CAP XVI - Drenaje

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EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 343 
El drenaje artificial del suelo 
 
CAPÍTULO XVI. EL DRENAJE ARTIFICIAL DEL SUELO1 
 
“Los relictos de sistemas de riego abandonados, en áreas salinas y alcalinas del Cercano Oriente y en el 
desierto de Sahara, indican que la carencia de drenaje desembocó en la ruina económica de esas áreas. 
En algunos casos esa carencia probablemente contribuyó a la destrucción de civilizaciones que florecieron 
en tiempos remotos”. (Thorne, 1951). 
 
 
1. DEFINICIONES E INTRODUCCION 
1.a. DRENAJE 
 
Es remover el agua superflua del suelo. Si el exceso satura los espacios de macroporos del suelo, el 
proceso natural o artificial para removerla se denomina "Drenaje". Si se encuentra principalmente 
sobre el suelo, el proceso para eliminarla se llama "Drenaje superficial" más comúnmente conocido 
como "Desagüe". Las preferencias son destinar "drenaje" para el caso del agua en el subsuelo y 
"desagüe" para el superficial. Corresponde el término "Drenaje artificial" cuando la eliminación del 
exceso en el suelo la realiza el hombre por medio de zanjas, canales, tuberías o bombeo (Richards, 
1952), también puede ser llamado "Facilidad de Drenaje” (Reeve, 1953). Se entiende por "Drenaje 
Zonal" o “Capacidad Natural de Drenaje” al sistema natural con que es evacuada el agua superficial o 
subterránea de una amplia zona (estudios en escalas menores), en contraposición de "Drenaje 
parcelario" que se asigna a una propiedad o zona reducida. "Drenaje Interno" se refiere a las 
propiedades de un suelo que facilitan la remoción del agua por un flujo descendente y aún horizontal. 
Esta denominación se emplea en las clasificaciones por aptitud agrícola de los suelos, en referencia a la 
presencia de una freática alta o a vestigios de ella (gleyzados, moteados y otros) y dificultades propias 
del perfil para la circulación del agua. 
 
1.b. HISTORIA 
 
El drenaje artificial es empleado por el hombre desde hace mucho tiempo. Herodoto (400 años a.C.) se 
refiere a su aplicación en el Valle del Nilo, en el antiguo Egipto. Catón, Plinio, Varrón y Virgilio 
comentan las obras realizadas por los romanos para sanear y recuperar suelos anegadizos en la 
península itálica. Virgilio en sus "Georgicas" describe las distintas formas de drenaje que empleaban. 
Los romanos conocían el saneamiento de tierras por medio de zanjas rellenadas con gravas o ramas y 
cubiertas nuevamente. Columela recomendaba que las zanjas tuvieran por lo menos 0,90 m de 
profundidad y las describió tan claramente que hace presentir las modernas teorías sobre el drenaje. 
 
Los persas poseen hoy sistemas eficaces de drenaje, aunque hayan olvidado la manera de cómo los 
construyeron hace cientos de años. 
 
Es recién en el Renacimiento, alrededor del 1600, que Oliver de la Serre redescribió el avenamiento de 
los suelos y Walter Rhigh difundió esos conocimientos en Inglaterra. James Graham en 1830 recuperó 
tierras en Northumberland, Inglaterra, por medio de drenes entubados. Un antiguo experto en drenaje 
fue Jan Leeghwater (1575-1650) quien diseñó importantes trabajos de saneamiento en Alemania y 
Holanda. Poco después que J. Graham empleara un tipo de drenaje entubado (una teja curva, arriba 
de una plana) en 1810, en Estados Unidos John Johnston, de Geneva (Nueva York), aplicó cañerías de 
drenaje hechas con baldosas elaboradas a mano (1830) y en 1848 fueron avenadas con éxito 340 ha 
del Central Park de la ciudad de Nueva York. En 1843 John Read inventó una máquina para fabricar 
tubos de barro para drenaje. El desarrollo teórico de la ciencia del drenaje comenzó con Henry Darcy, 
en Francia, a mediados del siglo XIX (ley de Darcy, 1856). 
 
Las realizaciones más espectaculares de Europa son las obras del Fens en el Este de Inglaterra y la 
habilitación en Holanda de grandes superficies antes sumergidas por el mar. En Holanda estos trabajos 
comenzaron hace siglos y desde 1408 se aplicaron los molinos de viento para bombear el agua de 
drenaje. Hoy se cuentan en centenares de miles de hectáreas las ganadas al mar y cultivadas 
(conocidos como Polders). Son dignos de mención también, la recuperación de suelos por drenaje en 
las marismas del Pontino (Italia), y los proyectos de la Gironda y Forez (Francia). 
 
El arte del drenaje o avenamiento es aún poco aplicado en Argentina. Es incipiente la red de desagües 
superficiales en las provincias de Santa Fe, Chaco y Buenos Aires. Muchas ciudades poseen sistemas 
mas o menos perfeccionados de evacuación de las aguas pluviales, frecuentemente desarrollado sin un 
plan general. El drenaje de agua subterránea se realiza en escala insuficiente en los sistemas de riego 
 
1 Los autores agradecen la participación del Ing. Civ. Carlos Oppezzo, Profesor Titular de Hidrología Agrícola de la U. N. de la 
Pampa, en la revisión y la redacción de algunos temas de este Capítulo. 
 
344 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 El drenaje artificial del suelo 
de Mendoza, Neuquén, Río Negro, Buenos Aires (Delta, Pedro Luro y Villarino), La Pampa, Chubut, 
Jujuy (la empresa Ledesma realizó estudios y saneó grandes superficies por aplicación de drenes 
entubados por maquinarias y equipos laser) y Santiago del Estero, en general por medio de zanjas 
abiertas, empleándose poco el drenaje entubado y el bombeo de capas freáticas. Salta cuenta con un 
sistema de drenaje entubado en Colonia Santa Rosa que beneficia a unas 500 ha. 
 
1.c. PROPÓSITOS DEL DRENAJE 
 
Agronómicamente se propone proveer a las raíces vegetales, de la máxima posibilidad de desarrollo en 
el espacio y en el tiempo, mediante la eliminación del agua superflua que afecte al suelo explorable por 
ellas. Las dos grandes soluciones que se dispone son: el Drenaje Artificial y el Drenaje Superficial o 
Desagüe. 
 
No debe suponerse que la presencia de capa freática resulte siempre perjudicial. Ella se controlará 
para que no produzca el deterioro del suelo o perjuicio a los cultivos, pero debe considerarse como 
fuente de provisión de agua para las plantas. En Holanda la capa freática no salina proporciona gran 
parte del agua requerida por los cultivos. Hooghoudt (1952) observó, en suelos de texturas finas y 
medias, que en cultivos de trigo paulatinamente ascendían los rendimientos y seguían aumentando 
aún con la freática a más de 1,78 m de profundidad. En cambio, la papa logró los máximos con el nivel 
a 1,19 m. En el IIº Curso Nacional de Drenaje de Tierras Agrícolas de Perú (1969), se presentaron 
cifras que muestran lo anterior es decir, el efecto de la capa freática sobre los rendimientos en algunos 
cultivos (cuando no es salina y en un suelo arcilloso), como se observa en la Tabla XVI-1. 
 
Tabla XVI-1 
Efectos del Nivel Freático sobre el Rendimiento de Algunos Cultivos (en %) 
Profundidad de la freática en cm 
Cultivo 
Años de 
observ. 40 60 90 120 150 
Rendimiento 
normal, kg ha-1 
Cebada 5 58 80 89 95 100 4100 
Avena 5 49 74 85 99 100 5000 
Porotos 3 79 84 90 94 100 3100 
Remolacha 2 71 84 92 97 100 40.000 
Papa 1 90 100 95 92 96 26.000 
Arveja 4 50 90 100 100 100 2750 
Fuente: Dirección Agropecuaria (1986) 
 
Para las aguas freáticas salinas, como en Oregon E.E.U.U., se ha generalizado que las hortalizas 
requieren profundidades de freáticas de 1,80 a 2,40 m para que no se observen perjuicios por 
salinidad en los horizontes superiores del suelo, asfixia o enfermedades en las plantas. La capa freática 
fluctuante es siempre indeseable pues causa la muerte de raíces, especialmente las más activas. 
 
Por otra parte el desagüe superficial asegura para muchas tierras sus posibilidades de producir sin 
sufrir daños por erosión hídrica o enterramiento de suelos. 
 
1.d. BENEFICIOS DEL DRENAJE 
 
El drenaje superficial y el subterráneo producen beneficios que se engloban en: 
 
- Elimina el anegamiento y la consiguiente pérdida de semillas, fertilizantes y cosechas. 
- El drenaje seca antes los campos en primavera y más rápido después de laslluvias, haciendo 
posible un temprano cultivo y la pronta maduración de las cosechas. 
- Al eliminar el agua libre del suelo, permite un profundo arraigamiento de las plantas por la mayor 
disponibilidad de aire, lo que además facilita un mejor calentamiento del suelo. 
- Aumenta la disponibilidad de nutrientes, que de otro modo estarían fijados o en estados no 
aprovechables por las plantas. 
- Impide la salinización y sodificación del suelo y permite la rehabilitación de los salinos y sódicos. 
 
Proporciona beneficios adicionales referidos a la conservación de los caminos (estabilidad de los 
terraplenes de las calzadas), salud pública (menor propagación de insectos) y estabiliza al grupo 
humano rural al proporcionar cosechas regulares. 
 
Los suelos mal drenados muestran muchas propiedades negativas, incompatibles con buenos 
resultados en las cosechas. En general, ellas están referidas a la escasa cantidad de aire con Oxígeno, 
que se ubica en los macroporos cuando el suelo está en capacidad de campo. Kopecky (1927) 
relacionando la capacidad de aire con la textura (en realidad es función de la estructura) estableció 
que, aquellos suelos que tuvieran menos de 10 por ciento en volumen, necesitaban drenaje artificial. 
 
Los valores de Kopecky fueron luego confirmados en varias ocasiones, entre ellas, en Honduras: suelos 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 345 
El drenaje artificial del suelo 
de la misma planicie tenían iguales texturas, consistencia y fertilidad, produciendo uno de ellos buenas 
cosechas de banana y el otro no; la diferencia que se encontró es que el primero disponía de una 
capacidad de aire entre 8,1 % en las capas de 0 a 40 cm y de 5,9 % en la de 40 a 80 cm, mientras 
que en el segundo eran de sólo de 5,0 y 2,0 % en esas capas. Al llenarse los macroporos del suelo con 
agua se impide el movimiento del aire, y por lo tanto el intercambio gaseoso entre la atmósfera del 
suelo y la del aire. El Oxígeno contenido en los suelos húmedos es escaso, no sólo por las pequeñas 
cantidades disueltas en el agua (rápidamente consumido por las raíces), sino también por el 
extremadamente bajo rango de difusión de los gases a través de estos suelos (Tabla XVI-2). 
 
Las mencionadas propiedades negativas se reflejan con claridad en la Figura XVI-1, donde se ilustra la 
relación entre rendimientos de tomate y la profundidad de la capa freática, en Apolinario Saravia 
(Salta, 1994). 
 
Tabla XVI-2 
La Capacidad de Aire del Suelo y Necesidad de Drenaje 
TEXTURA DEL 
SUELO 
% de part. 
Menores de 
0,01 mm 
Porosidad 
al agua 
Porosidad 
total aire 
% 
Capacidad 
de aire % 
Necesidad 
de 
drenaje 
Arcilla compacta 86,7 47,6 48,0 0,4 sí 
Arcillo limosa 67,2 41,1 46,1 5,0 sí 
Arcillo limosa 53,4 33,9 40,7 6,8 sí 
Limo compacto 46,5 34,9 41,1 6,2 sí 
Arena muy fina 48,4 39,3 49,3 10,0 no 
Limo friable 42,6 37,l 49,3 12,2 no 
Areno limoso friable 39,6 34,6 49,5 14,9 no 
Fuente: Luthin (1966) 
 
Figura XVI-1 
Profundidad de Freática y Rendimientos de Tomate en Apolinario Saravia (Salta) 
 
Fuente: Villanueva, Chávez y Chalabe (1994) 
 
El intercambio gaseoso en los suelos con capa freática cercana a la superficie se limita a unos pocos 
centímetros de suelo, más abajo prácticamente el Oxígeno libre no existe. Cuando los macroporos del 
suelo se saturan con agua, el Oxígeno (de ella y del aire del suelo), desaparece en pocas horas. 
Cuando esto ocurre comienza la descomposición anaeróbica de la materia orgánica produciéndose 
metano (Inhibidor del crecimiento), compuestos metílicos y complejos aldehídicos. Las sustancias 
minerales pasan a formas reducidas. Se producen en pocos días concentraciones tóxicas de iones 
ferrosos y sulfurosos y después de Magnesio. Debido a que se encuentra menor descomposición de la 
materia orgánica, el Nitrógeno tiende a bloquearse con esos residuos orgánicos, por lo que la falta de 
este nutriente es un factor limitante para el crecimiento de las plantas en los suelos mal drenados. La 
mineralización completa del Nitrógeno decrece rápidamente luego de un período inicial de rápido 
incremento. El Fósforo se solubiliza y tiende a lixiviarse. 
 
La declinación de la transpiración de las plantas refleja la dificultad que tienen para extraer humedad 
del suelo saturado en agua. Esa dificultad está relacionada con el déficit de Oxígeno y el incremento de 
la concentración de anhídrido carbónico. Se manifiestan síntomas como amarillamiento, enrojecimiento 
y otros en las hojas que, en otras condiciones del suelo, indican un desequilibrio en la provisión de 
nutrientes. 
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 El drenaje artificial del suelo 
 
La vida microbiana se reduce notablemente y prosperan sólo organismos en general no beneficiosos y 
las enfermedades de las plantas se presentan acentuadamente. Existe una propagación intensa de 
malezas tolerantes a condiciones de humedad y sales excesivas. Finalmente el permanente 
humedecimiento del suelo favorece su compactación (menor capacidad de aire) por el pisoteo de 
animales o el paso de las máquinas agrícolas. 
 
A modo de comentario se menciona que los problemas de drenaje y de desagüe tienen orígenes y 
metodología de estudio poco semejantes. Ahora serán tratados los de drenaje. 
 
Asimismo, es conveniente aclarar que las situaciones de drenaje subterráneo que requieren solución 
serán estudiadas con minuciosidad y la más de las veces aplicando distintas alternativas y un criterio 
enraizado en la realidad evidente, que seleccione la solución óptima. Esta advertencia tiene como fin 
facilitar la consulta de textos especializados que, no siempre, advierten las grandes posibilidades de 
error que pueden cometerse al generalizar constantes hídricas del suelo, o del acuífero, que han sido 
conocidos por medio de ensayos puntuales. 
 
 
2. ORIGEN Y CAUSAS DEL EXCESO DE AGUA EN EL SUELO 
El origen, estudio y manejo de aguas superficiales de escorrentía serán tratados en los capítulos 
referidos a escurrimiento en cuencas pequeñas y erosión hídrica. Ahora la referencia será 
exclusivamente para explicar la presencia de capas freáticas o artesianas en un lugar determinado. El 
exceso de agua en el suelo proviene de: 
 
- Requerimientos de lixiviación de sales en la parcela irrigada. Si eso sucede en los sectores altos 
del sistema de riego con seguridad se presentarán fenómenos de elevación de la capa freática en 
los sectores bajos. 
 
- Más aún, en sistemas de riego con baja eficiencia, generalmente llanos y condiciones naturales de 
drenaje deficientes, el fenómeno se presentará luego de desarrollado el riego. Berend y Rodríguez 
Diez (1972), determinaron altos valores de ascenso freático en el sistema de riego de la isla de 
Choele Choel, Río Negro, donde en 1954 el nivel freático generalizado era de unos 4,0 m de 
profundidad y luego de poner unas 11.000 ha. bajo riego, en el área regada la profundidad 
freática alcanzó (Noviembre de 1972) un promedio de menos de 1,5 m. 
 
- En ciertos casos el agua en exceso puede provenir de afloramientos desde capas artesianas, o 
naturalmente también, debido a las pendientes hidráulicas generadas desde áreas de fuertes 
precipitaciones situadas más altas topográficamente. 
 
- En zonas bajas, suele originarse por los aportes laterales o desbordamientos de ríos o arroyos que 
suministran mas agua por inundación de la que naturalmente puede salir del sistema, produciendo 
un balance hídrico positivo. También por las pérdidas desde canales primarios, secundarios y 
acequias a los que se suman los aportes de agua subterránea influente desde los ríos. 
 
2.a. DINÁMICA DEL AGUA EN EL SUELO 
 
El movimiento del agua en el suelo ocurre en dos medios: En suelos no saturados y en suelos 
saturados. En el primer caso se advierten los fenómenos de ascenso capilar o flujo capilar, y la 
infiltración. 
 
2.a.1. Ascenso Capilar (Capilaridad) desde la Capa Freática 
Sucede bajo gradientes hidráulicos que se desarrollan en el suelo. Este flujo estádefinido por la ley de 
Poiseuille, que se observa en la Figura XVI-2, y ocurre en suelos no saturados. 
 
Figura XVI-2 
Flujo Capilar desde la Capa Freática 
 
p2 
 p.R4 
Q = L 
8..L 
 
 
p1 
 
 
 = coeficiente de viscosidad, R = radio del poro p = presión 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 347 
El drenaje artificial del suelo 
 
El hecho de que ocurra este ascenso indica que la película de agua es continua en el suelo y que las 
presiones son transmitidas a través de ella. Sin embargo hay una importante diferencia entre el flujo 
capilar y el flujo debajo de la capa freática (suelo saturado). La diferencia estriba en las relaciones 
entre la presión capilar y la conductividad hidráulica. Para el flujo capilar la conductividad hidráulica es 
llamada conductividad capilar. Cuando la presión capilar crece la conductividad capilar decrece. Así es 
que a presiones capilares de 1/3 a 1/10 de atmósfera, la conductividad se hace cercana a 0. Esta 
presión capilar se corresponde con la existente en un suelo con humedad en capacidad de campo. 
 
La magnitud del movimiento capilar se observa, para distintas texturas de suelo en relación con la 
presión capilar, en la Tabla XVI-3. 
 
Tabla XVI-3 
Conductividad Capilar k de algunas Series de Suelos de Australia (según 
Talsma), en mm.día-1 
Presión 
Capilar h, 
en cm 
Yandera 
Franco 
Banne 
Arenoso 
Camarooka 
Arcillo limoso 
Cuppal 
Arcilloso 
Jondergan 
Franco arcilloso 
0 750 270 80,0 169,0 60,0 
10 350 95 29,5 32,0 18,0 
20 180 43,5 11,2 8,0 8,2 
40 64 16,3 3,4 2,5 2,6 
80 12,5 6,3 0,9 1,0 0,6 
150 1,5 2,7 0,2 0,4 0,2 
200 0,6 1,6 0,1 0,2 0,1 
Fuente: Luthin (1966) 
 
Se advierte en la Tabla XVI-3 que los suelos francos y aún los arenosos pueden suministrar agua 
desde la freática a una velocidad suficiente para abastecer normalmente las raíces, no así en los suelos 
pesados donde, por el pequeño diámetro de sus capilares, el flujo no alcanza volúmenes significativos. 
Por otra parte esos mayores caudales capilares que ofrecen los suelos livianos, se encuentran 
favorecidos por el mejor suministro de Oxígeno, dada su mayor capacidad de aire (ver los valores de 
Kopecky). Además debe tenerse en cuenta las alturas del ascenso capilar que se muestran en la Tabla 
XVI-4. 
 
2.a.2. Infiltración 
En este caso el movimiento del agua es influenciado por los distintos contenidos de humedad en el 
suelo. Se advierte, al bajar el agua, una línea-frente que separa al suelo mojado del seco, 
inmediatamente abajo de ella está la zona de transición, no saturada y con presiones capilares 
comúnmente de 25 cm. El rango o tasa de infiltración decrece continuamente con el tiempo hasta un 
valor casi constante. 
 
Kostiakov lo expresó así: I = a.tb donde: 
I = cantidad de agua que penetra en el suelo en mm o cm. 
t = tiempo, generalmente en minutos. 
a = representa la infiltración al tiempo 1. 
b = exponente negativo con valores entre 0 y -1. 
 
2.a.3. Movimiento en Suelos Saturados 
Para tratar asuntos de drenaje, el suelo resulta una colección de espacios porosos continuos y no 
continuos situadas en una matriz sólida. Esos poros tienen distintos tamaños. Algunos de ellos están 
conectados con otros poros y forman un conjunto que permite el flujo del agua y del aire. Asimismo 
ellos pueden estar bloqueados e impiden el movimiento de los fluidos. El movimiento del agua a través 
del suelo es realmente complicado. Afortunadamente Darcy (1856) propuso una ley empírica que 
describe el sistema general del movimiento del agua en el suelo saturado con agua: 
 
Q = K . i . A 
 
Donde: 
Q = volumen de agua en la unidad de tiempo (L3.t-1). 
i = gradiente o pendiente hidráulica (en metros sobre metros, adimensional). 
A = sección aparente (no real) por donde fluye el agua (L2), incluye la fase sólida del acuífero. 
K = conductividad hidráulica (L.T-1), no es constante pues varía con la temperatura del agua. 
 
Para establecer la velocidad aparente de flujo, la fórmula de Darcy se reordena así: 
Q 
= K.i = v (velocidad) 
A 
348 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 El drenaje artificial del suelo 
 
Esta Ley es válida para el flujo laminar del agua (no turbulento), esta situación, la turbulencia, no 
ocurre frecuentemente, por lo que la Ley de Darcy tiene una amplia aplicación para la resolución de 
problemas de drenaje, excepto en las soluciones basadas en el bombeo de pozos. 
 
Se define a la Conductividad Hidráulica K (L.T-1, m.seg-1), como el caudal Q que pasa por una sección 
A bajo un gradiente unitario; en efecto, si A = 1 e i = 1, resulta que Q = A.K.i = K. La K se pondera y 
clasifica en las Tablas XVI-6 XVI-6a. 
 
La Transmisibilidad T (L2.T-1, m2.día-1), en cambio resulta definida como el caudal Q que pasa por una 
sección de altura D y ancho unitario a, bajo un gradiente unitario. Si A = 1.D, e i = 1, entonces: Q = A 
. K . i = D.K = T. 
 
De tal manera, la transmisibilidad resulta el producto de K por el espesor del acuífero saturado D: 
distancia que separa el nivel freático del techo del hidroapoyo o barrera. 
 
La transmisibilidad adquiere singular importancia en los casos de bombeo de aguas freáticas o 
subterráneas, como se observa en la Figura XVI-3. En los casos presentados todas las condiciones son 
iguales (D, Q) pero T2>T1. En el caso 2, el radio de acción del pozo es significativamente mayor, con 
menor depresión y gasto de energía, y por lo tanto se requerirán menos perforaciones para beneficiar 
a una superficie dada. 
 
Figura XVI-3 
Efecto de las Distintas Transmisibilidad en el Bombeo de Pozos 
 
CASO 1 Área beneficiada CASO 2 
Q Q 
 Perforación Perforación 
Nivel freático dinámico 
 
 
 
 
 D (T1) D (T2) 
 
 
 
 
 
 
T2 > T1 
 
 Hidroapoyo 
 
 
 
 
3. PROPIEDADES DEL SUELO Y DE LA CAPA FREÁTICA 
INHERENTES AL DRENAJE 
Los principales factores y propiedades del suelo y de la zona que intervienen en los problemas de 
drenaje subterráneo son: 
 
3.a. REFERIDOS A LA CAPA FREÁTICA 
 
Para conocer las variaciones de los niveles freáticos a lo largo del tiempo, se trazan curvas isohipsas 
que son las líneas que unen lugares con igual cota o altura de la capa freática, referidas todas al nivel 
del mar u otro plano de comparación. Se trazan mediante registros de profundidades y cotas a lo largo 
del tiempo en una red freatimétrica, por ejemplo en forma quincenal y con observaciones 
prácticamente simultáneas. Representan iguales cargas hidráulicas para el agua (ver las Figuras XVI-4, 
XVI-6, XVI-8 y XVI-12). La altura de agua se expresa como cota del agua o cota-agua, a los fines de 
delinear los mapas. 
 
Mediante ellas es posible determinar la dirección general del flujo y localizar las áreas de aporte y de 
descarga de la capa freática. Cuando no existen condiciones de ingresos artesianos y los aportes 
superficiales se manifiestan uniformes, la presencia de isohipsas muy cerca unas de otras (fuerte 
pendiente) indica que existen barreras al movimiento horizontal o que el movimiento del agua es lento 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 349 
El drenaje artificial del suelo 
(baja conductividad hidráulica). Líneas isohipsas más separadas que las anteriores señalan lo contrario 
(alta conductividad), siempre que el caudal permanezca igual. 
 
En contraposición, cuando el caudal no permanece constante, isohipsas muy separadas indican un 
movimiento lento de la freática, "enlagunamientos internos como de los ríos meandrosos de llanura" 
(comunicación de Castilla Pérez a Rocca). 
 
En cambio las líneas isóbatas resultan las curvas que unen lugares con igual profundidad de niveles 
freáticos, desde la superficie del suelo, y su representación cartográfica posibilita la determinación de 
la situación y gravedad areal de los problemas de drenaje (ver las Figuras XVI-5, XVI-7, XVI-9, XVI-10 
y XVI-11). 
 
Es conveniente también confeccionar el mapa de mínimas cotas de los niveles (mínimas isohipsas) con 
el mínimonivel de freática registrado en cada punto a lo largo del tiempo, sin considerar el momento 
en que se producen. A pesar de que no representa el flujo en ningún momento determinado, permite 
en forma aproximada establecer el régimen permanente y básico del flujo, separando la recarga 
principal de la freática, de los efectos de filtraciones temporales (ver las Figuras XVI-4 de isla Colonia 
Chica). Sería el flujo correspondiente a casi un equilibrio ambiental natural, alejado de la intervención 
continuada del hombre, una vez inactivo el riego y su red, al mismo tiempo que actúa el drenaje 
artificial existente, todo en concordancia con las precipitaciones del lugar. 
 
Los mapas de isoincrementos; es decir, de las líneas que unen puntos que, en un determinado tiempo, 
han cambiado igual magnitud su nivel freático, posibilita siguiéndolos en forma secuencial, determinar 
las áreas de recarga temporales y el modo y dirección en que el agua freática recupera el equilibrio. 
 
 
3.a.1. La Capacidad Natural de Drenaje 
Es la facilidad que tiene una región o área grande para eliminar el exceso de agua en el suelo sin la 
intervención del hombre. Puede determinarse suponiendo la existencia de una red de drenaje en líneas 
paralelas a 2,00 metros de profundidad efectiva, con un espaciamiento variable, que tiene al 
hidroapoyo a 4,00 m de profundidad (ver la fórmula de Glover-Dum para calcular la separación de las 
líneas de drenes en Tema 7.c.4). 
 
Los gráficos que relacionan las fluctuaciones de nivel freático observadas en los freatímetros a través 
del tiempo, permiten conocer el máximo descenso de ese nivel entre dos observaciones seguidas (ver 
Tabla XVI-8 y Figura XVI-14). Este valor se aproxima a la Capacidad Natural de Drenaje del lugar, ya 
que en ese momento ideal, se supone que la recarga a la freática resulta prácticamente igual a cero 
(esta determinación requiere como mínimo observaciones cada mes o cada semana durante dos o más 
años). Con ese máximo descenso se calcula E2/K (ver la explicación de los símbolos en el Tema 7.c.4) 
y se la compara con el estimado para una conductividad hidráulica baja, de 0,24 m.día-1 (clasificada 
como moderadamente lenta), considerada como límite para determinar la construcción de drenes. Ese 
límite resulta igual a 1066, para ese K en la fórmula siguiente, siendo: 
 
 
E2 2Dt 
= Donde D = d + ½ y0. 
K P ln (4 y0/ y2) 
 
 
Ejemplo: Tomando los valores de la Figura XVI-14 (el hidroapoyo se supone a 4 m) y P = 0,18; d = 
2,00 m, y0 = 1,36 m, y2 = 0,70 m, D = 2,68 m (= 2,00 + 1,36/2) y t = 7 días. El dilema a resolver es 
establecer el E2/K pues tomando una conductividad hidráulica como límite de 0,24 m.día-1 
(moderadamente baja), para determinar la necesidad de drenaje artificial, se encuentra a 1066 como 
valor de E2/K para condiciones de una red de drenaje de dos metros de profundidad y con el 
hidroapoyo a 4 m de profundidad. En el caso de isla Colonia Chica, resulta: 
 
E2 2Dt E2 3,14162 x 2,68 x 7 9,7892 x 18,76 
= ; = = 
K P ln(4y0/ y2) K 0,18 x ln(4 x 1,36 / 3,1416 x 0,70) 0,18 x ln 2,4737 
 
 
= 183,6454 / 0,18 x ln 2,4737 = 183,6454 / 0,18 x 0,9057 = 202,77 m.día-1. 
 
3.a.2. El Balance Hídrico y Salino de la Zona 
Con tal cómputo se infiere la tendencia del fenómeno es decir, si la acumulación de sales es positiva o 
si ocurre un proceso de desalinización y si la capa freática aumentará o disminuirá sus niveles con el 
tiempo. Para resolverlo se determinan los aportes hídricos a la zona y sus contenidos de sales (riegos y 
350 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 El drenaje artificial del suelo 
lluvias), y las salidas de la zona estudiada (flujo subterráneo, por drenes y desagües, 
evapotranspiración de la zona y variación del nivel freático). Esto debe plantearse al nivel de toda la 
región o el distrito de riego y también para cada una de las partes en que sea posible dividir el mismo, 
pues en el primer caso podría producirse una desalinización mientras que en algún sector del mismo 
ocurra lo contrario. 
 
Figura XVI-4. Isohipsas de Isla Colonia Chica, La Pampa (mes de Noviembre de 1968) 
 
 
Nota: Las líneas isohipsas se encuentran expresadas en metros sobre el nivel del mar y 
como se advierte, con una equidistancia de 5 metros. En el mapa se observa la disposición 
de la batería de freatímetros en la isla, y de escalas hidrométricas sobre las costas del río 
Colorado, que permitieron llevar a buen término las investigaciones de cinco años y 
fundamentan el cierre de entrada de agua al brazo Este (pampeano) del río en 1971. 
 
Fuente: Villanueva (1970) 
 
Balance Hídrico: 
H = R (Riego) + P efectiva (Lluvias) - U (flujo subterráneo) + D (Agua drenada) + Ec (Evapot. 
cultivos) + Ei (Evapotranspiración área inculta). Cada factor se expresa en m3.día-1 o m3.año-1. 
 
Balance Salino (considera los contenidos de sales de cada uno los factores): 
S = R (Riego)- U (Flujo subt.) + D (Agua drenada) + Ec (Evapot. cultivos) + Ei (ET malezas). Ec y Ei 
se consideran sólo si ocurre exportación de sales por las cosechas o por el consumo del ganado. En 
este caso cada factor se expresa en tn.día-1 o tn.año-1. 
 
La capa freática se observa mediante freatímetros (miden el nivel de la capa freática) y piezómetros 
(registran la carga o presión hidráulica a distintas profundidades dentro de la capa freática), ubicados 
en retículo con densidad y posición acorde a los objetivos o lugares específicos (en retículos de 1 a 2 
kilómetros de lado), según la intensidad y naturaleza del estudio de drenaje. 
 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 351 
El drenaje artificial del suelo 
Los primeros consisten en tubos de plástico o metal (caños de hierro galvanizado), por razones 
económicas se eligen generalmente los de PVC, clase 4 o 6, de 50 mm de diámetro. 
 
Mediante sierra se le practican ranuras inclinadas a 45º o longitudinales, y en tres líneas dispuestas a 
120º en el perímetro del tubo en su parte inferior, que se sumerge en la capa freática hasta algo más 
de las máximas profundidades que se esperan observar. Las lecturas se hacen generalmente cada 15 o 
30 días. Los piezómetros, constituidos por tubos metálicos, sin ranurar, de reducido diámetro (1 a 2 
cm), se hincan en el suelo a distintas profundidades en la freática, para determinaciones de carga y 
conductividad hidráulica. Los piezómetros son empleados para detectar fuertes recargas de capas 
artesianas. Los freatímetros, dotados de un instrumento para registrar las fluctuaciones del nivel 
freático, son llamados freatígrafos y proporcionan los freatigramas (ver Figura XVI-15). 
 
Figura XVI-5 
Isóbatas de la Freática de Isla Colonia Chica (La Pampa), Mayo de 1968 
 
Fuente: Villanueva (1970) 
 
Dentro de las características de la capa freática y los cultivos se requiere conocer la profundidad 
freática crítica: La capa freática cercana a superficie (Menos de 2,00 m de profundidad) produce 
importantes consecuencias e influencias, positivas o negativas, respecto al suelo y los cultivos. 
Resultan positivas cuando la freática es abastecedora de agua, con poco o nulo contenido de sales y 
contribuye a paliar el déficit hídrico en climas áridos y semiáridos (por ejemplo cuando se constituyen 
y utilizan como si todo fuera un sistema de riego subterráneo, situación aprovechada entre otros por 
Holanda y Estados Unidos, observar la Tabla XVI-1). 
352 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 El drenaje artificial del suelo 
 
 
Figura XVI-6 
Isohipsas y Dirección del Flujo Freático (Abril de 1980) de Colonia Santa Rosa (Salta) 
Las isohipsas con equidistancia de 1 m, están expresadas con relación al nivel del mar. (IGM) 
Fuente: Preparado con información del Proyecto NOA Hídrico (1981) 
 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 353 
El drenaje artificial del suelo 
 
 
Figura XVI-7 
Isóbatas (Abril de 1980), Situación Crítica, de Colonia Santa Rosa (Salta)Fuente: Elaborado con información del Plan NOA Hídrico, Salta (1981) 
 
 
 
 
354 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 El drenaje artificial del suelo 
 
 
Figura XVI-8 
Isohipsas de Isla Choele-Choel con Niveles Promedios de Mayo de 1969 a 1971 (Las Cotas Resultan Alturas sobre el Nivel del Mar) 
 
 
Fuente: Interconsul - Tahal - A D E. (1972) 
 
 
 
 
 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 355 
El drenaje artificial del suelo 
 
 
 
 
Figura XVI-9 
Isóbatas de la Capa Freática de Isla Choele Choel, con el Promedio de los Niveles de Mayo de 1969 a Abril de 1971 
 
 
Fuente: Interconsul - Tahal - A D E (1972) 
 
 
356 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del suelo 
 
Figura XVI-10 
Isóbatas de la Freática en A. Saravia (Anta), en Nov. de 1994 
 
 
Fuente: Villanueva, Chávez y Chalabe (1994) 
 
 
Figura XVI-11 
Isóbatas de la Freática en A. Saravia (Anta) en Dic. de 1994 
 
Fuente: Villanueva, Chávez y Chalabe (1994) 
 
 
Los efectos negativos sin embargo, son los más frecuentes: Casi siempre las capas freáticas en climas 
secos son salinas y/o sódicas; y por sus niveles altos y fluctuantes, por capilaridad producen una 
acentuada salinización y sodificación del perfil del suelo y disminución del espacio poroso explorable 
por las raíces, produciendo su muerte por cualquiera de esas dos razones. 
 
Estos aspectos negativos son los que se analizarán y que se encuadran en la peligrosidad que 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 357 
 
El drenaje artificial del suelo 
representa el ascenso capilar del agua desde la capa freática. En el citado ascenso, que es 
inversamente proporcional al diámetro de las partículas del suelo, influye el tipo de estructura, el 
espesor y cantidad de los distintos horizontes y capas, además de otros factores de menos importancia 
(tensión superficial del agua, su densidad, aceleración de la gravedad y otros). 
 
 
Figura XVI-12 
Isohipsas y Dirección del Flujo Freático en Apolinario Saravia 
 
 
Fuente: Villanueva, Chávez y Chalabe (1994) 
 
 
Figura XVI-13 
Variación de las Isóbatas de la Freática en Apolinario Saravia durante 1 Año 
Superficie del terreno 
0,00 
 
 
 
0,25 
 
 
 
0,50 
 
 
 
0,75 
 
 
 
1,00 
 
 
 
1,25 
 
 
 
1,50 
 
 
 
P
ro
fu
n
d
id
a
d
 e
n
 
m
. 
1,75 
 
 
 
 En91 Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Set Oct91 Nov93 Dic90 
 
Freatím. 20 Freatím. 13 Freatím. 7 
 
Fuente: Villanueva, Chávez y Chalabe (1994) 
 
Por otra parte, el caudal que entrega el ascenso capilar resulta menor a medida que mayor sea el 
358 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del suelo 
ascenso pues a mayor ascenso capilar, que significa capilares más finos, el caudal es menor que el 
observado en un suelo con capilares gruesos que, sin embargo, alcanzan menores alturas (examinar 
los valores de la Tabla XVI-4). 
 
 
Figura XVI-14 
Variación del Nivel Freático en Colonia Chica. Aproximación a 
la Capacidad Natural de Drenaje 
 
Isla Colonia Chica (LP), Freatímetro nº 2 
0 
 
 
30 
 
 
 
60 
 
 
90 
 
 
 
 
h = 0,66 
 
 
 m .7días-1 
0,64 m 
120 
 
 
150 
 
 
 
1,30 m 
 
180 
 
 
 
 
 
P
ro
fu
n
d
id
a
d
 e
n
 c
m
 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 
Semanas seleccionadas 
1º/3/67 a 8/3/67 
Fuente: Villanueva (1970) 
 
 
Tabla XVI-4 
Alturas Teóricas y Reales del Ascenso Capilar en los Suelos 
Fracción textura 
Diámetro 
máximo, en 
micrones 
Altura teórica potencial 
máxima de ascenso en 
cm hmáx = 0,36/rs 
Determinadas 
experimentalmente, 
en cm 
Arcilla 2 + de 3600 1280 
Limo fino 20 360-3600 631 
Limo grueso 50 144-360 200 
Arena muy fina 100 72-100 91-109 
Arena fina 250 29-49 21-49 
Arena mediana 500 14-25 2-25 
Arena gruesa 1000 7-13 5-13 
 
 
Siguiendo a Nijensohn con algunas modificaciones, se define la Profundidad Freática Crítica como 
aquella a la que debería mantenerse el plano freático para evitar la salinización, sodificación o falta de 
aireación, factores que limitan la productividad normal del suelo. Concepto similar fue usado, ya desde 
hacen muchos años, por Horne (1962, INTA-Roca) en el Alto Valle del Río Negro (comunicación 
personal). Teóricamente la máxima altura potencial de ascenso resulta dada por: 
 
 hmax = 0,36/rs 
Donde rs = radio mínimo de las partículas del suelo. 
 
Nijensohn encontró que las alturas máximas, comparadas con promedios de cifras determinadas 
experimentalmente eran las contenidas por la Tabla XVI-4 (valores citados por Tschapek). La 
mencionada Tabla y la XVI-5 indican claramente que en la mayoría de los suelos, desde aquellos con 
texturas muy finas hasta casi en los de arenas muy finas (limo grueso americano), el peligro de 
ascenso supera fácilmente los 200 cm. Es un factor positivo que los suelos, de climas áridos o 
semiáridos, tengan horizontes o capas arenosas (mediana o gruesa) de más de 25 cm, intercaladas 
con las otras, lo que interrumpe los capilares impidiendo el ascenso de la freática y la consiguiente 
salinización. Este fenómeno hace que, en numerosos casos, el ascenso real sea aún menor que el 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 359 
 
El drenaje artificial del suelo 
indicado en la última columna de la Tabla XVI-4. En razón de lo anterior, profundidades de freáticas 
salinas mayores de 150-200 cm durante todo el año, aseguran buenas condiciones de drenaje y 
ausencia de procesos perjudiciales de salinización y sodificación para la mayoría de los cultivos. Sin 
embargo, deberán tomarse precauciones especiales en suelos ininterrumpidamente arcillosos o 
limosos. No obstante, la profundidad radicular de los cultivos junto con la ascensión capilar que 
corresponda, serán los parámetros que deberán analizarse para establecer la profundidad crítica del 
nivel freático en oportunidad de diseñar el drenaje artificial. 
 
Tabla XVI-5 
Máximo Ascenso Capilar Teórico en Series de Colonia Santa Rosa (Salta) 
Serie Horizonte Textura hmáx=0,36/rs, en m 
A1 FA 2,18 
B1 F 2,52 
B21t Fa 2,80 
B22t Fa 2,96 
Santa Rosa 
B3 F 2,60 
Ap FA 1,80 
A11 FA 1,86 
A12 FA 1,89 
B2 FA 1,97 
Lipán 
B3 FA 1,95 
Ap FAg 1,79 
A1 FAg 1,81 
II AFg 1,63 
III F 2,25 
IV FA 2,15 
Altamirano 
V FA 1,77 
Ap aL 5,66 
B21t a 7,23 
B22 aL 5,87 
B3 FL 3,67 
Víbora Atada 
IIB2b a 11,22 
A FA 1,73 
AC AF 1,51 Romero 
C AF 1,53 
Fuente: Elaboración propia con datos de Laffi (1981) 
 
 
3.b. PROPIEDADES DEL ACUÍFERO REFERENTES AL DRENAJE 
 
Las principales características del suelo que se necesitan conocer respecto al drenaje son: 
 
3.b.1. Conductividad Hidráulica (K) 
Es el coeficiente K de la ecuación de Darcy. Resulta función, tanto de las propiedades del líquido como 
de las del medio poroso e incluye la fuerza de la aceleración gravitatoria. Sin embargo, comúnmente 
no se considera a esta última, ni a la viscosidad del agua diferente con las distintas temperaturas. 
Tiene dimensiones de velocidad y representa por lo tanto, la velocidad aparente con que el agua puede 
moverse en el medio poroso saturado, en función de un determinado gradiente hidráulico. 
 
La Transmisibilidad (T) está correlacionada con K, ya que T = K x m, donde m es el espesor del 
acuífero en el caso de capas artesianas, o desde la superficie de la freática al manto impermeable que 
la soporta en los casos no artesianos. La transmisibilidad tiene dimensiones de caudal por unidad de 
ancho (L3.TL-1 o sea L2.T-1). 
 
El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos clasifica a las conductividades hidráulicas como 
lo reseña la Tabla XVI-6. 
 
 
Tabla XVI-6. Clasificación de K, en cm.h-1 y en m.día-1, por el USDA 
Clasificación En cm.h-1 En m.día-1 
Muy lenta menos de 0,125 menos de 0,003 
Lentas 0,125 a 0,50 0,003– 0,1 
Moderadamente lentas 0,50 a 2,00 0,1 – 0,5 
Moderadas2,00 a 6,25 0,5 – 1,5 
Moderadamente rápidas 6,25 a 12,50 1,5 – 3,0 
Rápidas 12,50 a 25,00 3,0 – 6,0 
Muy rápidas más de 25,0 más de 6,0 
 
360 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del suelo 
La velocidad aparente con que fluye el agua y en consecuencia en valor de K puede variar en el sentido 
vertical u horizontal; en general el efecto de la estratificación produce que la horizontal sea mucho 
mayor que la vertical. Se transcriben resultados de Donnan et al (1951) en muestras del Imperial 
Valley (Sur de California) para ilustrarlo (Tabla XVI-6a). 
 
Tabla XVI-6a 
Valores de K para 3 casos de toma de muestras 
K en cm.hora-1 
MUESTRA 
VERTICAL HORIZONTAL PREPARADAS * 
123 9,4 11,5 8,1 
125 8,9 14,2 9,2 
122 8,4 14,0 3,5 
329 21,3 26,2 14,0 
311 10,7 31,6 4,3 
* Muestras disturbadas. Fuente: Luthin (1966) 
 
 
3.b.2. La Porosidad Drenable, o Rendimiento Específico (S). 
Otra característica importante es la porosidad total del suelo (P ó S). Su conocimiento indica el 
volumen de agua posible encontrar. La porosidad se expresa en por ciento. Es definida como el espacio 
no ocupado por partículas sólidas del suelo: P(%) = r – a/r (donde r es la densidad real y a la 
densidad aparente); o bien, por la relación P = Vp/V, donde Vp es el volumen de poros y V el volumen 
aparente de la muestra. En un suelo bien drenado los espacios no capilares del suelo, macroporos, son 
ocupados por aire, no por agua, ya que no generan fenómenos capilares. Es finalidad del drenaje 
eliminar el agua cuando se encuentra reemplazando al aire, y generando problemas de freática alta. 
 
Entonces, "la porosidad drenable" se refiere a la cantidad de agua que, contenida en los poros del 
suelo, es drenada por efecto de la gravedad cuando el suelo se encuentra en condiciones de libre 
drenaje. Esta propiedad del suelo también se reconoce, y resulta idéntica, a otras denominaciones 
como rendimiento específico. 
 
En Hidráulica, significa el agua contenida en los espacios porosos drenables (macroporos) que se 
extrae por cualquier sistema de drenaje o que es liberada en cuanto actúa la fuerza de la gravedad sin 
impedimentos: S = P - Cap. Campo (Dumm). 
 
 
 
4. ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE DRENAJE SUBTERRÁNEO 
El nivel de la capa freática resulta de un equilibrio dinámico entre los aportes hídricos al lugar y la 
capacidad que tiene el sitio para evacuarla (capacidad natural de drenaje). Se elevará si los aportes 
superan a esa capacidad, y descenderá si es menor. Que no resulta estático, se observa fácilmente en 
la Figura XVI-15, donde el freatigrama de verano muestra las oscilaciones diarias, del orden de los 2-3 
cm en la profundidad, seguramente debidas a la transpiración de las plantas. El de invierno sí aparenta 
inmovilidad de los niveles, aunque no una situación estática, ya que en este caso sucede que la 
recarga iguala a la descarga. 
 
Weir advirtió en numerosas ocasiones que: 1) La capa freática entre dos drenes entubados cercanos es 
esencialmente una recta, excepto a corta distancia del dren. 2) La profundidad o la separación tiene 
escasa influencia sobre la forma de la freática. 3) Que el agua podía estar constantemente sobre la 
línea de tubos de drenaje en ciertos casos y sin embargo proporcionar un drenaje eficiente. 4) La 
profundidad es más importante que la separación para lograr un buen funcionamiento del sistema. 
 
 
5. ESTUDIOS BÁSICOS 
Para la solución de los problemas de drenaje de una zona se requieren estudios topográficos, edáficos 
y del agua subterránea, según se describe seguidamente. 
 
5.a. TOPOGRÁFICOS 
 
Comprende el área con problemas y las aledañas, incluyendo la cuenca de recolección de aguas. Deben 
poseer el detalle necesario para proyectar correctamente la red de drenaje (curvas de nivel con 
equidistancia cada 0,20 o 0,30 m en áreas llanas, logradas con 5 y 10 o 15 puntos por ha), o con 
equidistancia de 0,50 m cuando se verifican mayores pendientes. Se incluirán todos los hechos 
existentes tales como canales de riego, drenes, caminos, edificaciones, zonas cultivadas y otras. 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 361 
 
El drenaje artificial del suelo 
 
5.b. DE SUELOS 
 
Se caracteriza cada capa u horizonte de los suelos con su espesor, textura, infiltración, estimación de 
conductividad hidráulica y la salinidad y sodicidad de suelos y aguas. Con perforaciones profundas se 
determina la profundidad del estrato impermeable que soporta la freática, el espesor del acuífero y la 
estimación de su porosidad drenable y otros parámetros como la capacidad de campo y la densidad 
seca aparente. 
 
 
5.c. DEL AGUA SUBTERRÁNEA 
 
Relevamiento planialtimétrico del nivel freático con relación a la superficie del terreno. Conocer las 
variaciones, por lo menos mensuales de esos niveles, a través del año y efectuar análisis químicos 
periódicos. Establecer isóbatas e isohipsas, la dirección del flujo, isoincrementos del agua freática y la 
recarga. 
 
La Tabla XVI-7 contiene el resumen de 6 años (1964 a 1970) de las observaciones semanales o 
quincenales en isla Colonia Chica en el río Colorado (La Pampa), mientras que la XVI-8 reúne las 
máximas oscilaciones instantáneas (aproximación a la Capacidad Natural de Drenaje). La Tabla XVI-9 
muestra los valores de sales, pH y R.A.S. de la capa freática de la misma isla, en el sudoeste de La 
Pampa. Todas ejemplifican la situación existente antes de habilitarla al riego. 
 
El estudio comparado de las Tablas XVI-7, 8 y 9, y de las Figuras XVI-4 y XVI-5, rápidamente 
comprueban la dependencia de los niveles freáticos con las variaciones de caudal del río Colorado, el 
efecto de la distancia al río en los contenidos de sales y pH, la buena Capacidad Natural de Drenaje y, 
en concordancia con los estudios básicos, la comprobación de la existencia del estado dinámico de la 
capa freática. Además se observa que, aún cuando la isla de Colonia Chica no estaba habilitada al 
riego, las isóbatas de la Figura XVI-5 (mes de noviembre, cuando el río Colorado conduce aún caudales 
pequeños) ya señalan la presencia de zonas peligrosas. 
 
En las Figuras XVII-6 y XVI-7, se muestran mapas de isohipsas, isóbatas y dirección del flujo freático 
en Colonia Santa Rosa (Salta). Obsérvese que también se indica la ubicación de los freatímetros, para 
destacar la cantidad que resulta conveniente en un trabajo de nivel zonal. En las XVI-10, XVI-11 y 
XVI-12 se muestran la disposición de isohipsas e isóbatas en A. Saravia (Salta) en 1994. 
 
 
Tabla XVI-7 
Profundidades Máximas y Mínimas de la Capa Freática, en Isla Colonia 
Chica (La Pampa), Observaciones Semanales o Quincenales, de 1964 a 1970 
Aparato Máxima Isóbata Mínima Isóbata Oscilación 
 en m 
Freatímetro 1 2,12 0,52 1,60 
2 1,87 0,33 1,54 
3 3,06 2,78 0,28 
4 3,08 1,22 1,86 
5 2,14 0,50 1,64 
6 1,95 0,61 1,34 
7 2,24 0,76 1,48 
(*)Freatígrafo 1 2,38 1,52 0,86 
2 2,54 1,08 1,46 
3 3,48 2,62 0,86 
4 2,21 0,75 1,46 
5 3,45 2,42 1,03 
 
(*) La identificación inicial de los aparatos se mantuvo a pesar de 
que los freatígrafos, por desperfectos, dejaron de impresionar las 
fajas, realizándose lecturas semanales. 
Fuente: Villanueva (1970) 
 
 
La aplicación de la ley de Darcy permite calcular la velocidad aparente del agua a través del suelo, en 
función del gradiente de carga hidráulica y la conductividad hidráulica pues: 
 
Q = K . i . A V = K . i = K x h.m-1 
 
Siendo: m = distancia entre los dos puntos y h = diferencia de cotas entre los lugares considerados. 
En otros casos m representa la distancia vertical en la que se ubican los extremos de los piezómetros y 
362 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del suelo 
freatímetros. 
 
 
Tabla XVI-8 
Máximas Oscilaciones Instantáneas Observadas entre 1964 y 1970 en Isla Colonia 
Chica (La Pampa). Aproximación a la Capacidad Natural de Drenaje Zonal 
Máxima oscilación instantánea Profundidades, en m 
Aparato 
En m Días Fecha InicialFinal 
Freatímetro 1 0,27 7 (12/65) 0,56 0,83 
2 0,66 7 (03/67) 0,64 1,30 
3 0,32 7 (11/64) 0,50 0,84 
4 0,36 7 (07/66) 1,22 1,58 
5 0,29 7 (01/65) 1,72 2,01 
6 0,47 7 (03/66) 1,03 1,50 
7 0,38 7 (11/65) 0,26 0,64 
(*) Freatígrafo 1 0,46 7 (03/66) 1,72 2,18 
2 0,30 7 (02/67) 1,52 1,82 
3 0,23 7 (09/65) 2,94 3,17 
4 0,35 7 (02/69) 1,24 1,59 
5 0,15 7 (03/66) 2,81 2,96 
Fuente: Villanueva (1970) 
 
 
 
Figura XVI-15 
Freatigramas de Verano e Invierno de Colonia “El Sauzal” (La Pampa) 
 
 
 
 
Fuente: Villanueva (1964) 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 363 
 
El drenaje artificial del suelo 
 
 
Tabla XVI-9 
Máximos y Mínimos Contenidos de Sales, pH y R.A.S. de Aguas Freáticas de 
Isla Colonia Chica (La Pampa), Período 1964-1969 (mediciones mensuales) 
Sales, por ciento pH R.A.S. 
Aparato 
Máximo Mínimo Máximo Mínimo Máximo Mínimo 
Freatímetro 1 0,375 0,136 8,6 7,5 13,0 6,0 
2 1,215 0,138 8,5 7,1 32,0 7,0 
4 1,725 0,360 8,7 7,0 16,0 9,0 
5 0,378 0,259 8,4 7,3 - 9,0 
6 1,070 0,130 8,4 7,0 27,0 2,8 
7 0,615 0,128 8,5 7,1 7,8 5,0 
(*)Freatígrafo 1 0,329 0,162 8,5 7,5 - 5,7 
2 0,690 0,172 8,7 7,2 25,0 24,0 
4 2,875 0,653 8,6 7,5 43,0 23,0 
5 1,915 0,359 8,3 7,3 42,0 24,0 
Fuente: Villanueva (1970) 
 
 
 
 
6. DETERMINACIÓN DE LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA (K) 
Resulta la operación que ofrece más dificultades de lograr con certeza. El valor efectivo de K, según 
Christiansen (1961), se obtiene en orden de confiabilidad con los siguientes métodos: 
 
1º Ensayos en drenes abiertos o entubados, sobre el drenaje efectivo por 
medición del caudal y del gradiente hidráulico. 
2º Método del pozo de bombeo. 
3º De pozos barrenados. 
4º De los piezométricos. 
5º De laboratorio. 
6º Métodos indirectos. 
 
Cabe aclarar que salvo los dos primeros métodos, el resto consisten en determinaciones puntuales en 
las que no intervienen una extensión suficiente del acuífero, resultando valores dispersos y de escasa 
confiabilidad en comparación con los obtenidos por los primeros. 
 
 
6.a. POR ENSAYOS EN DRENES 
 
Cuando las características de los suelos se reconocen como homogéneas y cuando el suelo es muy 
profundo, más de 5 m, K es igual a: 
Q (2,303 log x2/x1) – 2x2/E + 2x1/E  
K = 
 (y2 – y1) 
 
Dado que la diferencia (y2 - Y1) decrece rápidamente a medida que aumenta la distancia x1, es 
conveniente que los dos piezómetros se ubiquen así: el de x1, tan cerca del dren como se pueda, 0,5 a 
1 m, y el restante a unos 30-40 m como mínimo. 
 
La explicación de la simbología se aclara en la Figura XVI-16. El caudal (Q) se mide con aforadores 
apropiados, en un tramo suficientemente largo del dren como para que la diferencia de caudales en 
ambos extremos torne insignificantes los errores de medición (a veces 1 km). Los aforos se realizan en 
las primeras horas de la mañana para evitar la evapotranspiración. Las estructuras de aforo no deben 
influir en los niveles freáticos. Los piezómetros se ubican a ambos lados del dren en una línea normal y 
hasta una profundidad algo mayor que la del dren. 
 
La ecuación es válida tanto para drenes entubados como para zanjas abiertas. Si los drenes están muy 
separados o existe uno solo, se eliminan algunos términos de la ecuación y resulta: 
 
 
2,303 . Q . log x2/x1 
K = 
(y2 - y1) 
 
364 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del suelo 
 
 
Figura XVI-16. Determinación de K por medio de Drenes Existentes 
 
 
y 
 
Nivel de la capa freática 
 y2 
 y1 
 x 
x1 m 
 x2 d 
 
E/2 
 
 
 
Capa impermeable 
 
E 
 
Fuente: FAO-FCA-INTA (1961). Modificado 
 
Cuando la capa impermeable aparece a menos de 5 m de la superficie, K está dada por: 
 
K = Q.(E - x2 - x1) / 2m.E.i.d 
 
Siendo: 
d = altura del nivel del agua en el dren desde la capa impermeable, en m. 
m = espesor del acuífero, en m. 
i = pendiente hidráulica, (y2 – y1)/(x2 – x1), en metros sobre metros. 
T = transmisibilidad, en metros cuadrados sobre tiempo. 
E = separación de los drenes, en metros. 
 
Y también: 
T = K.m = Q.(E - x2 – x1) / 2E.i.d 
 
Cuando se trata de un dren simple donde x2 y x1 son muy pequeños respecto a E, se tendrá que: 
 
T = Q / 2.i.d 
 
 
6.b. MÉTODO DEL POZO DE BOMBEO 
 
Permite determinar la Conductividad Hidráulica, la Transmisibilidad y/o la Porosidad Drenable. Consiste 
en una perforación de 15-20 cm de diámetro, hasta casi el hidroapoyo, con pozos de observación 
alrededor ubicados en 4 direcciones, desde el pozo hasta unos 40 m de distancia, dependiendo de la 
depresión que produzca el bombeo. En ocasiones se requieren colocar filtros adecuados para evitar el 
derrumbe del pozo. Las distancias de los pozos de observación que se recomiendan, si en el más 
alejado hay respuesta a la depresión, son (dependiendo del caudal a extraer): 
 
x1 = 1 metro; x2 = 2 metros; x3 = 4 metros; x4 = 10 metros; x5 = 20 metros y x6 = 40 metros. 
 
La punta de los pozos se ubican en la capa más permeable que se haya encontrado en el pozo 
barrenado. La altura del agua se mide con sonda eléctrica, luego de referir las cabezas de los caños a 
un plano único de comparación. 
 
Se leen las alturas del agua en los pozos, se bombea midiendo los caudales extraídos y, luego de 30 
minutos, se observan las alturas en los pozos y se anota el caudal de bombeo. Se repite la operación 3 
o 4 veces con una hora de intervalo. 
 
Luego de sistematizados los valores en planillas y gráficos adecuados y promediados, se tiene que: 
 
Para condiciones artesianas: 
K = 2,3O3 . Q / 2m (y2 - y1) 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 365 
 
El drenaje artificial del suelo 
 
y2 e y1 son las alturas piezométricas promedios de los 4 piezómetros para x2 y x1 respectivamente. 
 
Para condiciones no artesianas: 
K = 2,303 . Q / (y22 - y12) 
Y: 
T = K . m = 2,303 . Q / 2 (y2 - y1) 
 
Otro modo operativo es el siguiente: se perfora el pozo hasta unos 2 metros por debajo del nivel 
freático y se instalan pozos de observación a 2, 4 y 8 metros de distancia en 4 direcciones desde el 
pozo. Se bombea el agua del pozo hasta 1 metro por debajo del nivel freático y se la mantiene en esa 
profundidad. Se mide la altura del agua en los de observación a los 30, 60, 120 y 150 minutos. 
Comparando los valores de K a los diferentes tiempos se obtiene el K final. 
 
 
6.c. MÉTODO DEL POZO BARRENADO 
 
Es posible emplear este método en suelos y acuíferos de texturas medias y finas, y aún en los 
arenosos previa colocación de una malla que impida el derrumbe, operación que se cumple a medida 
que se barrena el pozo. En cambio, no se puede usar en suelos gravillosos pues las piedras tornan 
impracticable al barreno. En los otros casos, luego de perforado se espera un lapso variable de tiempo 
para que se estabilicen los niveles del agua (generalmente 24 horas). Después se la extrae del pozo de 
una sola vez, mediante un caño de diámetro levemente más pequeño con una válvula en su extremo 
inferior, y se observa el ascenso a distintos períodos. 
 
Es conveniente emplear la fórmula de Maasland y Haskew de Australia (1957), para evaluar K en los 
ensayos por este método. 
 
r2 dy 
K = 
Sy dt 
O también: 
K =  r2/S . y/y t = C(y/yt) 
 
  r2  r 
Donde: C = = y S/r = 16H/ r . f(h/H, r/H), 
 S S/r 
 
Siendo f una función de h/H y r/H cuando el pozo penetra en el hidroapoyo, y también de a/r cuando 
no lo alcanza. A su vez, h = H -y. 
 
Figura XVI-17 
Geometría de la Determinación de K por el Pozo Barrenado 
 
Superficie del terreno 
 
Freática original 
 y2 
y1 y 
H* h 
 h 
 
Nivel al hacer la extracción 
2r 
a 
 
 
 
Capa impermeable 
 
H* Diferencia de altura luego de la total extracción inicial. 
Volumen de agua del pozo extraído con un caño con válvula. 
Fuente: FAO-FCA-INTA (1961). Modificado 
 
 
Los símbolos (véase la Figura XVI-17) significan: 
 
366 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del sueloK = conductividad hidráulica en m.día-1. 
r = radio del pozo, en m. 
S (empírico) = 0,19 r. H, en m. 
 y = alturas de la freática en el pozo a distintos tiempos luego del vaciado. 
y = promedio de altura de la capa freática en un intervalo de tiempo. 
H = diferencia de alturas de la freática cuando se extrae el agua, hasta el nivel de origen. 
a = diferencia de altura desde la freática luego del vaciado, hasta el hidroapoyo. 
t = tiempo, expresado en segundos para los y, o en días para K. 
 
Luego del vaciado, se registra el ascenso del agua mediante cronómetros y sondas eléctricas o por 
medio de un dispositivo que consiste en una mesa, con un hilo que dispone, en un extremo de un 
flotador que reposa sobre el agua y, en el otro, un contrapeso que posibilita un fácil deslizamiento. Un 
índice adherido al hilo permite, al desplazarse sobre un papel sostenido por la mesa, registrar la 
velocidad del ascenso. 
 
 
6.d. MÉTODO DEL PIEZÓMETRO 
 
Consiste en un tubo metálico (generalmente de 2’ de diámetro, unos 5,08 cm) introducido en el suelo 
y luego elevado para producir en el extremo una cavidad cilíndrica de 4 pulgadas de longitud (unos 10 
cm), a través de la cual el agua filtra vertical y lateralmente. Como en el método anterior, se extrae el 
agua de una sola vez por medio de un caño con válvula, y se registra la velocidad de ascenso del agua 
en el tubo. 
 
Los símbolos expresan (ver Figura XVI-18): 
 
r = radio del tubo y ht altura de la cavidad inferior. 
ya = distancia desde el extremo superior del caño al nivel del agua luego de la extracción, 
antes que comience a ascender. 
yb = la distancia desde el extremo superior del caño al nivel del agua en la cual la relación 
entre yb y e deja de ser lineal (ver la Figura XVI-19 b). 
e = nivel original de la capa freática, referido a la cabeza del tubo. 
C = una función de la cavidad inferior f(r, ht, b,(ya-yb) (véase la Figura XVI-19 a). 
 
Figura XVI-18 
Geometría del Método del Piezómetro 
Plano de referencia 
 
e 
Nivel Freático yb 
 
 
ya 
b 
 
 t2 
 
Piezómetro 
h en t 
 
Nivel luego t1 
D = 2r del vaciado 
 
 
 
ht 4 pulgadas (10,2 cm) 
 
 
 
 
La representación gráfica, de la depresión residual en función del tiempo, permite individualizar un 
tramo recto de la curva, necesario para calcular h/t, es decir (ver la Figura XVI-19 b): 
 
h = ya - yb 
t = t1 - t2, con estos valores se resuelve la fórmula: 
 
 377 r2 h 1 
K = . . 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 367 
 
El drenaje artificial del suelo 
 C t ya + yb + 2e 
 
 Figura XVI-19 
a. Relación del C de la Fórmula de Maasland con el Diámetro de la Cavidad 
 
Función C 
(cm) 62,5 
 
 50,0 
 
 37,5 
 
 25,0 
 
 12,5 
 Diámetro de la cavidad (cm) 
0 
 1 2 3 4 5 6 7 8 
 
 
b. Medición del Ascenso en el Método del Piezómetro 
Depresión 
residual, m. 
 (ya - yb) 0,60 
 
 
 0,50 
 
 
0,40 
 h en t 
 
0,30 
 
 
0,20 t 
 
 
0,10 
 
Tiempo, en minutos 
0 
0 5 10 15 20 25 30 35 
 
Figuras XVI-18 y XVI-19 son de Grassi y colaboradores (1964). Modificadas. 
 
 
6.e. MÉTODOS DE LABORATORIO 
 
Se realizan por medio de permeámetros de carga variable o constante, en los cuales se mide el 
volumen de agua que pasa a través de una muestra de suelo en intervalos de tiempo conocidos (ver 
Figura XVI-20). 
 
Los ensayos se cumplen con muestras de suelos disturbadas o no disturbadas, éstas últimas dan 
mejores resultados pero son de engorrosa obtención. Los valores de K que se obtienen son sólo 
indicativos. Se hacen ensayos de la conductividad vertical u horizontal, por lo que las muestras de 
suelo deben ser extraídas previendo esas circunstancias. 
 
Si el recipiente empleado es un cilindro la fórmula para establecer K resulta la siguiente: 
 
 
4.Q.L 
K = 
.a2.h 
 
 
Pues: Q = cte. (régimen permanente); y según Darcy: Q = A.i.K , A = a2/4 e i = h/L ; por lo tanto 
Q = a2/4 . h/l . K y despejando K, queda K = 4QL/a2h. 
 
 
368 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del suelo 
Figura XVI-20 
Permeámetro de Laboratorio (de Carga Constante) 
 
Fuente: FAO-FCA-INTA. 1961. Modificado. 
 
 
6.f. MÉTODOS INDIRECTOS DE MEDICIÓN 
 
Con base en el conocimiento de la textura, estructura, humedad equivalente, salinidad y sodicidad, se 
estima K, correlacionándola con una o varios de esas características. Se establecen previamente las 
correlaciones con el K determinado a campo. Sus resultados son de poca aplicación por su inexactitud 
al proyecto de drenes, excepto cuando está amparada por una experiencia previa muy documentada. 
 
 
 
7. PROYECTO DE LAS OBRAS DE DRENAJE 
El flujo del agua hacia el dren resulta preponderantemente horizontal y también radial, lo que depende 
de la profundidad del hidroapoyo. 
 
Se requieren tener estudiadas y conocidas todas las variables ya analizadas para resolver el proyecto 
del drenaje. Las fundamentales hay que determinarlas con la mayor exactitud posible y pueden 
resumirse en las siguientes: 
 
a) Del acuífero: Conductividad Hidráulica (K), Transmisibilidad (T), Porosidad drenable (S), 
profundidad del hidroapoyo y profundidad del nivel estático. 
b) Del cultivo: Superficies de cada uno y profundidad crítica del nivel freático. 
c) Del riego: Lámina bruta y neta, frecuencia crítica de riego. 
 
Realizar el proyecto implica resolver la separación, profundidad y ubicación de los drenes para 
asegurar una adecuada profundidad de la capa freática, compatible con los cultivos, que no produzca 
salinización y eventualmente permita el lavado de las sales. 
 
La capacidad natural de drenaje permite predecir en grandes superficies, a escala regional o de distrito 
de riego, la necesidad de construir drenes parcelarios o no. 
 
Se comparan las condiciones naturales y el tamaño de las unidades de producción (chacras, parcelas, 
fincas) y podrán presentarse casos de proyectos donde el drenaje público resuelva todas las 
necesidades de drenaje del área (en donde se tengan altos valores de K, T y S). O bien, que por los 
bajos valores de esas variables se requieran drenajes parcelarios (dentro de las fincas y una red 
pública de colectores de drenaje para la descarga de los drenes parcelarios). 
 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 369 
 
El drenaje artificial del suelo 
 
 
7.a. SISTEMAS DE DRENAJE ARTIFICIAL 
 
Al drenaje artificial es posible clasificarlo en alguno de los siguientes sistemas de la Tabla XVI-10. 
 
 
7.a.1. Drenaje Horizontal (Por Zanjas o Tubos) 
Los sistemas usualmente aplicados y más extendidos son las zanjas y tubos de drenaje. La teoría de 
diseño de las zanjas de drenaje y los tubos es exactamente la misma; solamente cambia el diseño de 
la conducción. 
 
El drenaje entubado se aplica en los casos de caudales bajos, debido a la poca flexibilidad que tienen 
los tubos para aumentar su capacidad de conducción, y cuando no existe posibilidad de incorporar 
nuevos drenes abiertos intercalados en el sistema. La ventaja más importante de los drenes abiertos 
resulta su bajo costo de implantación y la de los drenes entubados, su gran período de duración, sin 
gastos, y el no restar espacio físico a las propiedades. 
 
 
Tabla XVI-10 
Sistemas de Drenaje Artificial 
1.1. Zanjas abiertas 
 1. Horizontal 
Sistemas de Drenaje Artificial 1.2. Entubados 
 
 2. Vertical (por bombeo) 
 
 
Las dificultades prácticas más frecuentes se refieren a los siguientes aspectos: 
 
 
a. En drenes entubados 
- Nivelación del fondo del dren y uniformidad de la pendiente. 
- Elección del tipo de tubos, especialmente si se trata de freáticas ricas en sulfatos. 
- Unión de los tubos entre sí y alineación, y de las líneas de tubo con los colectores. 
- Aplicación de los filtros alrededor de los tubos. 
- Protección de la limpieza de la línea de cañería mientras se la construye y de los extremos luego 
de terminada.- Asegurar las profundidades de los colectores abiertos, a través del tiempo. 
- Pérdida de la capacidad de conducción por sedimentación. 
- No permite modificaciones de la profundidad luego de construidos. 
 
b. En drenes abiertos 
- Correcta selección de la sección (inclinación de los taludes) y las pendientes. 
- Destino del material de excavación. 
- Conservación de los taludes y de las pendientes de las soleras. 
- Control del malezas 
- Disminución de la superficie cultivable. 
- Obstruye el movimiento de las maquinarias y requiere la construcción de obras de arte (puentes, 
sifones, puentecanales) para atravesarlos. 
 
Para seleccionar el drenaje horizontal, por zanjas o por tubos, debe realizarse un estudio económico 
adoptando un período de análisis de unos 50 años y computando todas las inversiones y gastos de 
operación y mantenimiento que cada uno requiere: 
 
 a. Drenaje por tubos 
- Costos de provisión e instalación de cañerías incluyendo la excavación, el filtro de arenas y rodados, 
la construcción de cámaras de inspección y de cambios de dirección con separación de no más de 
150 m entre ellas. 
- Costos anuales de mantenimiento (prácticamente nulos). 
- Costos anuales de observación. 
- Si corresponde, deberá computarse el costo de expropiación de las tierras para el tendido de la red. 
 
b. Drenaje por zanjas 
- Costos de excavación de las zanjas y de las alcantarillas de cruce. 
- Costos anuales de conservación, aceptándose una conservación liviana cada año y una 
conservación intensa cada dos años. 
- Si corresponde, el costo de expropiación ocupadas por las zanjas. 
370 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del suelo 
 
A continuación se determina el valor de los costos de inversión y conservación a lo largo del período de 
análisis, con una tasa de descuento adecuada. La solución a seleccionar resultará aquella que obtenga 
el menor valor presente. 
 
Para realizar el trazado planimétrico de la red de drenaje se procederá teniendo en cuenta los 
siguientes conceptos básicos: 
 
A. Proyecto con condicionamientos 
El sistema de drenaje se proyecta y construye en un distrito que ya cuenta con riego, canales, caminos 
parcelarios y demás obras de infraestructuras. En este caso, y de ser posible, se tratará de localizar la 
red de drenaje por propiedades públicas (caminos) a fin de evitar onerosas expropiaciones de terrenos 
privados. De este modo se está prefijando la separación de los drenes; el diseño por lo tanto, 
consistirá en determinar la profundidad efectiva de los mismos. 
 
B. Proyecto sin condicionamientos 
El proyecto se realiza en un área inculta sin mayores elementos condicionantes. En este caso los 
colectores principales se localizan en las zonas más bajas del área, con el fin de reducir los volúmenes 
de excavación y aumentar el ancho de influencia del drenaje de las tierras. El trazado del 
parcelamiento de las propiedades se adaptará a las separaciones más adecuadas de las líneas de 
drenaje y se elegirá una pendiente longitudinal apropiada. Cuando resultan necesarios los drenes 
dentro de las parcelas, la red pública de colectores debe permitir la descarga gravitacional en todos los 
casos. 
 
Asimismo, se adoptarán los anchos de ocupación convenientes que permitan localizar las zanjas o 
tubos, los espacios para los depósitos de la tierra de excavación y de las limpiezas anuales, los 
caminos de servicio y los públicos, y los alambrados perimetrales. 
 
Lo ideal, en regiones planas, sería planificar el uso de las tierras excavadas para la formación de los 
terraplenes de los canales de riego, de manera de eliminar los depósitos de tierra. 
 
Cabe destacar la importancia que reviste el ancho de ocupación de las zanjas de drenaje. Por ejemplo, 
un colector de drenaje de 3,20 m de profundidad total, con un ancho de fondo de 2,00 m e inclinación 
de taludes 1,5:1,0 (distancia horizontal: distancia vertical), el ancho de boca o superior del colector 
alcanza a 11,60 m y el ancho total de ocupación mínimo a 26 m. 
 
Cuando se trata de un valle aluvial con un río que corre por el mismo, el punto más bajo para la 
descarga del agua drenada es el propio río. El nivel de las aguas drenadas en el colector principal 
estará a varios metros por debajo del nivel de aguas máximas del río crecido. Si la pendiente 
longitudinal alcanza un grado importante, es posible plantearse la descarga gravitacional con un 
colector con pendiente menor que la del río. Otra posibilidad, consiste en realizar la descarga por 
bombeo desde la cámara de descarga del colector al río, con un corto tramo del colector general que 
accede al río (solución utilizada en el Valle inferior del río Negro). 
 
En casos dudosos siempre se plantean alternativas para cada una de las cuales se determinarán los 
valores presentes de las inversiones y costos de operación y mantenimiento. La que arroje el menor 
valor presente se constituirá en la solución más económica. 
 
 
7.a.2. Drenaje Vertical (por Bombeo) 
El vertical está constituido por una red de perforaciones, una red de canales de desagüe, la descarga al 
cuerpo receptor y una red de líneas de energía eléctrica de media tensión y transformadores de rebaje 
para la alimentación de las electrobombas sumergibles. 
 
Desde el punto de vista económico el sistema vertical sólo es factible si convergen las siguientes 
condiciones: 
Acuífero profundo (hidroapoyo a más de 15 m de profundidad). 
Transmisibilidad alta (T>1000 m2.día-1). 
 
Siendo así, es posible reducir el número de perforaciones y aumentar el radio de influencia de las 
mismas. 
 
No obstante, el drenaje mediante pozos se aplica para resolver sectores aislados donde se presentan 
dificultades para implantar el drenaje horizontal. En el Alto Valle del Río Negro se encuentran varios 
sectores con este tipo de drenaje. 
 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 371 
 
El drenaje artificial del suelo 
 
7.b. PROFUNDIDAD 
 
La profundidad de los drenes es posible que esté condicionada por la cota de los colectores con los que 
empalmará, o por la del desagüe zonal existente o por las facilidades técnicas que se posean. El 
relevamiento topográfico adquiere entonces capital importancia ya que, además de las condiciones 
topográficas de la superficie del terreno, definirá la ubicación general de los drenes. En regiones áridas 
bajo riego, el drenaje debe asegurar no sólo un buen espesor de suelo explorado por las raíces, sino 
también evitar la salinización por ascenso capilar de la capa freática. 
 
La mayor profundidad de dren redunda en una mayor separación de las líneas de drenes. Ya lo 
demostró Weir empleando la fórmula propuesta por Russell. 
 
En el caso presentado de isla Colonia Chica (provincia de La Pampa), en la actualidad el sistema de 
drenaje está constituido por zanjas abiertas paralelas con una profundidad efectiva de 2,75 m 
separadas cada 600 m, lo que evitó contar con drenes parcelarios. El colector de ellas es el brazo 
cerrado del río Colorado. 
 
 
7.c. MÉTODOS PARA ESTABLECER LA SEPARACIÓN DE LOS DRENES 
 
Establecida la profundidad de los drenes, la separación o espaciamiento será función de la 
conductividad del acuífero, la profundidad del hidroapoyo, el caudal a evacuar y de las alturas actuales 
y deseables de la freática, entre otros factores. Muy útiles a estos fines son los planos de isohipsas, 
isóbatas, de mínimos niveles y de isoincrementos. 
 
Las soluciones matemáticas que se emplean habitualmente, dependen de las condiciones del acuífero. 
Como resultan variables se intentan, para cada caso, soluciones adaptadas a las circunstancias, y son: 
 
7.c.1. Fórmula de Israelsen (1951) 
Expresa la separación de los drenes con la siguiente ecuación: 
 
2 K Lg (m2 – d2) 
E = 
Q 
 
Lg = largo del dren, en m 
Q = caudal a evacuar, en m3.s-1 
m = altura de la capa freática sobre el manto impermeable en E/2, en m 
d = altura del agua dentro de la zanja-dren, desde el manto impermeable, en m 
K = conductividad hidráulica,en m.s-1 
E = separación de los drenes, en m 
 
Esta ecuación, fue derivada asumiendo que el flujo hacia el dren es horizontal (capa impermeable 
cercana al fondo del dren) y se recomienda cuando el acuífero es muy permeable, es decir, con altos 
valores de K, y los drenes llegan casi al hidroapoyo (ver la Figura XVI-21). 
 
Es una fórmula de equilibrio, no modificándose el nivel freático, lo que entra al dren (Q) es igual a lo 
que sale (Q) por lo que no describe la situación real con el riego, donde se aplica una lámina de riego y 
luego transcurre la frecuencia (f) hasta el próximo riego. 
 
Cuando el exceso de agua, que permanece en el suelo, es debido a baja eficiencia de riego, la ecuación 
es la siguiente (A igual K y Q, el espaciamiento es aproximadamente el doble y resulta igual a la de 
Donnan): 
 
4 K Lg (m2 – d2) 
E = 
Q 
 
Si el flujo resulta preponderantemente radial (capa impermeable muy profunda por ejemplo), la 
fórmula de Israelsen se expresa así: 
 
lg10 E =  K Lg (y2 - y1)/2,3 Q + lg10D 
 
D = 2 veces el radio del tubo. Si fuera zanja, D es el ancho de la base, en m, y2 y y1 son las alturas de 
la freática tomadas desde el plano de la base del dren (y2 en E/2). 
372 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del suelo 
 
Figura XVI-21 
Esquema para la Ecuación de Israelsen 
 Superficie del suelo 
 
Nivel freático 
 
 
 y2 
 m* 
 
 
 
 d y1 
 
 
 d1 
Capa impermeable o hidroapoyo 
E/2 
 
* En la fórmula de Glover se lo representa con D 
 
Fuente: Grassi y colabs. 1964. Modificado 
 
 
Ejemplo: Para la ecuación de Israelsen (primera fórmula, para drenes abiertos o entubados). 
 
 E = ? Q = 50 l.s-1 Lg = 1000 m 
m = 3,20 m d = 0,50 m K = 6.10-4m.s-1 
 
 
 2 K L (h2
2 – h1
2) 22 x 6.10-4 . 1000 (10,24 – 0,25) 
E = = = 240 m 
 Q 0,05 m3.seg-1 
 
 
7.c.2. Fórmula de Donnan 
Se atribuye su derivación a J C Christiansen de Utah y fue extensamente empleada por Donnan quien 
la popularizó, especialmente en el Imperial Valley (estado de California, limitando con México). 
Christiansen supuso que el flujo hacia el dren se debe a la remoción de agua que se produce en una 
faja de suelo de ancho igual a la unidad y que se encuentra a distancias variables desde el eje del 
dren, desde x = 0 (altura d) hasta x = E/2 (altura m): 
 
 4 K Long (m2 – d2) 
E = 
Q 
 
Similar a la segunda de Israelsen, pues m es la altura de la freática desde la capa impermeable o 
hidroapoyo a x = E/2, y d1 es igual a la altura del dren desde el manto impermeable. Lg es la 
longitud del dren. Ha sido aplicada a drenaje por medio de zanjas a cielo abierto. También fue usada 
en drenaje parcelario en Colonia Santa Rosa (Salta), con buenos resultados. 
 
Por ejemplo, en una parcela de 30 ha, afectada por drenaje insuficiente se efectuó el relevamiento 
topográfico, con 8-9 puntos por hectárea, y se dibujo el mapa de curvas de nivel con equidistancia de 
0,20 m. Paralelamente se relevó la capa freática mediante calicatas que permanecieron abiertas 3-4 
meses, a razón de una cada 1,5 hectáreas, con mediciones quincenales, confeccionándose el mapa de 
isóbatas y comprobándose profundidades comprendidas entre 0,25 y 1,51 m. Se las consideró muy 
peligrosas. De estudios de agua subterránea se conoció que la capa impermeable se presentaba a unos 
6 metros desde la superficie y que el acuífero demostraba una conductividad hidráulica clasificada 
como rápida por el USDA, 32,4 cm.h-1 (0,00009 m.s-1), es decir 7,78 m.día-1. 
 
Para la primera etapa, debido a los previsibles derrumbes de las zanjas y a la existencia de un colector 
de profundidad no adecuada, se proyectaron drenes a cielo abierto, de solera con 2,10 metros de 
profundidad (4,0 m desde el manto impermeable), una lámina de agua de 0,10 m y que el agua 
freática ascendiera a lo sumo a 1,2 metros desde la superficie (4,8 m desde el nivel del hidroapoyo en 
E/2). El caudal que debía evacuar los drenes, resultó de 0,0075 m3.s-1. 
 
EL USO SUSTENTABLE DE LOS SUELOS 373 
 
El drenaje artificial del suelo 
Para esas condiciones, la ecuación de Donnan, determinó que la separación entre líneas de drenes 
fuera de 203 m: 
 
4 x 0,00009 x 600 x (4,82 – 4,02) 
E = = 
0,0075 
 
E = 0,216 x (23,04 – 16,00)/0,075 = 1,52064/0,0075 = 202,75 m 
 
 
7.c.3. Fórmula de Hooghoudt (l940) 
 
Esta fórmula para la separación de drenes paralelos fue obtenida en Holanda, en condiciones de 
equilibrio entre la altura de la capa freática con las precipitaciones y el agua de riego. Para su planteo 
se aceptó que: 
 
a. El acuífero es homogéneo y por lo tanto también su conductividad hidráulica. 
b. La ley de Darcy es válida para el flujo del agua a través del suelo. 
c. Existe una capa impermeable a una profundidad “d1” de los drenes. 
d. La lluvia o el agua de riego es aplicada a una tasa “V”. 
e. El gradiente hidráulico en cualquier punto es igual a la pendiente de la capa freática en ese 
punto, “dy/dx”. 
f. Para simplificar el análisis matemático se adoptó la presunción de Dupuit-Forchheimer (D-F), 
que implica que el flujo es horizontal pues todas las equipotenciales resultan planos verticales. 
Lo último no es del todo correcto, pero sí muy cercano a la realidad, cuando las pendientes de 
la capa freática son muy suaves. Para propósitos prácticos, al dren se lo considera vacío, y la 
fórmula de Hooghoudt para un medio isotrópico se transforma en: 
 
4 K y2 
E2 = (2 d1 + y2) 
V 
 
Hooghoudt reconoció que su fórmula no es muy correcta cuando d1 tiene valores grandes y, para 
obviar el inconveniente, creó el concepto de “profundidad equivalente” (d) de la capa impermeable 
(elemento que luego empleó Glover para su propia fórmula). 
 
Presentó tablas de acuerdo al diámetro de los tubos de drenaje que, según el Bureau of Reclamation, 
originan los gráficos de la Figura XVI-22. E1 valor d, “profundidad equivalente”, sustituye a d1 en la 
ecuación. 
 
También se emplea esta fórmula en suelos estratificados, es decir con capas de distintas 
conductividades hidráulicas (ver la ecuación para determinar la conductividad promedio de un 
acuífero), siendo: 
 
 4 8 
 E2 = Ka y2
2 + Kb d y2 
 V v 
 
Donde d es la profundidad equivalente o simplemente la real, si la diferencia resulta pequeña. Ka o Kb 
son las conductividades hidráulicas promediadas, es decir determinadas por la correspondiente a cada 
capa y multiplicada por el espesor de ésta, dividido el espesor de ésta, dividido luego por el espesor 
total para obtener un promedio ponderado. 
 
La aplicación de la ecuación de Hooghoudt se torna difícil por la imposibilidad de definir con exactitud a 
“v”. Este valor envuelve un complejo de factores hidrológicos como las lluvias, escorrentía, 
evapotranspiración, aportes subterráneos y artesianos, humedad del suelo antes de la lluvia y otros 
difíciles de cuantificar. Se encontró que la mejor determinación resulta la medición del flujo en drenes 
existentes, excluyendo la escorrentía. Si no se cuenta con drenes, deben emplearse los valores 
recomendados por la bibliografía especializada, construir algunos y comprobar esos valores a campo. 
En zonas de riego se consideran además, los requerimientos de lixiviación y la eficiencia de riego. 
 
El método ha sido reiteradamente usado en Holanda, Australia y Estados Unidos para formular los 
proyectos de drenaje. 
 
7.c.4. Fórmula del U.S. Bureau of Reclamation 
Glover y colaboradores, trabajando en el mencionado organismo, estudiaron el problema del drenaje 
374 Villanueva G H, R G Osinaga y A P Chávez 
 
El drenaje artificial del suelo 
por medio de tubos en áreas con capa freática elevada. Percibieron que se ajusta más a la realidad, y 
por lo tanto proporciona un mejor proyecto de drenaje, emplear el concepto de que la capa freática 
está en un equilibrio transitorio con las lluvias o con