rev ciencia 7-1 - unca

Evaluación de la Calidad de Aguas para Riego de la Cuenca del Río Calera, Tucumán, Argentina

(1) (2) (2)Rodríguez, Mónica ; D’Urso, Carlos ; Rodríguez, Graciela ; (1)

Sales, Adriana

1: Fac.de Bioqca, Qca y Fcia. UNT. Ayacucho 471. S.M. de Tucumán (CP

4000), Argentina. E-mail: [email protected]

2: Fac. de Ciencias Naturales. UNT. S. M. de Tucumán (CP 4000),

Argentina.

Evaluation of the Water Quality for Watering of the Calera

River Basin in Tucuman, Argentina

The aim of this work is to evaluate water quality control for agricultural

use of Calera river basin aquifers, in Tucumán NE, Argentina. A physi-

cochemical analysis of well-water samples from selected locations was

carried out. The results obtained were used for the calculation of

different estimators of water aptitude for watering and there were

displayed in several diagrams. We concluded that the waters analized

are apt for plants resistant to salinity and in grounds with a very good

drainage.

Key words: Water quality; Watering; Calera river, Tucumán.

Abstract

— Ciencia, Vol. 3, Nº 7, Diciembre 2008. Página 15 —

Resumen

El objetivo del presente trabajo es evaluar la calidad del agua para uso

agrícola, de acuíferos pertenecientes a la cuenca del río Calera en el

noreste de la provincia de Tucumán, Argentina. Se realizó el análisis

físico y químico de muestras de agua de pozos de distintos puntos del

área. Los resultados obtenidos se usaron para el cálculo de diferentes

estimadores de la aptitud del agua para riego y se volcaron en diversos

diagramas. Se concluyó que las aguas son aptas para plantas que sean

resistentes a la salinidad y en suelos con muy buen drenaje.

Palabras clave: Calidad de agua; Riego; Río Calera; Tucumán.


Rodríguez, M.; D’Urso, C.; Rodríguez, G.; Sales, A. : Evaluación de la Calidad de Aguas para Riego de la Cuenca del Río Calera, Tucumán, Argentina

Introducción

La cuenca del río Calera se

desarrolla en el extremo noreste de la

provincia de Tucumán abarcando

una superficie aproximada de 460 2

km , con un aporte anual de 1.462 3

m /seg. La región se encuentra en el

ambiente hidrogeológico de la llanu-

ra oriental tucumana, limitada al

norte con las sierras de Medina y La

Ramada, al Este con el Espolón de

Tacanas (Tineo, A.; Fernández, R.;

Guerrero, C. y De la Vega, E., 1984), el

Oeste con la sierra del Aconquija y al

Sur con la desembocadura del río

Calera en el río Salí.

En esta zona se encuentra un

importante asentamiento humano,

dedicado casi exclusivamente a la

explotación agrícola-ganadera. Los

cultivos más regados son la caña de

azúcar y los citrus, de gran impacto

económico regional. Como el abasteci-

miento de agua superficial está seve-

ramente limitado debido a los bajos

módulos del río Calera y sus afluen-

tes, el recurso subterráneo constituye

una alternativa importante.

La cuenca hidrográfica del río

Calera se origina en los Bordos de La

Lechuzita a 1.660 m sn m, entre el

faldeo oriental de la sierra de Medina

y el occidental de la sierra del

Nogalito, con rumbo aproximado

Norte-Sur, con el nombre de río

Medina. Recibe el nombre de río

Calera al norte de la localidad de El

Sunchal. Tiene un trazado meridio-

nal y constituye un típico río de mon-

taña, con un valle angosto y profun-3

do. Su módulo es de 0,640 m /seg y su

caudal promedio en época de mínima

totaliza 300 l/seg. El río Calera es el

único afluente de la margen izquierda

del río Salí, circula entre la sierra de

La Ramada al Oeste y la sierra de

Medina al Este (Fig. 1).

Las precipitaciones y la geología

son dos componentes del entorno

geográfico que desempeñan un papel

primordial en la generación de los

recursos de aguas subterráneas en la

región. La recarga de los acuíferos se

ubica en el extremo austral de las

sierras de La Ramada y Medina donde

se encuentran los niveles permeables

que permiten la infiltración del agua

precipitada en la cuenca y el agua

aportada por los ríos y arroyos.

La dirección del flujo subterrá-

neo coincide con la pendiente regio-

nal del terreno, siendo su dirección

predominante Noroeste-Sudeste.

En la región se pudo diferenciar

tres tipos de acuíferos con caracterís-

ticas bien definidas. El acuífero libre

o freático, originado principalmente

por el relleno del cauce del río Calera y

de las terrazas fluviales que este

forma que está constituido por gravas

con cantos de rocas metamórficas y

arena rosada cuarzosa. El acuífero

semiconfinado (secuencia superior),

está formado por gravas con cantos

de rocas metamórficas y cuarzo

subordinados, arenas líticas e inter-

calaciones de limos y arcillas pardas.

El acuífero semiconfinado (secuencia





Figura Nº 1. Mapa de Ubicación y Geológico de la Cuenca del Río Calera, Tucumán, Argentina.

26 3 ’º 426º 34’65º 11’

4 5 ’6 º 2

26º 49’

65º 11’26º 49’

64º 52’

La Ramada

La Ramadade Abajo

Ca da deña Al oga ays r

ALDERETES

Luisiana

304

La Mar a t

Macomita

Taco Palta

500

Río S

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El Chañar

316R

oí Calera

305

l lE Suncha

N

Aº T

ranquitas

Co zu aLa r eluc

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LasPied asrit

El Espinillo

316

Aº A

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a oEl Nar nj

UBICACION DE LOS PUNTOS DE MUESTREO

450

Sie

rra

de M

edin

a

r a daSier a de La R ma

M1M3

M2M4

M5

M6

7MM8

1M 0M15

M16

M17

M11

1M 2M14

M13

M18

Ruta Provincial312

Localidad

Río o Arroyo

Camino secundario

Ciudad

Sistema Montañoso y Zonas de Lomadas

Paleocauce

Curva de Nivel450

Punto de MuestreoSuperficial

Punto de Muestreo Nº

°28 82 °

°72 27°

26° °626°6

°66

°56

°56

CROQUIS DE UBICACION

°28 82 °

°72 27°

26° °626°6

°66

°56

°56

OR

ET

SE

LE

DO

GAI

TN

AS

OR

ET

SE

LE

DO

GAI

TN

AS

AC

RA

MAT

AC

0 10Km

20 03

°82 2 °8

72 ° 2 °7

°62 2 °6°66

6 °6

°56

°56

SA TL ASA TL A

iqu e sD e T rmande R o H d í o o

iqu e sD e T rmande R o H d í o o

R

oí saindeM

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D eiqur. lsD eG iD eiqur. lsD eG i

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SALTASALTA

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R

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T ANUCUMT ANUCUM

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R

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R

N I ELA U GS MD U M NU AT CE

N I ELA U GS MD U M NU AT CE

Esca a G áf cl r i a

0 1 2 m3 K

R E F E R E N C I A S

inferior) está constituido por arenas

cuarzosas blanquecinas intercala-

dos con potentes paquetes limo

arcillosos rojizos.

El objetivo del presente trabajo

es evaluar la calidad del agua para

uso agrícola de los acuíferos freáticos

y semiconfinados de la Cuenca del Río

Calera mediante la evaluación de

parámetros físicos y químicos y el

cálculo de diferentes estimadores de

la aptitud del agua para el riego.

Material y Método

Se realizaron análisis físicos y

químicos de diecisiete muestras

seleccionadas en distintos puntos del

área, de las cuales doce corresponden

a pozos profundos (entre 80 m y 444

m), cuatro a pozos freáticos y se

incorporó a la red de monitoreo una

muestra de agua superficial del río

Calera. Las determinaciones realiza-

das sobre las aguas estudiadas inclu-

yeron los análisis químicos de las + + ++ ++ –

especies Na , K , Ca , Mg , Cl , – =

HCO , SO , sólidos totales, conduc-3 4

tividad y pH. Se usaron para el análi-

sis químico las técnicas normatiza-

das sugeridas en el APHA, AWWA y

WPCF, 1992. Para realizar la medi-

ción del pH de las muestras se usó la

técnica de potenciometría directa

usando un peachímetro Mettler Delta

320 con electrodo combinado de +

vidrio (método Nº 4500-H ). La con-

ductividad se midió en un conductí-

metro Tacussel CD 78 según método

Nº 2510 B. Los sólidos totales disuel-

tos se obtuvieron en base a los valores

de conductividad (método No 2510 A).

La investigación de cloruros se reali-

zó mediante el método argentométri-–

co (método No 4500-Cl B) y la de

sulfatos por el método turbidimétrico 2–

(método No 4500-SO E). La determi-4

nación de carbonatos y bicarbonatos

se realizó mediante una Volumetría

de Neutralización usando ácido

clorhídrico 0,01990 N como solución

valorante y la técnica de sucesión de

indicadores, fenolftaleína y verde de

bromo cresol, sugerida por Warder

(Rodier, 1981). Las determinaciones

de los constituyentes catiónicos

sodio y potasio se llevaron a cabo por

Fotometría de llama según métodos

normalizados (Nº 3500-Na D y 3500-

K D). El contenido de calcio y magne-

sio se obtuvo a través de un método

complexométrico usando EDTA y una

combinación de indicadores, NET y

murexida. (Rodier, 1981).

Los resultados obtenidos permi-

tieron clasificar las aguas según

diferentes estimadores de la aptitud

del agua para riego: 1) Conductividad

Eléctrica, 2) Salinidad Efectiva; 3)

Salinidad Potencial, 4) Relación de

Adsorción de Sodio, 5) Porciento de

Sodio Posible.

A continuación se definen los

estimadores utilizados y la clasifica-

ción correspondiente a cada uno de

ellos:



1) La conductividad eléctrica

(CE) es un índice de la concentración

total de sales disueltas en un agua

dada. Se puede utilizar el valor de la

CE del agua como parámetro de

clasificación (Pizarro, 1978) según se

indica en la tabla 1.

2) La salinidad efectiva (SE)

constituye una estimación más real

de peligro. Representa las sales

solubles del agua de riego al pasar a

formar parte del agua del suelo, pues

toma en cuenta la precipitación

ulterior de las sales menos solubles:

carbonato de calcio y magnesio y

sulfato de calcio. Se pueden usar

diferentes expresiones para el cálcu-

lo según corresponda.2+

SE = Suma de Cationes – Ca ;

2+ 2– – 2–si Ca < (CO + HCO + SO ) 3 3 4

2+ 2– – y Ca2 > (CO + HCO )3 3

2+ 2+SE = Suma de Cationes – (Ca + Mg );

2+ 2– –si Ca < (CO + HCOO ) 3 3

2+ 2+ 2– – y Ca + Mg < (CO + HCO )3 3

Las concentraciones de los

cationes y aniones van expresadas en

meq/l.

3) La salinidad potencial (SP)

es un índice para estimar el peligro de

las sales que quedan en solución a

bajos niveles de humedad. Es uno de

los mejores estimadores del efecto de

las sales sobre las plantas.– 2–

SP = [Cl ] + ½ [SO ] 4

–[Cl ] = Concentración de cloruros en

meq/l2–

[SO ] = Concentración de sulfatos 4

en meq/l



Clasificación CE 25ºC (umhos/cm)

C.1. Baja salinidad 0 - 250

C.2. Salinidad media 250 - 750

C.3. Altamente salina 750 - 2250

C.4. Muy altamente salina 2250 - 5000

Tabla 1. Clasificación de aguas para riego según su CE.


En la tabla 2 se indica la clasifi-

cación de las aguas para riego según

su SE o por su SP.

4) La relación de adsorción de

sodio (RAS) es un índice efectivo del

peligro potencial de un agua en equi-

librio con el suelo. Sin embargo,

muchos otros factores pueden

influenciar el equilibrio mencionado

y hacer variar la relación.

Cuando las aguas de riego con-

tienen cantidades considerables de

sodio en solución, este se acumula

paulatinamente en el suelo y como

consecuencia, el suelo se deflocula y

pierde su estructura. Debido a ésto,

la permeabilidad del suelo al agua y

aire disminuye, se favorece la forma-

ción de costras, todo lo cual afecta o

impide el desarrollo normal de los

cultivos. + 2+ 2+ 1/2

RAS = [Na ]/([Ca ] + [Mg ])

+[Na ] = Concentración de sodio en

meq/l2+

[Ca ] = Concentración de calcio en

meq/l2+

[Mg ] = Concentración de magnesio

en meq/l

En la tabla 3 se muestra la clasi-

ficación de las aguas para riego según

su RAS.


Tabla 2. Clasificación de aguas para riego según su SE o por su SP.

Buena Menos de 3

Condicionada 3 - 15

No recomendable Mayores de 15

C l a s e Salinidad efectiva o Salinidad potencial(meq/l)

Tabla 3. Clasificación de aguas para riego según su RAS.

Clasificación

S.1. Bajo en sodio 0 - 10 0 6

S.2. Media en sodio 10 - 18 6 - 12

C.3. Alta en sodio 18 - 26 12 - 18

C.4. Muy alta en sodio > 26 > 18

RAS

CE = 100 mmhos/cmm CE = 750 mmhos/cmm


5) El porciento de sodio posible

(PSP) es la cantidad de Na que resulta-

ría una vez precipitados los carbona-

tos de calcio y magnesio y el sulfato de

calcio los cuales al precipitarse

aumentan relativamente lo propor-

ción de sodio sobre los demás catio-

nes. Se basa en la siguiente ecuación. +

PSP = ([Na ]/SE) x 100

+[Na ] = Concentración de sodio en

meq/l

SE = Salinidad efectiva.

En la tabla 4 se muestra la clasi-

ficación de las aguas para riego según

su PSP.

Mediante el empleo del diagrama de

Piper Hill Langelier, los cationes y anio-

nes mayoritarios (calcio, sodio, magne-

sio, bicarbonato, cloruro y sulfato),

permitieron clasificar el tipo de agua y su

estado evolutivo. De esta manera, se

detectaron diferentes tipos de aguas

como se observa en la figura 2.

También utilizando el Diagrama

de Wilcox se determinó la aptitud de

agua para riego. Se clasificaron las

aguas en tipos que presentan un alto

o bajo riesgo para la salinización o

alcalización del suelo en base a los

parámetros "conductividad eléctri-

ca" e "índice de adsorción de sodio"

(figura 3).


Condición del suelo PSP Clasificación

1. Cualquiera.

2. Suelos orgánicos o de

textura ligera.

3. Suelos minerales o de

textura medias o

pesadas, con menos

de 4 % de CaCO + 3

MgCO . 3

Menor a 50%

Mayor a 50 %, con menos

de 10 meq/l de sodio

Mayor 50 %, con más de

10 meq/l de sodio

Buena para riego

Buena para riego

Peligro de sodificación.

Tabla 4. Clasificación de aguas para riego según su PSP.

Figura Nº 2. Diagrama de representación de los análisis correspondientes a las aguas de los pozos para determinar sus facies químicas.

Diagrama de Piper Hi l l Langel ier

CLASIFICACION Y EVOLUCIÓN DEL AGUA1- Sulfatadas y/o cloruradas cálcicas y/o magnésicas: M1, M3, M7, M8, M10, M183- Cloruradas y/o sulfatadas sódicas: M2, M4, M5, M11, M12, M13, M14, M154- Bicarbonatadas sódicas: M6, M16 y M17

Total Sólidos Disueltos

(Partes por millón)

0 1.0

00

2.0

00 3

.000

4.0

00

5.0

00

Muestras de Aguas Superficiales y Subterráneas

REFERENCIAS1- Sulfatada y/o clorurada cálcicas y/o magnésicas2- Bicarbonatadas cálcicas y/omagnésicas3- Cloruradas y/o sulfatadas sódicas4- Bicarbonatadas sódicas5- Tipo magnésicas

6- Tipo cálcicas7- Tipo sódicas8- Tipo sulfatadas9- Tipo bicarbonatadas10- Tipo cloruradas

ANIONES

M16

0 20 40 60 80 1000

–Cl

100 100

8080

60++ ++

Ca + Mg= –

SO + Cl4

= –CO + HCO3 3

40

20

0

40

20

0

0 0

40

20

40

6060

8080

100

601

2 3

4

M18

M8M7M10

M1M3

M14

M16

M6

M15 M4M13M17

M12 M5

M2

M11

5

7M17

M10

M4

M8M7

M15

M6M14M12

M11M5

M13M1

M2M3

M18

20100

80

60

40

20

8

9 10

=SO 4

M2

CATIONES

+ +Na + K

40

++Mg

++Mg

100

80

60

40

20

0

0

100 80 60 20

6

M7

M14

M11M5M6

M1M3

M8

M12

M13M17

M16

M4

M10M18

M15




Figura Nº 3. Diagrama de representación de los análisis químicos correspon-dientes a las aguas superficiales y subterráneas en los distintos puntos de

muestreo para determinar su aptitud para riego.

Diagrama de Wilcox

Clasificación

Clase Peligrosidad SalinaPeligrosidad Sodica

AptitudMuestra Nº

C3 S1M1, M2, M10 y M18 III Buena a Regular

M5, M6, M7, M8, M10, M12, M13, M14, M15,

M16, M17

C3 S2Buena a RegularIII

C3 S3M4 y M11 III Buena a Regular

PELIGRODE SODIO

Muy AltoAltoMedio

CONDUCTIVIDAD (micromhos/cm a 25º C)

Peligro de Salinidad

Baja

MuyAlto

S4

100 500 1000 5000

30

20

10

2250750250100

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

R

A

S

Alto

S3

Medio

S2

BajoS1

C1 C2 C3 C4

M8M7

M15M6

M14M12

M11

M5

M13

M1

M2

M3

M18

M4

M16

M17

M10

ReferenciasSuperficial (Dique El Sunchal) Freático Semiconfinado



Resultados y Discusión

Los resultados obtenidos del

procesamiento de los datos corres-

pondientes a los análisis realizados

en las muestras de agua se muestran

en la tabla 5. En primer lugar se

indican los valores obtenidos de pH,

que aunque no es una determinación

de importancia en la evaluación de la

calidad de aguas para riego, se consi-

dera la existencia de un rango nor-

mal de pH entre 6,5 y 8,4. Todas las

muestras caen dentro de este ámbito

normal.


Tabla 5. Análisis fisicoquímicos de las muestras de aguas subterráneas y superficiales.

1 2 3CE: conductividad eléctrica; SE: salinidad efectiva; SP:salinidad poten-

4 5cial; RAS:razón de adsorción de sodio; PSP:porcentaje de sodio posible;

6Na: concentración de sodio en meq/l.

1 7,49 1017 9,7 4,03 3,17 72,5 7

2 7,66 1067 9,1 4,28 5,11 98,9 9

3 7,71 1074 8,1 4,68 4,04 98,8 8

4 7,90 1418 18,1 6,14 13,04 99,4 18

5 7,94 1204 13,1 5,24 8,67 99,2 13

6 7,98 801 9,1 2,52 7,50 98,9 9

7 7,29 1940 16,8 10,34 5,97 95,3 16

8 7,19 1686 16,0 9,38 4,85 81,1 13

10 7,48 1067 9,1 4,12 2,74 65,9 6

11 7,84 1348 19,9 7,56 11,31 95,3 19

12 7,61 1141 12,2 3,90 6,98 98,4 12

13 8,26 854 8,1 3,42 5,88 98,8 8

14 7,95 1248 12,2 5,88 6,52 98,4 12

15 8,20 997 11,1 3,99 8,80 99,1 11

16 8,44 998 12,2 2,02 10,62 98,4 12

17 7,71 1101 10,2 3,76 5,49 98,0 10

18 8,29 797 5,1 3,54 1,43 58,6 3

Muestra pH1

CE2

SE3

SP4

RAS5

PSP6

Na


También se observa en la tabla 5

valores de conductividad eléctrica

(CE) entre 797 y 1940 mmhos/cm,

quedando dentro del grupo C.3 en la

clasificación correspondiente, lo que

corresponde a un agua de caracterís-

tica “altamente salina”. Los valores

de salinidad efectiva (SE) varían entre

5,1 y 19,9 meq/l, y los de salinidad

potencial (SP) entre 2,02 y 10,34

meq/l; la mayoría de las muestras

tienen valores que corresponden a la

c las i f icación de “condic ionada”

(entre 3 y 15 meq/l) según este pará-

metro. La relación de adsorción de

sodio (RAS) arroja valores entre 1,43 y

13,05, cayendo la mayoría en el rango

de valores entre “bajo” y “medio”,

quedando solamente una muestra

con contenido “alto en sodio”. El

porcentaje de sodio posible (PSP),

presenta valores entre 65,9 % y 99,4

%. En todos los casos el PSP supera al

50 % lo que indicaría condiciones

desfavorables para riego. Sin embar-

go, en siete muestras de pozo (M: 1, 2,

3, 6, 10, 13 y 17) y una superficial (río

Calera - M18) se encontraron concen-

traciones de sodio menores a 10

meq/l lo que permitiría clasificarlas

como “buenas” para el riego en rela-

ción con este índice. El resto, presen-

ta “peligro de sodificación”.

Según el Diagrama de Piper

(figura 2) la mayoría de las aguas se

definen como cloruradas y/o sulfata-

das sódicas y sulfatadas y/o clorura-

das cálcicas y/o magnésicas.

Sobre la base de la clasificación

según el diagrama de Wilcox (figura 3)

la mayoría de las muestras caen en el

grupo C3S2 correspondiente a una

aptitud de Buena a Regular.

Tanto en los acuíferos freáticos

como en los semiconfinados existe

una gran dispersión de los iones

principales y de los valores de con-

ductividad, debido a que regional-

mente existen varias fuentes que los

aportan.

Los depósitos evaporíticos que

se encuentran intercalados en las

arcilitas del terciario, aportan sulfa-

to y calcio a las aguas subterráneas

que circulan por este sector, mien-

tras que las salmueras presentes en

la zona de El Timbó aportan el cloro y

el sodio.

Los bicarbonatos presentes en

las aguas subterráneas provendrían

de la infitración del agua de lluvia en

sedimentos loésicos que coronan a

los depósitos del cuaternario y de las

calizas del terciario.

La muestra de agua superficial

del río Calera se la puede clasificar

como sulfatada cálcica y su elevado

contenido de sulfato se debe a la

presencia de yeso presente en los

sedimentos del Terciario.



en la región central de la zona y en

algunas áreas del piedemonte por la

presencia de depósitos evaporíticos.

Los índices y diagramas analiza-

dos muestran que las aguas en gene-

ral poseen un elevado contenido de

iones totales y elevado a regular

contenido de iones sodio, en base a

ello se puede concluir que son aguas

aptas sólo para riego de plantas que

sean resistentes a la salinidad y en

suelos con muy buen drenaje.

En una etapa posterior se

realizará el control de las concen-

traciones de metales pesados que

por su toxicidad pueden limitar la

calidad del agua para riego o consu-

mo humano.

Agradecimientos

Los autores agradecen al Dr.

José P. López, director del Proyecto

G314-CIUNT “Estudios Petrológicos,

Geoquímicos y Estructurales en las

Fajas de Cizalla de la Sierra de

Velazco, Provincia de La Rioja.

Imp l i c anc i a s en l a Evo luc i ón

Geotectónicas Regional”.

Conclusiones

La calidad del agua para riego

está íntimamente ligada al contenido

total y al tipo de iones presentes en

ellas. La alta concentración de sales

en la zona radical reduce la disponibi-

lidad de agua para las plantas por

aumento del potencial osmótico, así

el peligro de sodificación en el suelo

está relacionado con la acumulación

de Na intercambiable en el suelo lo

cual produce un deterioro de la per-

meabilidad y estructura.

En las muestra analizadas se

observa que la calidad química de los

acuíferos (Freáticos y Semicon-

finados) y su evolución depende en

gran medida de las reacciones que

experimenta el agua subterránea con

las formaciones geológicas que atra-

viesan. Así por ejemplo las aguas que

circulan por sedimentos del terciario

con yeso se clasifican como sulfata-

das cálcicas. (río Calera: M18).

Como regla general, se estable-

ció que las aguas bicarbonatadas

(aguas jóvenes con poca circulación)

se ubican principalmente en el piede-

monte de las sierras y las sulfatadas


Bibliografía

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Pizarro, F., 1978. Drenaje agrícola y recupera-ción de suelos salinos. Agrícola Española, Madrid. p. 521.

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