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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO Equipo Agribot

CÁLCULO DE UNA SOLUCIONES NUTRITIVAS

ppm 1 a 1 millón 1 g de fertilizante disuelto en 1 millón de g de agua y

1 L de agua tiene 1 000 g

entonces

1 millón de g de agua = 1 000 L

1 g de fertilizante disuelto en 1 000 L de agua

1 g de una sustancia disuelta en 1000 L de agua (dividiendo entre 1000 los gramos y los litros) 0.001 g de un fertilizante disuelto en 1 L de agua 0.001 g / 1 L de agua

1 mg· L-1

CUADRO 14. RANGOS MINIMOS, OPTIMO Y MAXIMO DE ELEMENTOS PRESENTES EN SOLUCIONES HIDROPONICAS SEGUN DOUGLAS ( 1976), (ppm)4 p16

Elemento

Mínimo

Optimo

Máximo

Nitrógeno

150

300

1000

Calcio

300

400

500

Magnesio

50

75

100

Fósforo

50

80

100

Potasio

100

250

400

Azufre

200

400

1000 0.5

Cobre

0.1

0.5

Boro

0.5

1

5

Fierro

2

5

10

Manganeso

0.5

2

5

Molibdeno

0.001

0.001

0.002

Zinc

0.5

0.5

1

Elemento N P K Ca Mg S Elemento

ppm 300 85 265 330 80 100 ppm

Fe

4.0

Mn

1.5

B

0.5

Cu

0.6

Zn

0.5

Se restan los Elementos que ya contiene el Agua ELEMENTO

ppm

Fósforo

P

5

Potasio

K

15

Calcio

Ca

30

Magnesio

Mg

5

Manganeso

Mn

0.5

Cobre

Cu

0.1

Macro nutrimentos

ppm Necesarios

en el agua

Requeridos

N

300

0

300

P

85

5

80

K

265

15

250

Ca

330

30

300

Mg

80

5

75

Micro nutrimentos Fe

4.0

0.0

4.0

Mn

1.5

0.5

1.0

B

0.5

0.0

0.5

Cu

0.6

0.1

0.5

Zn

0.5

0.0

0.5

Elemento N P K Ca Mg S Elemento

ppm 300 80 250 300 75 100 ppm

Fe

4.0

Mn

1.0

B

0.5

Cu

0.5

Zn

0.5

7

LOS FERTILIZANTES Características para su uso en hidroponía •Muy solubles (menor 1:20) •Bajo en impurezas •Muy concentrado

PASOS PARA CALCULAR SOLUCIÓN NUTRITIVA Análisis del agua Análisis del suelo (si fuera fertirrigación) • Se calculan primero los fertilizantes compuestos • Calcular todo el calcio o la mayor cantidad posible con nitrato de calcio. • Fertilizantes con alta solubilidad (< 1:20) • Calcular enseguida los fertilizantes que tengan más de un nutrimento • No usar fertilizantes que contengan cloro ni sodio • De preferencia, que no sean a base de amonio • Al final se calculan los fertilizantes simples

FUENTES DE NUTRIENTES 1.- FERTILIZANTES NITROGENADOS

%N a) Sulfato de amonio…………….…..(NH4)2SO4………………….… ………20.5 b) Nitrato de calcio…………………..Ca(NO3)2….………………… ……….15.5 c) Nitrato de amonio…………………NH4NO3.……………………… ……..33.5 d) Nitrato de potasio…………………KNO3…………………………………13.0 e) Urea………………………………..(NH2)2CO……………………… …….46.0 f) Fosfato monoamónico…………….NH4H2PO4……………………………11.0 g) Fosfato diamónico………………..(NH4)2HPO4……………………… …..18.0

2.- FERTILIZANTES FOSFATADOS a)

b) c) d) e)

%P2O5 Superfosfato simple…………..…..Ca2(H2PO4)2.H2O……….. ……………19.5 Superfosfato de calcio triple……..CaH4(PO4)2.H2O………………………46.0 Fosfato monoamónico……………NH4H2PO4……………………………..48.0 Fosfato diamónico………………..(NH4)2HPO4……………………………46.0 Acido fosfórico……………………H3PO4(80-85%)………………… .…….54.0

3.- FERTILIZANTES POTÁSICOS %K2O a) Cloruro de potasio…………………… .KCl…………….………………….48-60 b) Sulfato de potasio………………………K2SO4……………………………..50 c) Nitrato de potasio………………………KNO3…..………………..………..25-30

4.- FERTILIZANTES CÁLCICOS %Calcio a) Nitrato de Calcio…………………….…Ca(NO3)2……..…………………..24 b) Super fosfato simple……………………Ca(H2PO4)2………..……………..20 c) Super fosfatos concentrados……………Ca(H2PO4)2………………………46

5.- FERTILIZANTES CON MAGNESIO %Magnesio a) Sulfato de magnesio……………………MgSO4…………….………… ……..9 (Sal Epson) b) Oxido de magnesio………….………….MgO……….……………………….54 c) Nitrato de magnesio……………………MgNO3……………..………………11% N (MAGNISAL) 16% Mg

6.- FERTILIZANTES CON AZUFRE a) b) c) d) e) f)

% Azufre Sulfato de amonio………………………(NH4)2SO4…………………….…..24.0 Sulfato de potasio……………………….K2SO4…………………………….18 Superfosfato simple…………………….Ca(H2PO4)2………………………12 Superfosfato concentrado……………CaH4(PO4)2…………………………10 Fosfato monoamónico…………………..NH4H2PO4………………………..26 sulfato de calcio………………………….CaSO4……………………… …20

7.- FERTILIZANTES CON MICRONUTRIENTES a) b) c) d) e) f)

% de Micronutriente Sulfato de cobre………………………….CuSO4………………………… 25-35 Sulfato de zinc……………………………ZnSO4…………………………….25-35 Sulfato de Manganeso…………………...MnSO4………………………….. 23 Acido bórico……………………………...H3BO3…………………………… 34-44 Sulfato ferroso……………………………FeSO4…………………………… 20 Molibdato de sodio………………………Na2MoO4……………………….. 37-39

Las fuentes que usaremos para macronutrimentos serán: Sulfato de magnesio MgSO47H20 Nitrato de calcio Ca(NO3)2 Nitrato de Potasio (Multi K) KNO3 Ácido fosfórico H 3PO4 Las fuentes que usaremos para micronutrimentos serán: Sulfato ferroso FeSO4 Sulfato de manganeso MnSO4 Sulfato de cobre CuSO4 Sulfato de zinc ZnSO4 Ácido bórico H3BO3

P6

MASA ATÓMICA DE LOS ELEMENTOS QUE FORMAN PARTE DE LOS FERTILIZANTES USADOS EN HIDROPONIA

Nombre Aluminio Boro Calcio Carbono Cloro Cobre Hidrogeno Hierro Magnesio Manganeso Molibdeno Nitrógeno Oxigeno Fósforo Potasio Selenio Silicio Sodio Azufre Zinc

Símbolo Al B Ca C CI Cu H Fe Mg Mn Mo N O P K Se Si Na S Zn

Peso atómico 26.98 10.81 40.08 12.01 35.45 63.54 1.008 55.85 24.31 54.94 95.94 14.01 16.00 30.97 39.10 78.96 28.09 22.99 32.06 65.37

P15

CALCULO DE SULUCION NUTRITIVA MACRONUTRIMENTOS Debido a que son limitadas las fuentes de calcio, iniciamos el cálculo por el p7 fertilizante que aporta este nutrimento. 1.

CALCIO

Con Nitrato de Calcio: Ca(NO3)2 Primero se calcula el peso molecular (PM) del fertilizante, sumando la masa atómica (peso atómico) de los elementos que lo constituyen: Entonces el peso molecular será:

Ca = 40.08 x 1 = 40.08 N = 14.01 x 2 = 28.02 O = 16.00 x 6 = 96.00 -------------------

Total = 164.10

Para determinar la cantidad de fertilizante necesario para aportar 300 ppm de calcio, se formula una regla de tres: 164.10 g. de Ca(NO3)2

(disueltos en 1000 l. de agua)

X

40.08 ppm de Ca 300 ppm de Ca

Despejando la incógnita: •

X=

p8

164.10 x 300 »

=

1 228 g de Nitrato de Calcio

40.08

Por lo que es necesario disolver 1, 228 g de Nitrato de Calcio, en 1000 L de agua, para aportar 300 ppm de Calcio

Debido a que el nitrato de calcio aporta también nitrógeno, mediante otra regla de tres, determinamos la aportación de este elemento: 164.10 g. de Ca(NO3)2

aportan

28.02 ppm. de N

()

1228 g de Ca(NO3)2

X=

1228 x 28.02 164.10

=

X

209.68 ppm de N

Por lo tanto, con 1228 g. de nitrato de calcio diluido en

1000 litros de agua, se aportan: 300 ppm de calcio requeridas y 209.7 ppm de nitrógeno.

1.

POTASIO.

Ahora calculamos el potasio a base de nitrato de potasio y determinamos cuanto nitrógeno es aportado por este fertilizante: Nitrato de potasio: KNO3

p9

Calcular peso molecular: PM: K = 39.10 x 1 = 39.10 N = 14.01 x 1 = 14.01 O = 16.00 x 3 = 48.00

Total = 101.11

Planteamos una regla de tres para determinar cuanto fertilizante se requiere para aportar 250 ppm de K: 101.11 g. de KNO3

39.10 ppm de K

X

X=

250 ppm de K

101.11 x 250 =

39.10

646.48 g de nitrato de potasio

Calculamos cuanto nitrógeno se aporta con esta cantidad del fertilizante: 101.11 g. de KNO3

14.01 ppm de N

646.48 g. de KNO3

X=

646.48 x 14.01 101.11

X

=

89.58 ppm de N

Consiguientemente, con 646.48 g de nitrato de potasio, estaremos aportando: 250 ppm de K y 89.58 ppm de N

1.

NITRÓGENO.

Observemos, que circunstancialmente, se completan las 300 ppm del nitrógeno requeridas, pues: El nitrato de calcio aporta

209.68 ppm de N

El nitrato de potasio agrega

89.58 ppm de N

TOTAL

299.26 ppm de N

Por lo cual se queda en tales cantidades a usar en la solución nutritiva.

p9

MAGNESIO – AZUFRE

1.

El

Mg y el azufre se aportarán con sulfato de magnesio (sal epson):

Sulfato de magnesio: Mg SO4. 7 H2O Peso molecular: Mg = 24.31 x 1 = 24.31 S = 32.06 x 1 = 32.06 O = 16.00 x 11= 176.00 H = 1.008 x 14= 14.11 TOTAL 246.48

Calculamos la cantidad de este fertilizante necesario para aportar 75 ppm de Mg, mediante una regla de tres: 246.48 de sulfato de Mg

24.31 ppm de Mg

X

X=

75 ppm de Mg

246.48 x 75

=

760 g de sulfato de magnesio

24.31 Pureza del 80%

Calculamos el azufre 246.48 g de sulfato de Mg --------------- 32.06 ppm de azufre 760 g de sulfato de Mg X =

760 x 32.06

----------------

X

= 98.85 ppm de azufre

246.48 Entonces: 760 g de sulfato de magnesio, aportan: 75 ppm de magnesio 99 ppm de azufre Como el fertilizante viene con un 80% de pureza, se ajusta 760 g / 0.8 =

950 g de Sulfato de magnesio

Fósforo

Se utilizará ácido fosfórico Peso molecular: H = 1.008 x 3 = 3.02 P = 30.97 x 1 = 30.97 O = 16.0 x 4 = 64.0 Total = 97.99

p11

Se requieren 80 ppm de Fósforo 97.99 g de H3PO4 X

--------------------------- 30.97 ppm de P --------------------------- 80 ppm de P

X = 97.99 x 80 = 253.12 g de H3PO4

30.97 Se convierte a mililitros, considerando una densidad de 1.834 253.12 g = 138.02 ml 1.834 Cuando se usa ácido fosfórico grado industrial, se encuentra en una

concentración de 80% Se hace el ajuste: 138.02 = 172.5 ml de ácido fosfórico 0.80 Por lo tanto se requieren 172.5 ml de ácido fosfórico para aportar

75 ppm de Fósforo

CÁLCULO DE MICRONUTRIMENTOS 6. Fierro. p12

Sulfato ferroso Fe SO4. 6H2O Peso molecular: Fe = 55.85 x 1 =

55.85

S = 32.06 x 1 = 32.06 O = 16.0 x 10 = 160.00 H = 1.008 x 12 = 12.10 TOTAL

= 260.01

Para determinar las cantidades de este producto para aportar 4 ppm de Fe, planteamos la regla de tres correspondiente: 260.01 g de sulfato ferroso ____________55.85 ppm de Fe X

____________ 4.0 ppm de Fe

X = 260.01 x 40 = 18.62 g de sulfato ferroso 55.85

Manganeso Sulfato de manganeso: Mn SO4. 4 H2O Peso molecular: Mn S O H

= 54.94 x 1 = 54.94 = 32.06 x 1 = 32.06 = 16.00 x 8 = 128.00 = 1.008x 8 = 8.06 TOTAL = 223.06

Para conocer la cantidad a usar de este fertilizante al aportar 1 ppm de manganeso, formulamos una regla de tres: 223.06 g de sulfato de manganeso ______________54.94 ppm de Mn X ______________ 1 ppm de Mn

X = 223.06 x 1 = 4.06 gramos de sulfato de manganeso 54.94

8. COBRE. Sulfato de cobre: Cu SO4. 5 H2O

p13

Peso molecular: Cu 63.54 x 1 = 63.54 S 32.06 x 1 = 32.06 O 16.00 x 9 = 144.00 H 1.008 x 8 = 8.06

TOTAL 249.68 Para definir la cantidad de esta sal necesaria para aportar 1 ppm de Cu, hacemos mediante una regla de tres: 249.68 g de sulfato de cobre ______________63.54 ppm de Cu X

______________ 0.5 ppm de Cu

X = 249.68 x 0.5 = 1.97 g de sulfato de cobre 63.54

ZINC Sulfato de zinc:

Zn SO4. 7H2O

Peso molecular: Zn = 65.37 x 1 = 65.37 S = 32.06 x 1 = 32.06 O = 16.00 x 11 = 176.00 H = 1.008 x 14 = 14.11 TOTAL 287.54 Planteando una regla de tres se determina cuanto sulfato de zinc se necesita para aporta 0.5 ppm de este elemento: 287.54 g de sulfato de zinc _____________ 65.37 ppm de Zn

X

_____________ 0.5 ppm de Zinc

X = 287.5 x 0.5 = 2.20 g de sulfato de zinc 65.37

BORO p14

Ácido Bórico: H3BO3 Peso molecular: H = 1.008 x 3 = B = 10.81 x 1 = O = 16.00 x 3 = TOTAL =

3.02 10.81 48.00 61.83

Mediante una regla de tres, calculamos La cantidad de ácido bórico necesaria para agregar 0.5 ppm de boro: 61.83 g de ácido bórico _____________ 10.81 ppm de boro X ______________ 0.5 ppm de boro

X = 61.83 x 0.5 = 2.86 g de ácido bórico 10.81

RESUMIENDO:

Para las concentraciones arriba indicadas se requiere disolver en 1000 litros de agua: MACRONUTRIMENTOS Nitrato de calcio

1228 g

Nitrato de potasio

646.48 g

Sulfato de Magnesio

950 g

Ácido fosfórico

172.5 ml

MICRONUTRIMENTOS Sulfato ferroso

18.62 g

Sulfato de manganeso

4.06 g

Sulfato de cobre

1.97 g

Sulfato de zinc

2.2 g

Ácido bórico

2.9 g

• Y AHORA EN MILIEQUIVALENTES • El número de equivalentes, también denominados moles de carga, se obtiene dividiendo el peso de la sustancia en gramos por su peso equivalente. • El peso equivalente se calcularía a su vez dividiendo el peso molecular por la valencia.

• Finalmente el número de miliequivalentes, que será la unidad de concentración utilizada en las disoluciones de macronutrientes es igual a mil veces el número de equivalentes.

Las expresiones que resumen lo anteriormente expuesto son:

M (molaridad) = n.o moles/L; n.o moles = g fertilizante o ion/Pm N (normalidad) = n.o equivalentes/L; n.o equivalentes = g fertilizante o ión/Peq

Peq = Pm /valencia (Peq = peso equivalente; Pm = peso molecular) El Pm del fertilizante Am Bn será: m – Pa (A) + n – Pa (B) (Pa = Peso atómico del elemento) N = M x Valencia.

ENTONCES EN MILIEQUIVALENTES CONCENTRACIONES REQUERIDAS POR LA PLANTA (meq)

ANIONES

CATIONES Meq l-1

meq l-1

NO3-

15

K+

7

H2PO4-

2

Ca++

10

SO4=

3

Mg++

3

Total

20

Fuente: IPN. Toulouse, Francia. Philippe Morard

20

1

Cuadro 1 32 Ca

K

No

3

9

So

4

Mg

H 12

4 &

Po

7 1

9

7

4

1 20

& no importa que se pase en sulfatos (S) 1 sirve para bajar el ph, si el agua fuera acida no se recomienda usar acido fosforico

1.

POTASIO.

Ahora calculamos el potasio a base de nitrato de potasio y determinamos cuanto nitrógeno es aportado por este fertilizante: Nitrato de potasio: KNO3

p9

Calcular peso molecular: PM: K = 39.10 x 1 = 39.10 N = 14.01 x 1 = 14.01 O = 16.00 x 3 = 48.00

Total = 101.11

Planteamos una regla de tres para determinar cuanto fertilizante se requiere para aportar 250 ppm de K: 101.11 g. de KNO3

39.10 ppm de K

X

X=

250 ppm de K

101.11 x 250 =

39.10

646.48 g de nitrato de potasio

Sigue dividir el peso molecular entre el peso equivalente K+

NO3 –

Peso Molecular 101.11 / 1 (porque la valencia es 1) = Peso Equivalente ----------------------Un equivalente del KNO3 es 101.11 g = 1

3 miliequivalentes (meq) x 101.11 = 3 meq x 101.11 g = 303.33 g = 3 meq de K y 3 meq de NO3 ------------------1 eq 1 meq

K2 SO4 K S O

39.1 x 2 = 78.2 16.0 x 4 174.6

Peso equivalente es el peso molecular entre 2 174.6 / 2 (es la carga ++) 87.3 mg 4 meq / L . 87.13 mg / 1 meq = 348.52 mg/L

4 meq (es la ++++)

Fósforo

Se utilizará ácido fosfórico Peso molecular: H = 1.008 x 3 = 3.02 P = 30.97 x 1 = 30.97 O = 16.0 x 4 = 64.0 Total = 97.99

Cuantos meq de acido fosforico

p11

1

97.99 mg x 1 meq = 97.99 mg de Ac Fosf Se convierte a mililitros, considerando una densidad de 1.7 0.09799 g/ 1.7 = 0.0576 litros

Cuando se usa ácido fosfórico grado industrial, se encuentra en una

concentración de 87% Se hace el ajuste: 0.0576 = 0.062 L de ácido fosfórico 0.87

Por lo tanto se requieren 172.5 ml de ácido fosfórico para aportar

1 meq de Fósforo

CONCENTRACIÓN DE NUTRIMENTOS (CRESA)

ANIONES

CATIONES

ION

meq L-1

ION

meq L-1

NO3-

10

K+

5

H2PO4-

2

Ca++

7

SO4-

3.5

Mg++

3.5

TOTAL

15.5

15.5

Fertilizante

Composición química

Porcentaje nutrientes

Acido nítrico 100% Acido fosfórico 100%

HNO3 H3PO4

22 N 32 P

V

Peso equivalente**

98

1 1*

63 97

Nitrato cálcico

Ca(NO3) 2 x -4H2O

236

2

118

KNO3 NH4NO3 Mg(NO3)2 x 6H2O

15,5N; 19 Ca 13N; 38K 35N 11N; 9Mg

101,1 80 256,3

1 1 2

101,1 80 128,2

KH2PO2 NH4H2PO4 K2SO4 MgSO4 x 7H2O

23P; 28K 27P; 12N 45K; 18S 10Mg; 13S

136,1 115 174,3 246,3

1 1 2 2

136,1 115 87,2 123,2

Sulfato zinc Borax

ZnSO4 x 7H2O Na2B4O7 x 1OH2O

23 Zn 11 B

287,5 381,2

Sulfato cobre Molibdato amónico

CuSO4 x 5H2O (NH4) 6Mo7O724 x 4H2O Fe-EDTA

25 Cu 54 Mo

249,7 1,235,9

13 Fe

(430)

Fe-DTPA

6 Fe

(932)

Fe-EDDHA

5 Fe

(1,118)

Mn-EDTA

15 Mn

(366)

Nitrato potásico Nitrato amónico Nitrato magnésico

1 2

Fosfato monopotásico Fosfato monoamónico Sulfato potásico Sulfato magnésico

3

Quelato hierro EDTA 13% Quelato hierro DTPA 6% Quelato hierro EDDHA 5% Quelato manganeso

4

Pesos moleculare s63

Fuente

ANIONES Mg L1

NO 3

-

H2PO4

CATIONES SO4-

NH4+

K+

Ca++

Mg++

-

K NO3

101

1

1

Ca(NO3)2

164

2

NH4NO3

80

1

NH4H2PO4

115

K2SO4

174

KCl

75

CaCl2 6H2O

219

MgSO4

120

2

2

MgSO4 7H2O H3PO4

246.5

2

2

98

1

KH2PO4

136

1

2 1 1

1 2

2 1 2

1

CANTIDADES DE FERTILIZANTES NECESARIOS PARA CUBRIR LAS NECESIDADES NUTRIMENTALES DE LA PLANTA

SAL (PM)

MOLES GRS

NO3-

Ca (NO3)2 164

5 820

10

KH2PO4 136

2 272

KNO3 101

5 505

MgSO4.7H2O 246

1.5 369

TOTAL SUMA

SO4-

K+

Ca++

Mg++

10

2

2

5

5

3

15 Aniones:

H2PO4-

2

20

Según lo indicado por: IPN. Toulouse, Francia. Philippe Morard

3

3

7

10

Cationes

20

3

CANTIDADES DE FERTILIZANTES NECESARIOS PARA CUBRIR LAS NECESIDADES NUTRIMENTALES DE LA PLANTA (CRESA)

SAL (PM)

MOLES GRS

NO3-

Ca (NO3)2 164

3.5 574 g

7

KH2PO4 136

2 272

KNO3 101

3 303 g

MgSO4.7H2O 246

1.75 430 g (538 g)

TOTAL SUMA

Según lo realizado en CRESA

SO4-

K+

Ca++

2

3

3

3.5

15.5

Mg++

7

2

10 Aniones:

H2PO4-

2

3.5

3.5

5 Cationes

7 15.5

3.5

Tabla 5.9. Composición del agua de riego, disolución ideal y aportes previstos para preparar la disolución de Hoagland y Arnon

Aniones (meq/l)**

Cationes (meq/l)**

NO3-

H2PO4-

SO42-

HCO3-

C1

NH4-

K+

Ca2+

Mg2+

Na+PH CE(mS+cm4)

Agua de riego

-

-

1.0

3.5

1.0

-

-

2.0

2.0

1.5

Disolución ideal

14.0

1.0

4.0

-

-

1.0

6.0

8.0

4.0

-

Aportes previstos

14.0

1.0

3.0

-3.0*

-

1.0

6.0

6.0

2.0

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• VENTAJAS: • Se propicia que la planta tome los nutrientes de forma óptima, es necesario que éstos se encuentren en concentraciones y relaciones adecuadas en la solución nutritiva. • De esta forma se evitan fenómenos negativos como efectos osmóticos y antagonismos que perturban la absorción de nutrientes por la planta. •

lo cual permite desarrollar un cultivo sin los factores limitantes del suelo