El documento describe las propiedades físicas de los suelos, incluyendo: 1) La densidad aparente y métodos para medirla, como el método del cilindro. 2) La densidad real y porosidad del suelo. 3) El contenido de agua en el suelo y métodos para medirlo, como el método gravimétrico.

1. 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

2. Métodos de medición
• Cilindro
• Excavación
• Aspersor de rayos gamma
• Terrón?
Método del cilindro
L
Vsuelo = π r2 L
H2O
T°
mss
msh 105°C
2

3. Muestreadores
para cilindro
3

4. Método de la excavación
Vagua = X mL = Vsuelo
H2O
T°
mss
msh 105°C
4

5. Efecto fragmentos
gruesos
Masa suelo seco Masa de Fg
Db =
Volumen suelo Volumen Fg (Vf-Vi)
Vf = 34 mL
Vi = 30 mL
5

6. Valores típicos
C lase Textural Db
(M gm -3 )
A renosa 1,55
Franco arenosa 1,40
Franco arenosa fina 1,30
Franca 1,20
Franco lim oso 1,15
Franca arcillosa 1,10
A rcillosa 1,05
A rcillosa agregada 1,00
P anes com pactados 1,7-1,8
ARENA
Db (Mg m-3)
ARCILLA
W%
6

7. 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 Dp >4 Mg m-3
•minerales ferromagnesianos 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

8. Utilidad de la densidad
• Db y Dr permiten calcular la
porosidad de un suelo
• Db permite determinar:
la masa de un horizonte de suelo
convertir contenidos de agua en los
suelos
Porosidad (S)
• Expresada como un %
Db
S = (1- -------) x 100
Dp
• También llamado espacio poroso
8

9. Valores típicos
Clase Textural Db S
(Mgm-3) (%)
Arenosa 1,55 42
Franco arenosa 1,40 48
Franco arenosa fina 1,30 51
Franca 1,20 55
Franco limoso 1,15 56
Franca arcillosa 1,10 59
Arcillosa 1,05 60
Arcillosa agregada 1,00 62
Panes compactados 1,7-1,8 32-36
Suelos Orgánicos 0,15-0,30
Suelos volcánicos <0,9 (0,3)
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

10. Contenido de agua del suelo
(humedad)
θ =W (Db/Dagua) W= θ (Dagua/Db)
Contenido de agua
1. Método gravimétrico
H2O
T°
mss
msh 105°C
Msh Mss
Msh- Mss = Magua
Magua
W= ———————— x 100
Mss
10

11. Contenido de agua
2. Otros métodos indirectos
Tensiómetros
Bloques
Técnicas nucleares
Reservorio
Tensiómetros
Vacuómetro
Vástago
Cápsula de
cerámica
porosa
11

12. Bloques de yeso
R (Ω)
aspesor
cable
Tubo de
acceso suelo
sonda
neutrones
Zona de raíces
12

13. Detector sonda
(contador)
neutrón
rápido
neutrón fuente
lento
EFECTIVIDAD DE ELEMENTOS
A LA TERMALIZACION
ELEMENTO Nº DE COLISIONES
H 18
C 115
N 134
O 152
Mg 227
Al 251
Si 262
Fe 514
13

14. ...
%W1 %W2 %W3 %W4 %W12 %W13 %W14 %W15
Db Db
%θ1 %θ2 %θ3 %θ4 ... %θ12 %θ13 %θ14 %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
0.7 θ = 0.205 CR - 0.029
0.6
θ (m3 / m3)
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

15. 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

16. Efecto de la textura en la retención
Retención
Suelo arcilloso
Suelo arenoso
Contenido de agua (%)
Estructura y retención de agua
GRANO SIMPLE BLOQUES LAMINAR
FLUJO RAPIDO FLUJO MODERADO FLUJO LENTO
GRANULAR PRISMATICA MASIVA o MACIZA
FLUJO RAPIDO FLUJO MODERADO FLUJO LENTO
16

17. Efecto de la estructura
Retención
Suelo compactado
Suelo agregado
Contenido de agua (%)
Efecto tipo y profundidad de
suelos
Agua almacenada en
Suelo Arcilloso
zona de raíces (mm)
profundo
Suelo Franco
profundo
Suelo
Franco
delgado
MESES
17

18. Tipos de agua en suelos
• Gravitacional :
• Capilaridad:
• Higroscópica:
Sólida No disponible Disponible Superflua
Higroscópica Capilaridad Gravitacional
18

19. Estado energético del agua
•retención por el suelo,
•movimiento en el suelo,
FENOMENOS
•absorción por las plantas, ENERGETICOS
RELACIONADOS
•translocación en las plantas
• 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

20. TODA SUSTANCIA TIENDE A MOVERSE O A
CAMBIAR DE UN ESTADO DE:
Mayor Menor
Energía Energía
libre libre
Más importante que los niveles de
Energía libre son:
LAS
DIFERENCIAS
DE ENERGIA
LIBRE DE UNA
CONDICION A
OTRA
20

21. Potencial del agua del suelo
Ψ
Tipos de potencial
• Presión: Clave en suelos saturados (+)
• 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 (+) o (-)
21

22. 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
Punto de Capacidad
Coeficiente marchitez de
higroscópico Saturación
permanente
campo
Ψ (kPa) - 3.100 -1.000a -2.000 -10 a-50 0
Sólida No disponible Disponible Superflua
Higroscópica Capilaridad Gravitacional
22

23. SOLIDO ESPACIO POROSO SUELO
Suelo Agua
Saturado
100 g 40 mL
Suelo Agua A cdc
100 g 20 mL
Suelo Agua
10 mL
A pmp
100 g
Suelo 8
100 g mL
Capacidad
de campo
Agua
W% aprovechable
Punto de
marchitez
permanente
Arenosa Franca Arcillosa
23

24. •retención por el suelo,
•movimiento en el suelo,
•absorción por las plantas,
•translocación en las plantas
• pérdidas a la atmósfera
Ψmayor Ψmenor
24

25. Entrada de Presión
Manuel Equipos de presión
Casanova
Cerámica porosa
Plato: 0 - 3.000 Kpa
Olla: 0 - 100 Kpa
25

26. CURVA CARACTERISTICA DE AGUA DEL SUELO
ARCILLOSA FRANCA ARENOSA
Contenido de agua
W (%)
Presión negativa≡ Tensión ≡ Potencial
(ψ)
(kPa) (ψ )
CURVA CARACTERISTICA DE AGUA DEL SUELO
ARCILLOSA FRANCA ARENOSA
Contenido de agua
Bloques de yeso
W (%)
Tensiómetro
Presión negativa≡ Tensión ≡ Potencial
(ψ)
(kPa) (ψ )
26

27. 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 Ley Combinada
• Saturado Flujo • No saturado
• Máxima K • Mínima
• Mínima Tortuosidad • Máxima
• Todos los poros Flujo • Poros + chicos
Poros
• Grandes conductores • Pequeños
Fuerza
impulsora
∆(Ψp+Ψg) ∆(Ψm+Ψg)
27

28. Infiltración de agua en el suelo
Velocidad de infiltración (cm/h) 30
Sin sellamiento
10
Con sellamiento
1 7
Tiempo (horas)
Infiltración de agua en el suelo
Infiltración acumulada (cm)
Sin sellamiento
15
Con sellamiento
5
1 7
Tiempo (horas)
28

29. Guía de calidad de agua para riego
Grado de Restricción de uso
Sin Creciente Severo
SALINIDAD
CE (dS m-1) < 0,70 0,70 - 3,0 > 3,0
*TSD (mg L-1) < 490 490 - 2100 > 2100
PERMEABILIDAD
0-3 > 0,7 0,7 - 0,2 < 0,2
3-6 >1,2 1,2 - 0,3 < 0,3
6-12 RAS & CE >1,9 1,9 - 0,5 < 0,5
12-20 > 2,9 2,9 - 1,3 < 1,3
20-40 > 5,0 5,9 - 2,9 < 2,9
IONES ESPECIFICOS
Na * riego superficial RAS <3 3-9 >9
* riego aspersión meq L-1 <3 >3
Cl * riego superficial <4 4 - 10 > 10
* riego aspersión meq L-1 <3 >3
Boro (mg L-1) < 0,70 0,70 - 2,0 >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

30. Salinidad y RAS
Salinidad (dS/m) 4
3
Condiciones
favorables Condiciones
2
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