Introduction

Irrigation water quality conditions the viability and sustainability of agricultural production. In its natural state, water contains soluble salts which, at adequate levels, are essential for crop development; however, high concentrations can be detrimental to plants and soil health. Efficient water-resource management-considering both surface and groundwater-is therefore indispensable, particularly for agriculture, a sector with high water demand.

In semi-arid regions where surface water is limited, groundwater plays a central role in meeting crop water requirements (Benmarce et al., 2024BENMARCE, K., ZIGHMI, K., HADJI, R., HAMED, Y., GENTILUCCI, M., BARBIERI, M., PAMBIANCHI, G.: Integration of GIS and Water-Quality Index for Preliminary Assessment of Groundwater Suitability for Human Consumption and Irrigation in Semi-Arid Region. Hydrology, 11(5),2024, 71. https://doi.org/10.3390/hydrology11050071 ). Assessing water suitability for agricultural use is crucial for system sustainability. Key suitability parameters include salinity (commonly evaluated by electrical conductivity, EC), sodicity risk (Sodium Adsorption Ratio, SAR), residual sodium carbonate (RSC), and potential toxicity from specific ions (e.g., chloride, boron, sodium (Jadhav et al., 2025JADHAV, A. B., V.N.NALE, D.S.POTDAR: Consequences of Irrigation Water and Soil Quality: An Overview. Asian Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 11(1), 435-453, 2025, https://doi.org/10.9734/ajsspn/2025/v11i1494 ). Additional essential indicators include pH, total dissolved solids (TDS), hardness, sodium percentage (%Na), Magnesium Adsorption Ratio (MAR), Kelly’s Ratio (KR), Effective Salinity (ES), Potential Salinity (PS), and the Langelier Saturation Index (LSI) (Anyango et al., 2024ANYANGO, G. W., BHOWMICK, G. D., SAHOO BHATTACHARYA, N.: A critical review of irrigation water quality index and water quality management practices in micro-irrigation for efficient policy making. Desalination and Water Treatment, 318, 100304, 2024, https://doi.org/10.1016/j.dwt.2024.100304 ; Mirzabeygi et al., 2016MIRZABEYGI, M., NAJI, M., YOUSEFI, N., SHAMS, M., BIGLARI, H., MAHVI, A. H.: Evaluation of corrosion and scaling tendency indices in water distribution system: A case study of Torbat Heydariye, Iran. Desalination and Water Treatment, 57(54), 25918-25926, 2016, https://doi.org/10.1080/19443994.2016.1162206 ; Ouhakki et al., 2024OUHAKKI, H., EL FALLAH, K., ADIBA, A., HAMID, T., EL MEJDOUB, N.: Assessing Groundwater Quality and its Impact on Agricultural Productivity in Morocco. Journal of Ecological Engineering, 25(9), 81-91, 2024, https://doi.org/10.12911/22998993/190684 ).

Developed by Wilfred F. Langelier in the 1930s (Langelier, 1936LANGELIER, W. F.: The Analytical Control of Anti‐Corrosion Water Treatment. Journal AWWA, 28(10), 1500-152, 1936, https://doi.org/10.1002/j.1551-8833.1936.tb13785.x ), LSI is an analytical tool that evaluates CaCO₃ saturation equilibrium in water.

Water hardness-defined by concentrations of divalent calcium (Ca²⁺) and magnesium (Mg²⁺), expressed as CaCO₃ equivalents-is a determining factor in precipitate and scale formation. LSI, in turn, is a predictive index that assesses the tendency of water to form calcareous deposits or to be corrosive (Barceló-Quintal et al., 2023BARCELÓ-QUINTAL, I., ESPEJO-MONTES, F., GÓMEZ-NÚÑEZ, J., GÓMEZ-SALAZAR, S., SOLÍS-CORREA, H.: DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE LANGELIER DEL AGUA DEL ARROYO RÍO PUERTA GRANDE EN LA CDMX. Ingeniería Revista Académica de la Facultad de Ingeniería Universidad Autónoma de Yucatán, 27(3), 63-84. 2023.; Shankar, 2014SHANKAR, D.: Determination of Scaling and corrosion tendencies of water through the use of Langelier and Ryznar Indices. Scholars Journal of ENGINEERING AND TECHNOLOGY, 2(2), 123-127, 2014.). Table 1 shows a commonly used hardness classification (Almeida, 2011ALMEIDA, O. Á. DE.: Qualidade da água de irrigação. Embrapa Mandioca E Fruticultura Tropical, 2011.).

LSI is used to anticipate scaling or corrosion in irrigation infrastructure-such as emitter plugging in localized systems-and pipeline degradation, because it objectively indicates whether water tends to be corrosive, at equilibrium, or scale-forming with respect to CaCO₃ saturation.

Emitter clogging is the primary maintenance challenge in localized irrigation, frequently caused by chemical deposits-particularly Ca and Mg precipitates induced by evaporation (Dehghanisanij et al., 2025DEHGHANISANIJ, H., MIRLATIFI, S. M., EMAMI, S., RAJABZADEH, T.: Reducing the clogging of emitters in drip irrigation systems using acid washing and ultrasonic technology. Scientific Reports, 15(1), 12499, 2025, https://doi.org/10.1038/s41598-025-95915-w ). High pH and warm ambient temperatures promote CaCO₃ precipitation, a low-solubility salt that can seriously affect system efficiency and durability (Lopes Muniz et al., 2023LOPES-MUNIZ, G., GONÇALVES-OLIVEIRA, A. L., Benedito, M. G., Duarte Cano, N., Pires De Camargo, A., & Da Silva, A. J.: Risk Evaluation of Chemical Clogging of Irrigation Emitters via Geostatistics and Multivariate Analysis in the Northern Region of Minas Gerais, Brazil. Water, 15(4), 790, 2023, https://doi.org/10.3390/w15040790 ).

Drip emitters, with narrow flow passages (~1 mm²), are especially susceptible (Lopes Muniz et al., 2023LOPES-MUNIZ, G., GONÇALVES-OLIVEIRA, A. L., Benedito, M. G., Duarte Cano, N., Pires De Camargo, A., & Da Silva, A. J.: Risk Evaluation of Chemical Clogging of Irrigation Emitters via Geostatistics and Multivariate Analysis in the Northern Region of Minas Gerais, Brazil. Water, 15(4), 790, 2023, https://doi.org/10.3390/w15040790 ). A positive LSI is a strong indicator of CaCO₃ deposition and, consequently, emitter clogging (Mirzaei et al., 2011MIRZAEI, F., ALIZADEH, H. A., TAHERI-GRAVAND, A.: Study of water Quality in Different Stations of Karkheh River based on Langelier and Ryzner Indices for Determining Potential Clogging of Droppers. Research Journal of Applied …, 3(1), 61-66, 2011.). Importantly, CaCO₃ clogging is driven by a complex interplay of factors, not LSI alone.

A positive LSI indicates supersaturation and a tendency to scale; a negative LSI indicates undersaturation and a tendency to corrosion; LSI ≈ 0 denotes equilibrium (Abbasnia et al., 2019ABBASNIA, A., YOUSEFI, N., MAHVI, A. H., NABIZADEH, R., RADFARD, M., YOUSEFI, M., ALIMOHAMMADI, M.: Evaluation of groundwater quality using water quality index and its suitability for assessing water for drinking and irrigation purposes: Case study of Sistan and Baluchistan province (Iran). Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 25(4), 2019, 988-1005. https://doi.org/10.1080/10807039.2018.1458596 ; Almeida, 2011ALMEIDA, O. Á. DE.: Qualidade da água de irrigação. Embrapa Mandioca E Fruticultura Tropical, 2011.; Ayers & Westcot, 1985AYERS, R. S., WESTCOT, D. W. (with Food and Agriculture Organization of the United Nations).: Water quality for agriculture. Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1985.; Balkrishna et al., 2024BALKRISHNA, A., GHOSH, S., NAGOSE, A., JOSHI, D., SINGH, S., KUMUD, SAXENA, A., TANEJA, S., ARYA, V.: Evaluation of Suitability Analysis of Gangetic Water from Upper, Middle, And Lower Ganga Rivers (p. 2024.02.28.582642). bioRxiv.,2024, https://doi.org/10.1101/2024.02.28.582642 ; Faraji & Shahryari, 2024FARAJI, H., & SHAHRYARI, A.: Assessment of groundwater quality for drinking, irrigation, and industrial purposes using water quality indices and GIS technique in Gorgan aquifer. Desalination and Water Treatment, 320, 100821, 2024, https://doi.org/10.1016/j.dwt.2024.100821 ; Hasag Moran et al., 2022HASAG MORAN, E. S., COBOS MORA, F., LOMBEIDA GARCIA, E., UVIDIA, M.: Evaluación De La Calidad De Agua En El Sistema De Riego Cedege, Babahoyo Ecuador. Journal of Science and Research, 7, 2022 (CININGEC II), Article CININGEC II.; Mirzabeygi et al., 2016MIRZABEYGI, M., NAJI, M., YOUSEFI, N., SHAMS, M., BIGLARI, H., MAHVI, A. H.: Evaluation of corrosion and scaling tendency indices in water distribution system: A case study of Torbat Heydariye, Iran. Desalination and Water Treatment, 57(54), 25918-25926, 2016, https://doi.org/10.1080/19443994.2016.1162206 ).

Positive LSI effects are exacerbated by elevated pH and temperature (Lopes Muniz et al., 2023LOPES-MUNIZ, G., GONÇALVES-OLIVEIRA, A. L., Benedito, M. G., Duarte Cano, N., Pires De Camargo, A., & Da Silva, A. J.: Risk Evaluation of Chemical Clogging of Irrigation Emitters via Geostatistics and Multivariate Analysis in the Northern Region of Minas Gerais, Brazil. Water, 15(4), 790, 2023, https://doi.org/10.3390/w15040790 ). Fertilizer compatibility-especially phosphates-can further react with Ca in water to form precipitates, increasing clogging risk where Ca is high (Mirzaei et al., 2011MIRZAEI, F., ALIZADEH, H. A., TAHERI-GRAVAND, A.: Study of water Quality in Different Stations of Karkheh River based on Langelier and Ryzner Indices for Determining Potential Clogging of Droppers. Research Journal of Applied …, 3(1), 61-66, 2011.). Effective LSI management thus requires an integrated strategy spanning water chemistry, climatic conditions, and agronomic practices (e.g., fertigation methods).

Proactive LSI monitoring protects irrigation infrastructure from costly, irreversible damage maintaining operational efficiency and water-application uniformity-critical to crop productivity and water conservation.

Interpreting LSI values is vital for decision-making (Benmarce et al., 2024BENMARCE, K., ZIGHMI, K., HADJI, R., HAMED, Y., GENTILUCCI, M., BARBIERI, M., PAMBIANCHI, G.: Integration of GIS and Water-Quality Index for Preliminary Assessment of Groundwater Suitability for Human Consumption and Irrigation in Semi-Arid Region. Hydrology, 11(5),2024, 71. https://doi.org/10.3390/hydrology11050071 ):

Acceptable ranges near zero (e.g., −0.3 to +0.3, or up to +0.5) are often preferred, with a slight bias toward mild scaling rather than corrosion, since corrosion causes permanent damage, while mild scale is typically manageable (Orenda, 2022ORENDA: Understanding LSI: The Langelier Saturation Index, 2022, https://blog.orendatech.com/langelier-saturation-index ). Corrosion and scaling-predicted by LSI-directly affect the performance and service life of irrigation systems. Beyond physical damage, flow reduction and leaks lead to non-uniform water distribution, negatively impacting yield, water-use efficiency, and potentially causing localized soil salinization-underscoring LSI’s relevance for productivity and sustainability.

Although LSI focuses on infrastructure, CaCO₃ precipitation in irrigation water can indirectly affect soil chemistry by lowering soluble Ca in soil solution and raising the Na:Ca ratio, impairing drainage and aeration and degrading soil structure. Irrigation with sodic waters can increase soil pH, EC, and soluble Na⁺ while decreasing or not altering soluble Ca²⁺ and Mg²⁺ (Peker et al., 2024PEKER, A. E., ÖZTÜRK, H. S., & MAMEDOV, A. I.: The Effect of Sodic Water Type on the Chemical Properties of Calcareous Soil in Semi-Arid Irrigated Land. Soil Systems, 8(1), 10, 2024, https://doi.org/10.3390/soilsystems8010010 ).

Adjusting irrigation water pH by acid injection directly prevents scaling/corrosion, lowering maintenance costs, enhancing system efficiency, and extending service life-an essential element of sustainable agricultural water management.

Based on the above, the objective of this work was to assess the clogging risk in localized irrigation systems supplied by wells within the Javita River basin, Santa Elena, Ecuador.

Materials and Methods

The study area (Figure 1) is the Javita River basin, located in the parish of Colonche, Santa Elena Canton, Santa Elena Province. It is bounded by the Rio Viejo basin to the north; the Grande, Zapotal, and Daular basins to the south; the Chongón-Colonche range to the east; and the Pacific Ocean to the west.

The Javita basin covers 81,297 ha (21.5% of the province), includes 15 communities, and has a dry climate (Velasco Andrade & Tamayo Ortiz, 2020VELASCO-ANDRADE, P. R., TAMAYO-ORTIZ, C.: Agua en territorios comunales: Gestión del riego en el valle del río Javita, provincia de Santa Elena. Siembra, 7(1), 027-042, 2020, https://doi.org/10.29166/siembra.v7i1.1865 ). As a coastal-fringe basin on the Pacific slope, it contains small, isolated, poor aquifers (Rodríguez Ayala, 2014RODRÍGUEZ-AYALA, C. M.: Caracterización hidrogeológica de las cuencas de los ríos Javita y Zapotal de la península de Santa Elena [Ingeniero Geólogo, Universidad Central de Quito], 2014, T-UCE-0012-304.pdf. http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/2325 ). It belongs to the Zapotal hydrographic system (code 1244).

Relief is undulating and of low elevation. The eastern area near the Chongón-Colonche range is classified as tropical megathermal dry, while the coastal zone is tropical megathermal semi-arid. UTM (WGS-84, Zone 17S) planar coordinates for the SW and NE corners are 525000, 9760000 and 580000, 9800000, respectively.

The Javita River rises in the Chongón-Colonche Protected Forest and flows west-east; its flow is intermittent, occurring only during the rainy season. Native vegetation has been indiscriminately cleared, mainly for charcoal. Three sampling campaigns (June, August, and December 2024) were performed at 25 wells in the mid-basin agricultural zone (Figure 2).

Sampling followed Ecuadorian Standard NTE INEN 2176:2013 (INEN, 2013bINEN: AGUA. Calidad Del Agua. Muestreo. Técnicas De Muestreo (Norma Técnica Ecuatoriana No. NTE INEN 2176:2013; Versión Primera revisión), 2013b.), One-liter amber glass bottles were used. Handling and preservation followed NTE INEN 2169:2013 (INEN, 2013aINEN: Agua. Calidad Del Agua. Muestreo. Manejo Y Conservación De Muestras (Norma Técnica Ecuatoriana No. Nte Inen 2169:2013; Versión Primera revisión), 2013a.). Laboratory determinations and techniques are summarized in Table 2.

Total hardness was obtained by summing calcium and magnesium hardness (standard approach).

Where D = hardness (mg L⁻¹ as CaCO₃); [Ca] and [Mg] are concentrations in mg L⁻¹.

LSI was determined following Ayers & Westcot (1985), Table 25, p. 103AYERS, R. S., WESTCOT, D. W. (with Food and Agriculture Organization of the United Nations).: Water quality for agriculture. Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1985., using Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, CO₃²⁻, and HCO₃⁻ (all in meq L⁻¹) to compute saturation pH (pHs).

Were:

$\left(p{K}_2^{\text{'}}-p{K}_s^{\text{'}}\right)=Ca+Mg+Na$ in meq/L.

$p\left(C{a}^{2+}\right)=Ca$ in meq/L.

$p\left(Alk\right)=C{O}_3+HC{O}_3$ in meq/L.

Finally, $LSI=pHa-pHs$ where ${\text{pH}}_{\text{a}}$ is the measured water pH.

Table 3 lists the average values (three campaigns) of variables used to compute hardness and LSI.

Results and Discussion

Table 4 presents water hardness values and classification for the 25 wells. Classification follows Almeida (2011)ALMEIDA, O. Á. DE.: Qualidade da água de irrigação. Embrapa Mandioca E Fruticultura Tropical, 2011..

More than 70% of sources were hard or very hard, consistent with the hydrogeological characterization of the Javita and Zapotal basins (Rodríguez Ayala, 2014RODRÍGUEZ-AYALA, C. M.: Caracterización hidrogeológica de las cuencas de los ríos Javita y Zapotal de la península de Santa Elena [Ingeniero Geólogo, Universidad Central de Quito], 2014, T-UCE-0012-304.pdf. http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/2325 ). This is likely related to geology: part of the basin overlies the Javita Member (calcareous remnants of the San Eduardo Formation-coarse-grained calcarenites interbedded with conglomerates/breccias) (Cornejo Martínez, 2006CORNEJO-MARTÍNEZ, M.: Polo de promoción minero ambiental en el contexto de la agenda local 21: Península de Santa Elena (Ecuador). CETEM/MCT/CNPq/UIA, 2006.) and alluvial deposits dominated by sandstones (Instituto Espacial Ecuatoriano & Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca, 2012Instituto Espacial Ecuatoriano, Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca: Memoria Técnica: Proyecto Generación de Geoinformación para la gestión del territorio a nivel nacional, escala 1:25000. Cantón Santa Elena [Geopedología]. IEE-MAGAP, 2012.).

Figure 3 shows LSI values (0.20-1.35). This variability is expected and reported elsewhere; it can reflect well depth, aquifer heterogeneity, recharge rates, and local infiltration. The outlier at P-25 (1.35) suggests stronger water-rock interaction or lower recharge, concentrating minerals.

These waters are supersaturated with CaCO₃, indicating high scale potential-especially since >90% of sources exceeded +0.31(Benmarce et al., 2024BENMARCE, K., ZIGHMI, K., HADJI, R., HAMED, Y., GENTILUCCI, M., BARBIERI, M., PAMBIANCHI, G.: Integration of GIS and Water-Quality Index for Preliminary Assessment of Groundwater Suitability for Human Consumption and Irrigation in Semi-Arid Region. Hydrology, 11(5),2024, 71. https://doi.org/10.3390/hydrology11050071 ). Other Ecuadorian studies report positive LSI in wells-particularly in coastal/calcareous substrates-attributed to aquifer mineralogy and low rainfall recharge (De la Torre Ordoñez, 2018DE LA TORRE-ORDOÑEZ, D. A.: DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE MASA EN LECHOS DE CONTACTO DE CARBONATO DE CALCIO PARA LA ESTABILIZACIÓN QUIMICA DE AGUAS CORROSIVAS [Tesis de Grado, Escuela Politécnica Nacional], 2018 https://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/19447/1/CD-8841.pdf ; Montenegro Rodríguez, 2013MONTENEGRO-RODRÍGUEZ, D. G.: Evaluación de los factores que afectan a la producción en el campo Iro A del Bloque 16 [Tesis de Grado, Universidad Central del Ecuador], 2013, https://core.ac.uk/download/pdf/71900874.pdf ).

By contrast, García-Ávila et al. (2018)GARCÍA-ÁVILA, F., RAMOS-FERNÁNDEZ, L., ZHINDÓN-ARÉVALO, C.: Estimation of corrosive and scaling trend in drinking water systems in the city of Azogues, Ecuador. Ambiente e Agua - An Interdisciplinary Journal of Applied Science, 13(5), 1, 2018, https://doi.org/10.4136/ambi-agua.2237 found predominantly negative LSI (−1.22 to −1.68) in Azogues’ drinking water system (corrosive trend). The Javita wells show the opposite pattern: positive LSI and higher scaling risk-implying differences in water chemistry (pH, calcium hardness, alkalinity, TDS) between regions. In Tamil Nadu, LSI often exceeds zero in irrigation aquifers and correlates with high salinity and alkalinity (Anyango et al., 2024ANYANGO, G. W., BHOWMICK, G. D., SAHOO BHATTACHARYA, N.: A critical review of irrigation water quality index and water quality management practices in micro-irrigation for efficient policy making. Desalination and Water Treatment, 318, 100304, 2024, https://doi.org/10.1016/j.dwt.2024.100304 ).

In the U.S., large-scale USGS assessments show spatially mixed patterns-some regions corrosive (negative LSI), others neutral or scaling (positive LSI); about one-third of samples were potentially corrosive by LSI (Belitz et al., 2016BELITZ, K., JURGENS, B. C., JOHNSON, T. D.: Potential corrosivity of untreated groundwater in the United States. En Scientific Investigations Report (Nos. 2016-5092). U.S. Geological Survey, 2016, https://doi.org/10.3133/sir20165092 ). The Javita data align with hard/supersaturated waters (positive LSI). Padilla González et al. (2022)PADILLA-GONZÁLEZ, P., BAUTISTA-CAPETILLO, C., RUIZ-CANALES, A., GONZÁLEZ-TRINIDAD, J., JÚNEZ-FERREIRA, H. E., CONTRERAS RODRÍGUEZ, A. R., ROBLES ROVELO, C. O.: Characterization of Scale Deposits in a Drinking Water Network in a Semi-Arid Region. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(6), 3257, 2022, https://doi.org/10.3390/ijerph19063257 reported LSI from slightly negative to positive (−0.005 to 0.76) and confirmed CaCO₃ scale by SEM/XRD-consistent with our interpretation that positive LSI associates with observable carbonate deposits.

Conclusions

The interplay between water hardness and LSI is fundamental in evaluating irrigation water quality. This relationship-expressed mathematically in LSI and manifested physically as scaling or corrosion-largely determines the technical and economic viability of irrigation systems.

Hardness (divalent cation concentration) directly influences saturation pH and thus LSI. Managing both parameters jointly is essential to optimize hydraulic performance and ensure adequate crop nutrition.

Measured LSI values in Javita basin wells were all positive (mean 0.60), indicating a predominant scaling tendency of groundwater in the area. In modern agriculture-where water-use efficiency is imperative-proper monitoring and management of these parameters are indispensable for sustainable irrigation.

System design and management should account for scaling potential to avoid blockages and reduce maintenance costs. We recommend implementing anti-scaling measures (softening, inhibitors, pH control) and routine monitoring of physicochemical parameters to detect seasonal variability.

Introducción

La calidad del agua de riego condiciona la viabilidad y la sostenibilidad de la producción agrícola. En estado natural el agua contiene sales solubles, las cuales en niveles adecuados son esenciales para el desarrollo de los cultivos, sin embargo, su presencia en altas concentraciones puede resultar perjudicial para las plantas y la salud del suelo. Por lo que la gestión eficiente de los recursos hídricos considerando las fuentes superficiales y subterráneas es indispensable para su uso, sobre todo para el sector agrícola uno de los de mayor demanda.

En regiones semiáridas, donde la disponibilidad de agua superficial es limitada, el agua subterránea adquiere un papel fundamental para satisfacer las necesidades hídricas de los cultivos (Benmarce et al., 2024BENMARCE, K., ZIGHMI, K., HADJI, R., HAMED, Y., GENTILUCCI, M., BARBIERI, M., PAMBIANCHI, G.: Integration of GIS and Water-Quality Index for Preliminary Assessment of Groundwater Suitability for Human Consumption and Irrigation in Semi-Arid Region. Hydrology, 11(5),2024, 71. https://doi.org/10.3390/hydrology11050071 ). Por lo que la evaluación de la aptitud del agua para uso agrícola es vital para la sostenibilidad de los sistemas. Entre los parámetros clave de aptitud se encuentran la salinidad, generalmente evaluada a partir de la Conductividad Eléctrica (CE), el riesgo de sodio, expresado a través de la Relación de Adsorción de Sodio (SAR), los carbonatos de sodio residuales (RSC) y la posible toxicidad de iones específicos, como los de cloro, boro y sodio (Jadhav et al., 2025JADHAV, A. B., V.N.NALE, D.S.POTDAR: Consequences of Irrigation Water and Soil Quality: An Overview. Asian Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 11(1), 435-453, 2025, https://doi.org/10.9734/ajsspn/2025/v11i1494 ). Además, se consideran otros indicadores esenciales como el pH, los Sólidos Disueltos Totales (TDS), la dureza, el Porcentaje de Sodio (%Na), la Relación de Adsorción de Magnesio (MAR), la Relación de Kelly (KR), la Salinidad Efectiva (ES), la Salinidad Potencial (PS) y el Índice de Saturación de Langelier (LSI, por sus siglas en inglés) (Anyango et al., 2024ANYANGO, G. W., BHOWMICK, G. D., SAHOO BHATTACHARYA, N.: A critical review of irrigation water quality index and water quality management practices in micro-irrigation for efficient policy making. Desalination and Water Treatment, 318, 100304, 2024, https://doi.org/10.1016/j.dwt.2024.100304 ; Mirzabeygi et al., 2016MIRZABEYGI, M., NAJI, M., YOUSEFI, N., SHAMS, M., BIGLARI, H., MAHVI, A. H.: Evaluation of corrosion and scaling tendency indices in water distribution system: A case study of Torbat Heydariye, Iran. Desalination and Water Treatment, 57(54), 25918-25926, 2016, https://doi.org/10.1080/19443994.2016.1162206 ; Ouhakki et al., 2024OUHAKKI, H., EL FALLAH, K., ADIBA, A., HAMID, T., EL MEJDOUB, N.: Assessing Groundwater Quality and its Impact on Agricultural Productivity in Morocco. Journal of Ecological Engineering, 25(9), 81-91, 2024, https://doi.org/10.12911/22998993/190684 ).

Este último, desarrollado por el Dr. Wilfred F. Langelier en la década de 1930 (Langelier, 1936LANGELIER, W. F.: The Analytical Control of Anti‐Corrosion Water Treatment. Journal AWWA, 28(10), 1500-152, 1936, https://doi.org/10.1002/j.1551-8833.1936.tb13785.x ), constituye una herramienta analítica esencial y complementaria, al evaluar el equilibrio de saturación del CaCO₃ en el agua.

La dureza del agua, definida por la concentración de iones divalentes de calcio (Ca²⁺) y magnesio (Mg²⁺) expresada en equivalentes de carbonato de calcio (CaCO₃), constituye un factor determinante en la formación de precipitados e incrustaciones. Por su parte, el Índice de Saturación de Langelier, representa una herramienta predictiva que evalúa la tendencia del agua a formar depósitos calcáreos o exhibir propiedades corrosivas (Barceló-Quintal et al., 2023BARCELÓ-QUINTAL, I., ESPEJO-MONTES, F., GÓMEZ-NÚÑEZ, J., GÓMEZ-SALAZAR, S., SOLÍS-CORREA, H.: DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE LANGELIER DEL AGUA DEL ARROYO RÍO PUERTA GRANDE EN LA CDMX. Ingeniería Revista Académica de la Facultad de Ingeniería Universidad Autónoma de Yucatán, 27(3), 63-84. 2023.; Shankar, 2014SHANKAR, D.: Determination of Scaling and corrosion tendencies of water through the use of Langelier and Ryznar Indices. Scholars Journal of ENGINEERING AND TECHNOLOGY, 2(2), 123-127, 2014.). En la Tabla 1 se puede observar la clasificación de la dureza de las aguas (Almeida, 2011ALMEIDA, O. Á. DE.: Qualidade da água de irrigação. Embrapa Mandioca E Fruticultura Tropical, 2011.).

El LSI se emplea para predecir problemas de incrustación o corrosión en la infraestructura de riego, tales como la obstrucción de emisores, especialmente en los sistemas de riego localizado, y la degradación de tuberías, debido a que proporciona una medida objetiva del equilibrio del agua con respecto a la saturación de carbonato de calcio, indicando si el agua tiende a ser corrosiva, se encuentra en equilibrio o es incrustante.

La obstrucción de los emisores es el principal desafío en el mantenimiento de los sistemas de riego localizado, siendo frecuentemente causada por la acumulación de depósitos químicos, en particular la precipitación de calcio y magnesio inducida por la evaporación (Dehghanisanij et al., 2025DEHGHANISANIJ, H., MIRLATIFI, S. M., EMAMI, S., RAJABZADEH, T.: Reducing the clogging of emitters in drip irrigation systems using acid washing and ultrasonic technology. Scientific Reports, 15(1), 12499, 2025, https://doi.org/10.1038/s41598-025-95915-w ). Se ha observado que valores elevados de pH y temperaturas ambientales altas favorecen la precipitación de carbonato de calcio, una sal de baja solubilidad que puede afectar gravemente la eficiencia y la durabilidad de los sistemas de riego (Lopes Muniz et al., 2023LOPES-MUNIZ, G., GONÇALVES-OLIVEIRA, A. L., Benedito, M. G., Duarte Cano, N., Pires De Camargo, A., & Da Silva, A. J.: Risk Evaluation of Chemical Clogging of Irrigation Emitters via Geostatistics and Multivariate Analysis in the Northern Region of Minas Gerais, Brazil. Water, 15(4), 790, 2023, https://doi.org/10.3390/w15040790 ).

Los emisores de goteo, con sus secciones de flujo estrechas (aproximadamente 1 mm²), son susceptibles a la formación de obstrucciones (Lopes Muniz et al., 2023LOPES-MUNIZ, G., GONÇALVES-OLIVEIRA, A. L., Benedito, M. G., Duarte Cano, N., Pires De Camargo, A., & Da Silva, A. J.: Risk Evaluation of Chemical Clogging of Irrigation Emitters via Geostatistics and Multivariate Analysis in the Northern Region of Minas Gerais, Brazil. Water, 15(4), 790, 2023, https://doi.org/10.3390/w15040790 ). Un LSI positivo es un fuerte indicador de la probabilidad de sedimentación de carbonato de calcio y, por ende, de la obstrucción de los goteros (Mirzaei et al., 2011MIRZAEI, F., ALIZADEH, H. A., TAHERI-GRAVAND, A.: Study of water Quality in Different Stations of Karkheh River based on Langelier and Ryzner Indices for Determining Potential Clogging of Droppers. Research Journal of Applied …, 3(1), 61-66, 2011.). La obstrucción de emisores por precipitación de CaCO₃ no es un problema exclusivo del LSI; es el resultado de una interacción compleja de factores.

Un LSI positivo indica sobresaturación y, por ende, una tendencia a la formación de incrustaciones, mientras que un LSI negativo señala subsaturación y una tendencia a la corrosión. Un valor de 0.00 para el LSI representa un equilibrio perfecto, donde el agua no tiende a disolver ni a precipitar carbonato de calcio (Abbasnia et al., 2019ABBASNIA, A., YOUSEFI, N., MAHVI, A. H., NABIZADEH, R., RADFARD, M., YOUSEFI, M., ALIMOHAMMADI, M.: Evaluation of groundwater quality using water quality index and its suitability for assessing water for drinking and irrigation purposes: Case study of Sistan and Baluchistan province (Iran). Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 25(4), 2019, 988-1005. https://doi.org/10.1080/10807039.2018.1458596 ; Almeida, 2011ALMEIDA, O. Á. DE.: Qualidade da água de irrigação. Embrapa Mandioca E Fruticultura Tropical, 2011.; Ayers & Westcot, 1985AYERS, R. S., WESTCOT, D. W. (with Food and Agriculture Organization of the United Nations).: Water quality for agriculture. Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1985.; Balkrishna et al., 2024BALKRISHNA, A., GHOSH, S., NAGOSE, A., JOSHI, D., SINGH, S., KUMUD, SAXENA, A., TANEJA, S., ARYA, V.: Evaluation of Suitability Analysis of Gangetic Water from Upper, Middle, And Lower Ganga Rivers (p. 2024.02.28.582642). bioRxiv.,2024, https://doi.org/10.1101/2024.02.28.582642 ; Faraji & Shahryari, 2024FARAJI, H., & SHAHRYARI, A.: Assessment of groundwater quality for drinking, irrigation, and industrial purposes using water quality indices and GIS technique in Gorgan aquifer. Desalination and Water Treatment, 320, 100821, 2024, https://doi.org/10.1016/j.dwt.2024.100821 ; Hasag Moran et al., 2022HASAG MORAN, E. S., COBOS MORA, F., LOMBEIDA GARCIA, E., UVIDIA, M.: Evaluación De La Calidad De Agua En El Sistema De Riego Cedege, Babahoyo Ecuador. Journal of Science and Research, 7, 2022 (CININGEC II), Article CININGEC II.; Mirzabeygi et al., 2016MIRZABEYGI, M., NAJI, M., YOUSEFI, N., SHAMS, M., BIGLARI, H., MAHVI, A. H.: Evaluation of corrosion and scaling tendency indices in water distribution system: A case study of Torbat Heydariye, Iran. Desalination and Water Treatment, 57(54), 25918-25926, 2016, https://doi.org/10.1080/19443994.2016.1162206 ).

Un LSI positivo se agrava por el pH elevado del agua y las altas temperaturas ambientales (Lopes Muniz et al., 2023LOPES-MUNIZ, G., GONÇALVES-OLIVEIRA, A. L., Benedito, M. G., Duarte Cano, N., Pires De Camargo, A., & Da Silva, A. J.: Risk Evaluation of Chemical Clogging of Irrigation Emitters via Geostatistics and Multivariate Analysis in the Northern Region of Minas Gerais, Brazil. Water, 15(4), 790, 2023, https://doi.org/10.3390/w15040790 ). Además, la compatibilidad de los fertilizantes, específicamente los fosfatados, puede interactuar con el calcio en el agua para formar precipitados, exacerbando la obstrucción de los goteros en aguas con alto contenido de calcio (Mirzaei et al., 2011MIRZAEI, F., ALIZADEH, H. A., TAHERI-GRAVAND, A.: Study of water Quality in Different Stations of Karkheh River based on Langelier and Ryzner Indices for Determining Potential Clogging of Droppers. Research Journal of Applied …, 3(1), 61-66, 2011.). Esto implica que el manejo efectivo del LSI en sistemas de riego por goteo requiere una estrategia integral que considere no solo la química del agua, sino también las condiciones climáticas y las prácticas agronómicas, como la elección del método de aplicación de fertilizantes.

El monitoreo del LSI permite una gestión proactiva que no solo protege la infraestructura de riego (tuberías, emisores) de daños permanentes y costosas reparaciones, sino que también garantiza la eficiencia operativa y la uniformidad en la aplicación del agua, aspectos críticos para la productividad del cultivo y la conservación del recurso hídrico.

La interpretación de los valores del LSI es crucial para la toma de decisiones en la gestión del agua (Benmarce et al., 2024BENMARCE, K., ZIGHMI, K., HADJI, R., HAMED, Y., GENTILUCCI, M., BARBIERI, M., PAMBIANCHI, G.: Integration of GIS and Water-Quality Index for Preliminary Assessment of Groundwater Suitability for Human Consumption and Irrigation in Semi-Arid Region. Hydrology, 11(5),2024, 71. https://doi.org/10.3390/hydrology11050071 ):

En términos de rangos aceptables, los valores de LSI cercanos a cero, específicamente entre -0,3 y +0,3, se consideran óptimos para el equilibrio del agua. Algunos expertos sugieren un rango ligeramente más amplio, como -0,3 a +0,5, inclinándose hacia una ligera incrustación. Esta preferencia por una ligera incrustación sobre la corrosión se basa en una estrategia de gestión de riesgos fundamental en la ingeniería de riego. La corrosión, al causar “daños permanentes e irreversibles” a la infraestructura, representa un costo de capital y una interrupción operativa mucho mayores que la incrustación, que es “tratable” y a menudo reversible (Orenda, 2022ORENDA: Understanding LSI: The Langelier Saturation Index, 2022, https://blog.orendatech.com/langelier-saturation-index ). Estos rangos orientan a los gestores del agua a priorizar la prevención de condiciones corrosivas, incluso si esto trae consigo tolerar un grado menor y manejable de formación de incrustaciones, optimizando así la vida útil y la fiabilidad del sistema de riego a largo plazo.

Los problemas de corrosión e incrustación, pronosticados a partir del LSI, tienen un impacto directo y crítico en la eficiencia operativa y la vida útil de los sistemas de riego. El agua corrosiva, indicada por un LSI negativo, puede provocar el deterioro, el daño y las fugas en las tuberías y la infraestructura de riego, comprometiendo la integridad del sistema y la calidad del agua aplicada. Por otro lado, la formación de incrustaciones, asociada a un LSI positivo, reduce significativamente la eficiencia de componentes y puede disminuir o bloquear completamente el flujo de agua a los emisores y accesorios.

Más allá del daño físico, la reducción del flujo o las fugas resultantes de estos problemas conllevan una distribución desigual del agua a los cultivos. Esta falta de uniformidad en la aplicación del agua afecta negativamente el rendimiento del cultivo, la eficiencia del uso del agua y puede llevar a la salinización localizada del suelo, lo que resalta la importancia del LSI para la productividad y la sostenibilidad agrícola.

El LSI se centra principalmente en la infraestructura de riego, sin embargo, la precipitación de CaCO₃ en el agua de riego puede tener consecuencias indirectas en la química del suelo. Esta precipitación puede reducir la concentración de calcio (Ca) en la solución del suelo y, consecuentemente, aumentar la relación de sodio intercambiable (Na) a calcio. Un aumento en la relación Na:Ca puede llevar a un drenaje deficiente y una aireación inadecuada en el medio de cultivo, afectando negativamente la estructura del suelo. La irrigación con aguas sódicas también puede aumentar el pH del suelo, la CE y el Na⁺ soluble, mientras que disminuye o no altera los cationes solubles como Ca²⁺ y Mg²⁺ (Peker et al., 2024PEKER, A. E., ÖZTÜRK, H. S., & MAMEDOV, A. I.: The Effect of Sodic Water Type on the Chemical Properties of Calcareous Soil in Semi-Arid Irrigated Land. Soil Systems, 8(1), 10, 2024, https://doi.org/10.3390/soilsystems8010010 ).

La capacidad de ajustar el pH del agua de riego mediante la inyección de ácido es una intervención directa que puede prevenir la formación de incrustaciones y la corrosión, lo que se traduce en una reducción significativa de los costos de mantenimiento y reparación, una mayor eficiencia del sistema de riego y una prolongación de su vida útil. Este enfoque preventivo es un aspecto fundamental en la gestión sostenible del agua en la agricultura.

Basados en los antecedentes mencionados, este trabajo tiene como objetivo valorar el riesgo de obstrucción de los sistemas de riego localizados que tienen como fuentes de abasto pozos ubicados en la cuenca del río Javita, en la provincia de Santa Elena, Ecuador.

Materiales y Métodos

El área de estudio, como se puede apreciar en la Figura 1, está constituida por la cuenca del río Javita, ubicada en la parroquia Colonche, cantón Santa Elena, provincia del mismo nombre. Sus límites son: al norte la cuenca del río Viejo; al sur tiene las cuencas de los ríos Grande, Zapotal y Daular; al este se halla la cordillera Chongón Colonche; mientras que al oeste está el océano Pacífico.

La cuenca del río Javita tiene una superficie de 81 297 hectáreas, que representan el 21,5 % de la superficie total de la provincia de Santa Elena, en su interior se hallan 15 comunas y se caracteriza por su clima seco (Velasco Andrade & Tamayo Ortiz, 2020VELASCO-ANDRADE, P. R., TAMAYO-ORTIZ, C.: Agua en territorios comunales: Gestión del riego en el valle del río Javita, provincia de Santa Elena. Siembra, 7(1), 027-042, 2020, https://doi.org/10.29166/siembra.v7i1.1865 ).

Es una cuenca de la franja costera, es decir, de la vertiente del Pacífico, su característica principal es que posee acuíferos pobres, aislados y de poca extensión (Rodríguez Ayala, 2014RODRÍGUEZ-AYALA, C. M.: Caracterización hidrogeológica de las cuencas de los ríos Javita y Zapotal de la península de Santa Elena [Ingeniero Geólogo, Universidad Central de Quito], 2014, T-UCE-0012-304.pdf. http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/2325 ). Pertenece al sistema hidrográfico Zapotal y su código de acuerdo con la División Hidrográfica del Ecuador es 1244.

El relieve es ondulado, de elevaciones de poca altura. En cuanto al clima, la zona de estudio se divide en dos: en la parte este, cercano a la cordillera Chongón-Colonche, se clasifica como tropical mega térmico seco, mientras que la zona costera es tropical mega térmico semiárido.

Las coordenadas planas de los puntos que definen los extremos Sur-Oeste y Norte-Este de la cuenca del río Javita son: 525000, 9760000 y 580000, 9800000 respectivamente, según el sistema de proyección UTM, zona 17 sur, datum WGS 84.

El río Javita nace en la cordillera del Bosque Protector Chongón-Colonche y corre en sentido oeste-este, su corriente se clasifica como intermitente debido a que solo hay escurrimiento durante las épocas de lluvias. La vegetación original ha sufrido una tala indiscriminada principalmente para usar la madera en la elaboración de carbón vegetal.

Se realizaron tres muestreos en los meses de junio, agosto y diciembre de 2024 a 25 pozos distribuidos en la zona media de la cuenca donde se concentran las principales áreas de cultivo, como puede observarse en los puntos azules de la Figura 2.

La toma de muestra se realizó según el procedimiento planteado en la Norma Técnica Ecuatoriana 2176:2013 sobre técnicas de muestreo (INEN, 2013bINEN: AGUA. Calidad Del Agua. Muestreo. Técnicas De Muestreo (Norma Técnica Ecuatoriana No. NTE INEN 2176:2013; Versión Primera revisión), 2013b.), se emplearon recipientes de vidrio de color ámbar, de un litro de capacidad. La manipulación y conservación de las muestras se hicieron considerando la Norma Técnica Ecuatoriana 2169:2013 (INEN, 2013aINEN: Agua. Calidad Del Agua. Muestreo. Manejo Y Conservación De Muestras (Norma Técnica Ecuatoriana No. Nte Inen 2169:2013; Versión Primera revisión), 2013a.).

En el laboratorio se realizaron las determinaciones que se muestran en la Tabla 2, donde además se presentan las técnicas empleadas en cada caso.

La determinación de la dureza total de las aguas se realizó al sumar la dureza del calcio con la del magnesio, para ello se utilizó la siguiente ecuación:

Donde:

D: es la dureza en mg.L^-1

[Ca]: es la concentración de calcio en mg.L^-1

[Mg]: es la concentración de magnesio en mg.L^-1

El Índice de Saturación de Langelier se determinó por el procedimiento sugerido por Ayers & Westcot (1985) en la Tabla 25, página 103AYERS, R. S., WESTCOT, D. W. (with Food and Agriculture Organization of the United Nations).: Water quality for agriculture. Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1985., en el que se utilizan los valores de los contenidos de los iones de calcio, magnesio, sodio, carbonatos y bicarbonatos para el cálculo del pH de saturación, según la siguiente fórmula:

Donde:

$\left(p{K}_2^{\text{'}}-p{K}_s^{\text{'}}\right)=Ca+Mg+Na$ en meq/L.

$p\left(C{a}^{2+}\right)=Ca$ en meq/L.

$p\left(Alk\right)=C{O}_3+HC{O}_3$ en meq/L.

Luego, $LSI=pHa-pHs$

En la Tabla 3 aparecen los valores promedio de las variables que intervienen en el cálculo de la dureza y el Índice de Saturación de Langelier, obtenidos de los tres muestreos antes mencionados.

Resultados y Discusión

En la Tabla 4 se presentan los valores de la dureza de las fuentes de agua estudiadas en la cuenca del río Javita de la Península de Santa Elena, Ecuador, así como su clasificación (Almeida, 2011ALMEIDA, O. Á. DE.: Qualidade da água de irrigação. Embrapa Mandioca E Fruticultura Tropical, 2011.).

En la Tabla 3 puede observarse que más del 70% de las fuentes estudiadas poseen aguas duras o muy duras, estos resultados coinciden con los planteados (Rodríguez Ayala, 2014RODRÍGUEZ-AYALA, C. M.: Caracterización hidrogeológica de las cuencas de los ríos Javita y Zapotal de la península de Santa Elena [Ingeniero Geólogo, Universidad Central de Quito], 2014, T-UCE-0012-304.pdf. http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/2325 ) en su estudio de caracterización hidrogeológica de las cuencas de los ríos Javita y Zapotal. Esto podría estar asociado a que parte de la cuenca está sobre el Miembro Javita formado por restos calcáreos de la Formación San Eduardo, cuya litología consiste en calcarenitas de grano grueso, alternando con conglomerados o brechas (Cornejo Martínez, 2006CORNEJO-MARTÍNEZ, M.: Polo de promoción minero ambiental en el contexto de la agenda local 21: Península de Santa Elena (Ecuador). CETEM/MCT/CNPq/UIA, 2006.) y depósitos aluviales constituidos por varios materiales entre los que predominan las areniscas (Instituto Espacial Ecuatoriano & Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca, 2012Instituto Espacial Ecuatoriano, Ministerio de Agricultura, Ganadería, Acuacultura y Pesca: Memoria Técnica: Proyecto Generación de Geoinformación para la gestión del territorio a nivel nacional, escala 1:25000. Cantón Santa Elena [Geopedología]. IEE-MAGAP, 2012.).

En la Figura 3 se presentan los valores del LSI. La variabilidad en los valores de LSI (desde 0.20 hasta 1.35) es esperable y ha sido observada en otras investigaciones. Esta variación puede deberse a diferencias en la profundidad del pozo, la heterogeneidad del acuífero, la tasa de recarga y la influencia local de infiltración. El valor atípicamente alto del P-25 (1.35) sugiere una zona de mayor interacción agua-roca o posiblemente una menor tasa de recarga, permitiendo una mayor concentración de minerales.

Estas aguas están sobresaturadas con carbonato de calcio, siendo este un indicador de la potencialidad de incrustaciones en el sistema de riego, máxime cuando más del 90% de las fuentes tienen un LSI superior a +0,31 con una fuerte tendencia a la precipitación (Benmarce et al., 2024BENMARCE, K., ZIGHMI, K., HADJI, R., HAMED, Y., GENTILUCCI, M., BARBIERI, M., PAMBIANCHI, G.: Integration of GIS and Water-Quality Index for Preliminary Assessment of Groundwater Suitability for Human Consumption and Irrigation in Semi-Arid Region. Hydrology, 11(5),2024, 71. https://doi.org/10.3390/hydrology11050071 ).

Estudios realizados en diversas regiones ecuatorianas han reportado LSI positivos en aguas de pozos, sobre todo en zonas costeras y de sustrato calcáreo, atribuyendo los valores elevados a la composición mineralógica del acuífero y a la escasa recarga por lluvias (De la Torre Ordoñez, 2018DE LA TORRE-ORDOÑEZ, D. A.: DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE MASA EN LECHOS DE CONTACTO DE CARBONATO DE CALCIO PARA LA ESTABILIZACIÓN QUIMICA DE AGUAS CORROSIVAS [Tesis de Grado, Escuela Politécnica Nacional], 2018 https://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/19447/1/CD-8841.pdf ; Montenegro Rodríguez, 2013MONTENEGRO-RODRÍGUEZ, D. G.: Evaluación de los factores que afectan a la producción en el campo Iro A del Bloque 16 [Tesis de Grado, Universidad Central del Ecuador], 2013, https://core.ac.uk/download/pdf/71900874.pdf ).

García-Ávila et al. (2018)GARCÍA-ÁVILA, F., RAMOS-FERNÁNDEZ, L., ZHINDÓN-ARÉVALO, C.: Estimation of corrosive and scaling trend in drinking water systems in the city of Azogues, Ecuador. Ambiente e Agua - An Interdisciplinary Journal of Applied Science, 13(5), 1, 2018, https://doi.org/10.4136/ambi-agua.2237 estudiaron la red de suministro de agua en Azogues (Ecuador) y encontraron valores de LSI predominantemente negativos (desde -1,22 hasta -1,68), lo que indica una tendencia corrosiva en las aguas de esa ciudad, en contraste a esos resultados los pozos estudiados en la cuenca del río Javita muestran un patrón muy distinto: predominio de LSI positivo, por tanto, mayor riesgo de incrustación frente a la corrosión observada en Azogues. Esto sugiere diferencias importantes en propiedades químicas de las aguas (pH, dureza cálcica, alcalinidad, TDS) entre ambas zonas.

En el distrito de Tamil Nadu, el LSI varía frecuentemente por encima de cero, marcando tendencia a incrustaciones en acuíferos explotados para riego, correlacionando estos datos con la alta salinidad y alcalinidad (Anyango et al., 2024ANYANGO, G. W., BHOWMICK, G. D., SAHOO BHATTACHARYA, N.: A critical review of irrigation water quality index and water quality management practices in micro-irrigation for efficient policy making. Desalination and Water Treatment, 318, 100304, 2024, https://doi.org/10.1016/j.dwt.2024.100304 ).

El informe del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) sobre la corrosividad de aguas subterráneas en ese país muestra que la situación varía espacialmente: hay regiones con aguas tendientes a corrosión (LSI negativo) y otras con aguas neutras o con tendencia a incrustaciones (LSI positivo). A nivel de muestreo masivo, aproximadamente un tercio de las muestras fueron clasificadas como potencialmente corrosivas según LSI (Belitz et al., 2016BELITZ, K., JURGENS, B. C., JOHNSON, T. D.: Potential corrosivity of untreated groundwater in the United States. En Scientific Investigations Report (Nos. 2016-5092). U.S. Geological Survey, 2016, https://doi.org/10.3133/sir20165092 ). Sin embargo, los resultados del río Javita (LSI positivos) se alinean con las regiones y estudios que encuentran aguas duras/sobresaturadas, pero no con las zonas donde predominan LSI negativos. Esto indica que la cuenca Javita, tal como muestran los datos, tendría aguas con alcalinidad y/o durezas relativamente elevadas (favoreciendo la incrustación), como se analizó antes (Tabla 3).

Padilla González et al. (2022)PADILLA-GONZÁLEZ, P., BAUTISTA-CAPETILLO, C., RUIZ-CANALES, A., GONZÁLEZ-TRINIDAD, J., JÚNEZ-FERREIRA, H. E., CONTRERAS RODRÍGUEZ, A. R., ROBLES ROVELO, C. O.: Characterization of Scale Deposits in a Drinking Water Network in a Semi-Arid Region. International Journal of Environmental Research and Public Health, 19(6), 3257, 2022, https://doi.org/10.3390/ijerph19063257 caracterizaron depósitos de incrustación en una red y reportaron valores de LSI que iban desde levemente negativos hasta positivos (LSI desde −0.005 a 0.76 en uno de sus sistemas), y confirmaron por SEM/XRD (Scanning Electron Microscopy/X-Ray Diffraction) que muchas incrustaciones eran carbonatos de calcio. Esto coincide con la interpretación: LSI positivo y presencia de carbonatos se asocian a incrustaciones observables en tuberías.

En resumen, la combinación de agua dura con LSI positivo genera incrustaciones calcáreas que reducen el diámetro efectivo de tuberías, obstruyen emisores y afectan la uniformidad de distribución del agua, lo cual constituye un riesgo potencial en los sistemas de riego localizado de las áreas agrícolas de la cuenca del río Javita.

Conclusiones

La relación entre la dureza del agua y el Índice de Saturación de Langelier constituye un elemento fundamental en la evaluación de la calidad del agua para riego. Esta interrelación, expresada matemáticamente en el cálculo del Índice de Saturación de Langelier y manifestada físicamente en la tendencia a la formación de incrustaciones o corrosión, determina en gran medida la viabilidad técnica y económica de los sistemas de riego.

La dureza del agua, como medida de la concentración de cationes divalentes, influye directamente en el pH de saturación y, consecuentemente, en el valor del Índice de Saturación de Langelier. Esta interdependencia requiere un enfoque holístico en el manejo de la calidad del agua, donde ambos parámetros deben ser considerados conjuntamente para optimizar el rendimiento de los sistemas de riego y garantizar la nutrición adecuada de los cultivos.

Los valores del Índice de Langelier medidos en los pozos de la cuenca del río Javita (todos positivos, con un promedio de 0.60) indican que el agua subterránea de esta área tiene una tendencia predominante a la incrustación.

En el contexto de la agricultura moderna, donde la eficiencia en el uso del agua es imperativa, el monitoreo y manejo adecuados de estos parámetros representan una herramienta indispensable para la sostenibilidad de los sistemas de regadío.

El diseño y manejo de los sistemas hidráulicos deben considerar el potencial incrustante para evitar bloqueos y reducir los costos de mantenimiento.

Se recomienda implementar medidas de control de incrustaciones (ablandamiento, inhibidores, control de pH), además de monitorear periódicamente los parámetros fisicoquímicos para detectar variaciones estacionales.