PROPIEDADES FISICAS
DE LOS SUELOS (1)
Densidad aparente
Símbolo Db o ρb
Db
=
masa de suelo seco
volumen total de suelo
Unidades: g cm-3 o Mg m-3
1
Métodos de medición
Cilindro
• Excavación
• Aspersor de rayos gamma
• Terrón?
•
Método del cilindro
L
Vsuelo = π r2 L
H2O
T°
msh
105°C
mss
2
Muestreadores
para cilindro
3
Método de la excavación
Vagua = X mL = Vsuelo
H2O
T°
msh
105°C
mss
4
Efecto fragmentos
gruesos
Masa suelo seco
Masa de Fg
Db =
Volumen suelo
Vi = 30 mL
Volumen Fg (Vf-Vi)
Vf = 34 mL
5
Valores típicos
C lase Textural
A renosa
Franco arenosa
Franco arenosa fina
Franca
Franco lim oso
Franca arcillosa
A rcillosa
A rcillosa agregada
P anes com pactados
Db
(M gm -3 )
1,55
1,40
1,30
1,20
1,15
1,10
1,05
1,00
1,7-1,8
Db (Mg m-3)
ARENA
ARCILLA
W%
6
Densidad real
Densidad de partículas en sí mismo (particle density)
No toma en consideración el espacio poroso
Símbolo Dp or ρp
Dp =
masa de partículas
volumen de partículas
Unidades: g cm-3 o Mg m-3
Densidad real
Aumenta el valor promedio señalado:
•óxidos de hierro
•minerales ferromagnesianos
Dp >4 Mg m-3
Dp= 2,9 - 3,5 Mg m-3
Disminuye el valor promedio señalado:
•materia orgánica
Dp ≈ 1,4 Mg m-3
Método de medición: Picnómetro
7
Utilidad de la densidad
•
Db y Dr permiten calcular la
porosidad de un suelo
•
Db permite determinar:
la masa de un horizonte de suelo
9 convertir contenidos de agua en los
suelos
9
Porosidad (S)
•
Expresada como un %
Db
S = (1- -------) x 100
Dp
•
También llamado espacio poroso
8
Valores típicos
Clase Textural
Arenosa
Franco arenosa
Franco arenosa fina
Franca
Franco limoso
Franca arcillosa
Arcillosa
Arcillosa agregada
Panes compactados
Suelos Orgánicos
Suelos volcánicos
Db
(Mgm-3)
1,55
1,40
1,30
1,20
1,15
1,10
1,05
1,00
1,7-1,8
0,15-0,30
<0,9 (0,3)
S
(%)
42
48
51
55
56
59
60
62
32-36
Los suelos son pesados
pesados!!
•
Calcule la masa de un horizonte
arenoso y otro arcilloso de un suelo
seco:
Espesor
= 15 cm
Superficie = 1 ha
9
Contenido de agua del suelo
(humedad)
θ =W (Db/Dagua)
W= θ (Dagua/Db)
Contenido de agua
1. Método gravimétrico
H2O
T°
msh
mss
105°C
Mss
Msh
Msh- Mss = Magua
Magua
W=
———————— x 100
Mss
10
Contenido de agua
2. Otros métodos indirectos
Tensiómetros
Bloques
Técnicas nucleares
Reservorio
Tensiómetros
Vacuómetro
Vástago
Cápsula de
cerámica
porosa
11
Bloques de yeso
R (Ω)
aspesor
cable
Tubo de
acceso
suelo
sonda
neutrones
Zona de raíces
12
sonda
Detector
(contador)
neutrón
rápido
neutrón
lento
fuente
EFECTIVIDAD DE ELEMENTOS
A LA TERMALIZACION
ELEMENTO
H
C
N
O
Mg
Al
Si
Fe
Nº DE COLISIONES
18
115
134
152
227
251
262
514
13
...
%W1
%W2
%W3
%W4
%W12
%θ2
%W15
Db
Db
%θ1
%W14
%W13
%θ3
%θ4
...
%θ12
%θ14
%θ13
%θ15
Razón de Cuentas (CR)=
= cuentas en coraza de Pb/cuentas en muestras
CR1
CR2
CR3
CR4
...
CR12
CR13
CR14
CR15
Calibración típica
0.8
θ = 0.205 CR - 0.029
0.7
θ (m3 / m3)
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
Razón de Cuentas (CR)
14
Cantidad de agua
almacenada por el suelo
Entradas de agua (lluvias, riego, capilaridad)
•
•
•
•
•
Textura
Estructura
Profundidad
Capas limitantes
M.O
Textura y retención de agua
Arena
Limo
Arcilla
Macroporos
Mesoporos
Microporos
Percolación
Lavado
15
Retención
Efecto de la textura en la retención
Suelo arcilloso
Suelo arenoso
Contenido de agua (%)
Estructura y retención de agua
GRANO SIMPLE
FLUJO RAPIDO
GRANULAR
FLUJO RAPIDO
BLOQUES
FLUJO MODERADO
PRISMATICA
FLUJO MODERADO
LAMINAR
FLUJO LENTO
MASIVA o MACIZA
FLUJO LENTO
16
Retención
Efecto de la estructura
Suelo compactado
Suelo agregado
Contenido de agua (%)
Agua almacenada en
zona de raíces (mm)
Efecto tipo y profundidad de
suelos
Suelo Arcilloso
profundo
Suelo Franco
profundo
Suelo
Franco
delgado
MESES
17
Tipos de agua en suelos
•
Gravitacional :
•
Capilaridad:
•
Higroscópica:
Sólida
No disponible
Higroscópica
Disponible
Capilaridad
Superflua
Gravitacional
18
Estado energético del agua
•retención por el suelo,
•movimiento en el suelo,
•absorción por las plantas,
•translocación en las plantas
FENOMENOS
ENERGETICOS
RELACIONADOS
• pérdidas a la atmósfera
Formas de energía:
potencial
cinética
eléctrica
Se habla entonces simplemente
de ENERGÍA LIBRE para
caracterizar el estado energético
ENERGÍA LIBRE = Σ Todas las energía posibles
para realizar trabajo
El nivel de energía libre de una
sustancia es una medida general a
que esta sustancia cambie
19
TODA SUSTANCIA TIENDE A MOVERSE O A
CAMBIAR DE UN ESTADO DE:
Mayor
Energía
libre
Menor
Energía
libre
Más importante que los niveles de
Energía libre son:
LAS
DIFERENCIAS
DE ENERGIA
LIBRE DE UNA
CONDICION A
OTRA
20
Potencial del agua del suelo
Ψ
Tipos de potencial
•
Presión:
•
Osmótico: Debido a solutos (sales) (–) z. áridas
•
Mátrico: Debido a atracción de la superficie de
(-) partículas. Clave en suelos insaturados
•
Gravitacional: Debido a la posición
Clave en suelos saturados (+)
(+) o (-)
21
Ψ
Unidades de expresión:
1
atmósfera
1
bar
14,7
lb pg-2 (psi)
760
mm de Hg
1.033
cm de H2O
100
kPa
1.500 kPa = 15 veces la presión atmosférica
Ψ
Coeficiente
higroscópico
Punto de
marchitez
permanente
(kPa)
- 3.100
-1.000a -2.000
Sólida
No disponible
Higroscópica
Capacidad
de
Disponible
Capilaridad
Saturación
campo
-10 a-50
0
Superflua
Gravitacional
22
SOLIDO
ESPACIO POROSO
Suelo
100 g
Agua
40 mL
Suelo
100 g
SUELO
Saturado
Agua
20 mL
Suelo
100 g
Agua
10 mL
Suelo
100 g
8
mL
A cdc
A pmp
Capacidad
de campo
Agua
aprovechable
W%
Punto de
marchitez
permanente
Arenosa
Franca
Arcillosa
23
•retención por el suelo,
•movimiento en el suelo,
•absorción por las plantas,
•translocación en las plantas
• pérdidas a la atmósfera
Ψmayor
Ψmenor
24
Manuel
Casanova
Entrada de Presión
Equipos de presión
Cerámica porosa
Plato: 0 - 3.000 Kpa
Olla: 0 - 100 Kpa
25
CURVA CARACTERISTICA DE AGUA DEL SUELO
FRANCA
ARENOSA
Contenido de agua
W (%)
ARCILLOSA
Presión negativa≡ Tensión ≡(ψ)
Potencial
(ψ )
(kPa)
CURVA CARACTERISTICA DE AGUA DEL SUELO
Contenido de agua
W (%)
ARCILLOSA
FRANCA
ARENOSA
Bloques de yeso
Tensiómetro
Presión negativa≡ Tensión ≡(ψ)
Potencial
(kPa)
(ψ )
26
Flujo de agua en el suelo
LEY DE DARCY
(saturación)
q = -K ∆ ψ /∆x
q = cantidad de agua transmitida por unidad de tiempo
y de área en la dirección x
K = conductividad hidráulica : capacidad del suelo para
conducir agua
Darcy
•
Saturado
Máxima
Mínima
Todos los poros
•
Grandes
•
•
•
∆(Ψp+Ψg)
Ley
Combinada
Flujo
K
Tortuosidad
Flujo
Poros
conductores
Fuerza
impulsora
•
No saturado
Mínima
Máxima
Poros + chicos
•
Pequeños
•
•
•
∆(Ψm+Ψg)
27
Velocidad de infiltración (cm/h)
Infiltración de agua en el suelo
30
Sin sellamiento
10
Con sellamiento
1
Tiempo (horas)
7
Infiltración acumulada (cm)
Infiltración de agua en el suelo
15
Sin sellamiento
Con sellamiento
5
1
Tiempo (horas)
7
28
Guía de calidad de agua para riego
Grado de Restricción de uso
Sin
SALINIDAD
CE (dS m-1)
*TSD (mg L-1)
PERMEABILIDAD
0-3
3-6
6-12
RAS
12-20
20-40
IONES ESPECIFICOS
Na * riego superficial
* riego aspersión
Cl * riego superficial
* riego aspersión
Boro (mg L-1)
& CE
RAS
meq L-1
meq L-1
Creciente
Severo
< 0,70
< 490
0,70 - 3,0
490 - 2100
> 3,0
> 2100
> 0,7
>1,2
>1,9
> 2,9
> 5,0
0,7 - 0,2
1,2 - 0,3
1,9 - 0,5
2,9 - 1,3
5,9 - 2,9
< 0,2
< 0,3
< 0,5
< 1,3
< 2,9
<3
<3
<4
<3
< 0,70
3-9
>3
4 - 10
>3
0,70 - 2,0
>9
> 10
>2
Grado de Restricción de uso
Sin
Creciente
Severo
VARIOS
N-NO3 (mg L-1)
<5
5 - 30
> 30
HCO3 (mg L-1)
< 1,5
1,5 - 8,5
> 8,5
pH
6,5 - 8,4
1 dS m-1 = 1 mmho cm-1
≈ 640 mg L-1
≈ 640 ppm
29
Salinidad y RAS
Salinidad (dS/m)
4
3
Condiciones
favorables
2
Condiciones
desfavorables
1
0
0
10
20
30
40
RAS
Requerimientos de lavado
RL = CEa / (5CEe - CEa)
Lámina de agua de riego para lavar
las sales del suelo y satisfacer
necesidades del cultivo
LA = ETc / (1 - RL)
ETc: evapotranspiración del cultivo (mm año-1)
30
0
