materiales antes que la fila de potencia: escalera de inoxidable para cualquier cosa más allá de agua poco mineralizada.
6. Dimensiona la bomba con la ET más el impuesto de sal a tu altura manométrica total, y después sigue con el conteo de paneles y el controlador.

Hecho en ese orden, el agua salada es una restricción de diseño, no una sentencia de muerte: el pozo da lo que da, el cultivo o el hato se empareja con el agua, y la bomba —probablemente una 4DSC con internos de inoxidable— eleva exactamente el número que pidió la aritmética. Envíame tu análisis de agua (CE o TDS), el cultivo o los animales, la profundidad al agua y la altura del tanque, y te devolveré el número de lavado, un modelo y un conteo de paneles dimensionados para tu sal, no solo para tu altura.

¿Bombeas agua salada? Envíame tu lectura de CE o TDS, el cultivo o el ganado, la profundidad al agua y la altura del tanque por WhatsApp y te devolveré el requerimiento de lavado en m3/día extra, un modelo de la escalera de inoxidable y un conteo de paneles a juego. Para el lado del tratamiento, empieza por la guía de agua potable, y para la ubicación de la bomba en pozos estratificados lee la guía de prueba de caudal de pozo.