FISICA DE SUELOS PROPIEDADES FISICAS DE LOS...

FISICA DE SUELOS

PROPIEDADES FISICAS DE LOS SUELOS

→GRANULOMETRIA Y TEXTURA

→CONSISTENCIA

→COLOR

→DENSIDAD

→POROSIDAD

→AGREGADOS Y ESTRUCTURA

→GRANULOMETRIA Y TEXTURA

→CONSISTENCIA

→COLOR

→DENSIDAD

→POROSIDAD

→AGREGADOS Y ESTRUCTURA1Susana Hang Curso Edafo _2014

EL SUELOUN SISTEMA POLIFASICO

2Susana Hang Curso Edafo _2014

Fases del suelo


TEXTURA

La textura del suelo se puedeestimar directamente a campo(“textura al tacto”) pero en trabajosde investigación, clasificación desuelos y servicios analíticos sedetermina mediante elTRIÁNGULO TEXTURAL

Se denomina textura a la característica física de la muestra de suelo queexpresa las propiedades de las partículas arena, limo y arcilla en conjunto(excluyendo piedra y grava).

La textura del suelo se puedeestimar directamente a campo(“textura al tacto”) pero en trabajosde investigación, clasificación desuelos y servicios analíticos sedetermina mediante elTRIÁNGULO TEXTURAL


Granulometría de Suelos:Escalas Internacional y USDA

5

Tamiz para separar partículas mayores de 2 mm

Susana Hang Curso Edafo _2014

Cuantificación de la Granulometría se basa en la Ley de Stokes

Principio:La velocidad de caída de una partícula esférica es proporcional a la viscosidad del liquidoy a la velocidad de caída.

Tiempo de SedimentaciónAltura de sedimentación

T°C constante

Rango deDiámetros de

Partículas

T°C constante


Metodologías que aplican la Ley de Stokes para granulometría:•Pipeta de Robinson•Densímetro de Boyoucos

Cual método de cuantificación que se use, requiere que se realice la DISPERSIÓN completa del suelo

Eliminarcementantes!!


Selección de la clase textural :

8

Arenosofranco


Clases Texturales (12)1. Arenoso2. Arenoso franco

3. Franco arenoso4. Franco5. Franco limoso6. Limoso7. Franco areno arcilloso8. Franco limo arcilloso9. Franco arcilloso

10. Arcillo arenoso11. Arcillo limoso12. Arcilloso

SuelosarenososTEXTURA GRUESA

Moderadamente gruesa

Suelosfrancos Media

1. Arenoso2. Arenoso franco

3. Franco arenoso4. Franco5. Franco limoso6. Limoso7. Franco areno arcilloso8. Franco limo arcilloso9. Franco arcilloso

10. Arcillo arenoso11. Arcillo limoso12. Arcilloso

Suelosarcillosos,TEXTURA FINA

Suelosfrancos

Moderadamente fina

Media


FRACCIONES GRANULOMETRICAS Y SU JUSTIFICACIÓN

• 2- 0.05 mm partículas sin fuerzas de unión, incluso cuando estánhúmedas. Interés para estudios mineralógicos para origen y génesisde suelos.

•0.05 – 0.002 mm características físicas desfavorables, inestabilidadestructural, apelmazamiento, susceptibilidad a formar costrasuperficial, deficiente movimiento del agua, etc.

•< 0.002 mm partículas con carga eléctrica superficial, superficieespecifica elevada, comportamiento coloidal.

ARENA

LIMO

• 2- 0.05 mm partículas sin fuerzas de unión, incluso cuando estánhúmedas. Interés para estudios mineralógicos para origen y génesisde suelos.

•0.05 – 0.002 mm características físicas desfavorables, inestabilidadestructural, apelmazamiento, susceptibilidad a formar costrasuperficial, deficiente movimiento del agua, etc.

•< 0.002 mm partículas con carga eléctrica superficial, superficieespecifica elevada, comportamiento coloidal.

LIMO

ARCILLAS


TAMAñO

Superficie Específica (SE)

Superficie/VolumenSE (c

m2 /g

)

FORMA

A B C

Superficie Especifica de A<B<<C 11Susana Hang Curso Edafo _2014

FUNCIONES DE CADA PARTICULA

Tiene relación con el tamaño de las partículas y con el tamaño de losporos que dejan, y se lo puede dividir en:

1- Capacidad de RETENCIÓNAGUANUTRIENTES

2-Capacidad de AIREACIÓN

FUNCIONES DE CADA PARTICULA

Tiene relación con el tamaño de las partículas y con el tamaño de losporos que dejan, y se lo puede dividir en:

1- Capacidad de RETENCIÓNAGUANUTRIENTES

2-Capacidad de AIREACIÓN


Esta determinada por la cohesión (unión entre partículas del suelo) y la adhesión (unión de laspartículas de suelo a otro tipo de superficies como por ejemplo implementos).

Las fuerzas que determinan la cohesión son de naturaleza fisicoquímica (dependen del grado dedesarrollo y actividad superficial de las partículas.(intrínseca)

Las fuerzas que controlan la adhesión se establecen entre las partículas y las moléculas de agua.

CONSISTENCIA

-Seco (suelto, blando, duro)- Húmedo (suelto, friable, firme)- Mojado : - plasticidad

- adhesividad

Las fuerzas que determinan la cohesión son de naturaleza fisicoquímica (dependen del grado dedesarrollo y actividad superficial de las partículas.(intrínseca)

Las fuerzas que controlan la adhesión se establecen entre las partículas y las moléculas de agua.

Depende de la cantidadde agua


Limites de AtterbergCondición de friabilidad implica suficiente espacioentre partículas dado por las moléculas de agua locual reduce la cohesión, pero tampoco es tanelevado el contenido de agua como para causaraumento de la plasticidad.

Consistencia

Contenidode agua


COLOR


Caracteres Diferenciales de Horizontes:COLOR

El suelo tiene atributos que se relacionancon el color:

• Grado de evolución del suelo• Contenido de humus• Presencia de ciertos minerales• Presencia de sustancias extrañas• Actividad de fauna

16

Componentes Cromógenos• Materia orgánica• Óxidos de Hierro y Manganeso• Carbonatos• Sales• Sulfatos


Tabla de Color Munsell para Suelos


HUE: Es el color espectral dominante. R representa rojo (red); Y al amarillo (yellow) y YR alnaranja. La variación en tonalidad se indica con números preestablecidos que se encuentran en laTabla y forman el número de página.

VALUE: Representa la variación en tintes, pasando desde el oscuro que son los value más bajos,hasta el claro. Se representa como numerador de una fracción.

CHROMA: Determina la mayor o menor fuerza del color espectral. Mayor croma, mayor pureza.

COLOR: Componentes cromáticos

VALUEVALUEIntensidadIntensidad

18

10 YR 3/4

CHROMACHROMAPurezaPureza

VALUEVALUEIntensidadIntensidad

HUEHUEMatizMatiz

Dark Yellowish Brown =Castaño Amarillento Oscuro


Caracteres Diferenciales EspecialesConcreción calcárea: Nódulos

Cementaciónirreversible concarbonatosalcalinotérreos enforma de esferasirregulares, pequeñasa medianas

19

Bk

Ck


Caracteres Diferenciales Especiales:Concreción calcárea (Cementación)

Cementación irreversiblede todo o casi todo elhorizonte con carbonatosalcalinotérreos.Restricción a raíces

20

Cementación irreversiblede todo o casi todo elhorizonte con carbonatosalcalinotérreos.Restricción a raíces


Caracteres Diferenciales EspecialesPseudomicelios

Sales poco solubles

21

Sales poco solubles


Caracteres Diferenciales EspecialesEflorescencias

Salessolubles

22

Salessolubles


Caracteres Diferenciales EspecialesMoteados (Fe-Mn) -------- Gleyzado

23

Cg

Napa

Ambientefuertemente

reductivo

Translocaciónde Fe y Mnpor efecto

rédox


A1AC o Bw

A1

Bt

A1

E

A1

Bt

Árido-Semiárido Semiárido-Subhúmedo --------------- Húmedo --------------

Ck

CkBt

Bt

BC


DENSIDAD


Densidad Aparente

DA (g cm-3) = Ms / Vsu

Donde:Ms = Masa o Peso de Suelo (g)Vsu = Volumen de Suelo (cm3)

La DA se determina mediante el método del cilindroo utilizando muestreadores especiales como el quese muestra a continuación

El volumen de suelo incluye los volúmenes de sólidos y de poros


Comercial:

MUESTREADORES DE DENSIDAD APARENTE

Aplicación: obtención de muestras de suelosin perturbar para determinación dedensidad aparente.

Características: equipo desarmablecompuesto por mango, varilla de 50 cms,sacamuestras roscado y cinco cilindroscontenedores de muestra (100 cc decapacidad).

Cilindro deKopecky:

Aplicación: obtención de muestras de suelosin perturbar para determinación dedensidad aparente.

Características: equipo desarmablecompuesto por mango, varilla de 50 cms,sacamuestras roscado y cinco cilindroscontenedores de muestra (100 cc decapacidad).


Densidad Real

DR (g cm-3) = Ms / VsoDonde:

Ms = Masa o Peso de Suelo (g)Vso = Volumen de Sólidos del suelo (cm3)

El volumen de sólidos de suelo no incluye el volumen de poros

La DR se determina mediante PICNOMETRÍA


PICNOMETRÍADeterminación de la densidad real del suelo

Picnómetro: Recipiente de vidrio que permite determinar el desplazamiento del agua poruna masa conocida de suelo. Con este procedimiento se puede conocer el volumen desólidos del suelo, excluyendo la porosidad.


Límites entre horizontes : Forma y Tipo

FORMA:Suave o rectoOndulado

FORMA:Suave o rectoOndulado

TIPO: Abrupto (<2 cm), Claro (2-5 cm), Gradual (5-12 cm), Difuso (>12 cm)


A

Suave o RectoOnduladoIrregular

31

Suave o RectoIrregular a Quebrado


porosidadporosidad


POROSIDADPOROSIDAD ES EL VOLUMEN DE SUELO NO OCUPADO POR SÓLIDOS

La porosidad puede estimarse a través de la relación de densidades, de acuerdo a la siguiente expresión

P (cm3 cm-3) = 1 - (DA / DR) P = Porosidad total del suelo en proporción volumétricaDA = Densidad Aparente del Suelo (g cm-3)DR = Densidad Real del Suelo (g cm-3)

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P = Porosidad total del suelo en proporción volumétricaDA = Densidad Aparente del Suelo (g cm-3)DR = Densidad Real del Suelo (g cm-3)

Porosidad efectiva: puede definirse como la sumatoria de pasadizos interconectados deuna red de poros, donde los fluidos pueden circular con resistencia despreciable, desde unporo a otro sin que ocurra estancamiento de agua.

La porosidad efectiva es la diferencia entre la porosidad total menos la retención especifica,que es la cantidad de agua retenida en el medio y en contra de la fuerza de la gravedad


CLASIFICACION DE LOS POROS

1. Según como se comportan frente al agua Capilares y no capilares(limite entre ambos 50µm).

2. Según el origen Texturales (<50µm) y Estructurales (>50µm)

3. Según funciones de transmisión (>50µm), de almacenamiento (50-0.5µm) yresiduales (0.5-0.005 µm)

1. Según como se comportan frente al agua Capilares y no capilares(limite entre ambos 50µm).

2. Según el origen Texturales (<50µm) y Estructurales (>50µm)

3. Según funciones de transmisión (>50µm), de almacenamiento (50-0.5µm) yresiduales (0.5-0.005 µm)


POROSIDAD Y TEXTURA

•Arcillosos: 40-60% de porosidad total•Arenosos: 35-50% de porosidad total

•Compactados: 25-30% de porosidad total


ESTRUCTURA


AGREGADOS

Un agregado ha sido definido como “los grumos oagrupamientos de partículas del suelo, que seforman naturalmente, en los cuales las fuerzasque mantienen unidas a las partículas delagrupamiento son más intensas que las fuerzasque lo ligan a los agrupamientos adyacentes”.

Es decir que en la masa del suelo existen superficies de fragilidad quefacilitan la separación de los agrupamientos o agregados, confiriéndolesindividualidad.

Un agregado ha sido definido como “los grumos oagrupamientos de partículas del suelo, que seforman naturalmente, en los cuales las fuerzasque mantienen unidas a las partículas delagrupamiento son más intensas que las fuerzasque lo ligan a los agrupamientos adyacentes”.

Es decir que en la masa del suelo existen superficies de fragilidad quefacilitan la separación de los agrupamientos o agregados, confiriéndolesindividualidad.


INTEGRANTES DE UN AGREGADO


1- Forma de los agregados TIPO2- Tamaño de los agregadosCLASE3- Dureza de los agregados GRADO

LOS 3 ATRIBUTOS QUE DEFINEN LA ESTRUCTURA

1- Forma de los agregados TIPO2- Tamaño de los agregadosCLASE3- Dureza de los agregados GRADO


Bloques Angulares y Subangulares

AGREGADOS


Bloques Angulares


Laminar

42

Grietas horizontales


“Planchado”


UN PRISMASEPARADODELHORIZONTE

ESTRUCTURA

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PRISMÁTICA


Prismática Gruesa Muy Fuerte

ESTRUCTURA


Columnar

Sin Estructura(Grano Simple)

ESTRUCTURA

Columnar

Sin Estructura(Masivo)


Actividad de micro ymesofauna

Alto contenido dehumus (con o sin

arcilla)Esferoidal (Migajosa)

ESTRUCTURA

47

Actividad de micro ymesofauna

Alto contenido dehumus (con o sin

arcilla)

Sin estructura (Roca meteorizada)


Esferoidal (Granular)ESTRUCTURA

48

Bloques Subangulares Medios a Finos


Sin Estructura (Grano Simple)

Laminar a Sin Estructura (Masivo)

ESTRUCTURA

49

Prismas y Bloques

Sin Estructura (Masivo)


Bloques Subangulares

ESTRUCTURA

Prismática

Bloques Angulares


Laminar

Prismática


ESTRUCTURA


Sin Estructura(Masiva)

Capa Freática (W)


Esquemas de Tipos de Estructura


Tipos de Estructura - 2

53

E S F E R O I D A L


Agentes que participan en la formación de los agregados

•Arcillas•Carbonato de calcio•Sesquióxidos•Materia orgánica (tanto a nivelde grupos funcionales, comotambién de raíces, hifas dehongos, micorrizas)

•Arcillas•Carbonato de calcio•Sesquióxidos•Materia orgánica (tanto a nivelde grupos funcionales, comotambién de raíces, hifas dehongos, micorrizas)


• Fuerzas electrostáticas o fuerzas de Coulomb (decrecen con elcuadrado de la distancia entre las partículas cargadas)

• Fuerzas de van der Waals(decrecen con la potencia séptima de la distancia entre las partículascon comportamiento dipolar)

• Puentes hidrógeno• Puentes catiónicos o metálicos• Enlaces hidrofóbicos

Mecanismos que participan en la formación de los agregados

• Fuerzas electrostáticas o fuerzas de Coulomb (decrecen con elcuadrado de la distancia entre las partículas cargadas)

• Fuerzas de van der Waals(decrecen con la potencia séptima de la distancia entre las partículascon comportamiento dipolar)

• Puentes hidrógeno• Puentes catiónicos o metálicos• Enlaces hidrofóbicos


LOS COLOIDES EN LA FORMACION DE AGREGADOS

La formación de agregados requiere la floculación de las arcillas y su posteriorestabilización o cementación (Complejos órgano-minerales)


Tamaño Conveniente de los Agregados•Se estima así que la estructura es mejor cuanto mayor es la proporción de agregados mayores que 0,2mm (Henin).

•El intervalo de tamaño más conveniente para la mayoría de los cultivos es el comprendido entre 1 y 2mm (Van Bavel).

Susana Hang Curso Edafo _2014 57

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