Teorico-2_Propiedades-fisicas_ucc_14

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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 ESTRUCTURA
1Susana Hang Curso Edafo _2014
EL SUELOUN SISTEMA POLIFASICO
2Susana Hang Curso Edafo _2014
Fases del suelo
3Susana Hang Curso Edafo _2014
TEXTURA
La textura del suelo se puede
estimar directamente a campo
(“textura al tacto”) pero en trabajos
de investigación, clasificación de
suelos y servicios analíticos se
determina mediante el
TRIÁNGULO TEXTURAL
Se denomina textura a la característica física de la muestra de suelo que
expresa las propiedades de las partículas arena, limo y arcilla en conjunto
(excluyendo piedra y grava).
La textura del suelo se puede
estimar directamente a campo
(“textura al tacto”) pero en trabajos
de investigación, clasificación de
suelos y servicios analíticos se
determina mediante el
TRIÁNGULO TEXTURAL
4Susana Hang Curso Edafo _2014
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 liquido
y a la velocidad de caída.
Tiempo de SedimentaciónAltura de sedimentación
T°C constante
Rango de
Diámetros de
Partículas
T°C constante
6Susana Hang Curso Edafo _2014
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
Eliminar
cementantes!!
7Susana Hang Curso Edafo _2014
Selección de la clase textural :
8
Arenoso
franco
Susana Hang Curso Edafo _2014
Clases Texturales (12)
1. Arenoso
2. Arenoso franco
3. Franco arenoso
4. Franco
5. Franco limoso
6. Limoso
7. Franco areno arcilloso
8. Franco limo arcilloso
9. Franco arcilloso
10. Arcillo arenoso
11. Arcillo limoso
12. Arcilloso
Suelos
arenosos
TEXTURA GRUESA
Moderadamente gruesa
Suelos
francos Media
1. Arenoso
2. Arenoso franco
3. Franco arenoso
4. Franco
5. Franco limoso
6. Limoso
7. Franco areno arcilloso
8. Franco limo arcilloso
9. Franco arcilloso
10. Arcillo arenoso
11. Arcillo limoso
12. Arcilloso
Suelos
arcillosos,
TEXTURA FINA
Suelos
francos
Moderadamente fina
Media
9Susana Hang Curso Edafo _2014
FRACCIONES GRANULOMETRICAS Y SU JUSTIFICACIÓN
• 2- 0.05 mm partículas sin fuerzas de unión, incluso cuando están
húmedas. Interés para estudios mineralógicos para origen y génesis
de suelos.
•0.05 – 0.002 mm características físicas desfavorables, inestabilidad
estructural, apelmazamiento, susceptibilidad a formar costra
superficial, deficiente movimiento del agua, etc.
•< 0.002 mm partículas con carga eléctrica superficial, superficie
especifica elevada, comportamiento coloidal.
ARENA
LIMO
• 2- 0.05 mm partículas sin fuerzas de unión, incluso cuando están
húmedas. Interés para estudios mineralógicos para origen y génesis
de suelos.
•0.05 – 0.002 mm características físicas desfavorables, inestabilidad
estructural, apelmazamiento, susceptibilidad a formar costra
superficial, deficiente movimiento del agua, etc.
•< 0.002 mm partículas con carga eléctrica superficial, superficie
especifica elevada, comportamiento coloidal.
LIMO
ARCILLAS
10Susana Hang Curso Edafo _2014
TAMAñO
Superficie Específica (SE)
Superficie/VolumenSE
 (c
m
2 /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 los
poros que dejan, y se lo puede dividir en:
1- Capacidad de RETENCIÓN
AGUA
NUTRIENTES
2-Capacidad de AIREACIÓN
FUNCIONES DE CADA PARTICULA
Tiene relación con el tamaño de las partículas y con el tamaño de los
poros que dejan, y se lo puede dividir en:
1- Capacidad de RETENCIÓN
AGUA
NUTRIENTES
2-Capacidad de AIREACIÓN
12Susana Hang Curso Edafo _2014
Esta determinada por la cohesión (unión entre partículas del suelo) y la adhesión (unión de las
partículas de suelo a otro tipo de superficies como por ejemplo implementos).
Las fuerzas que determinan la cohesión son de naturaleza fisicoquímica (dependen del grado de
desarrollo 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 de
desarrollo 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 cantidad
de agua
13Susana Hang Curso Edafo _2014
Limites de Atterberg
Condición de friabilidad implica suficiente espacio
entre partículas dado por las moléculas de agua lo
cual reduce la cohesión, pero tampoco es tan
elevado el contenido de agua como para causar
aumento de la plasticidad.
Consistencia
Contenido
de agua
14Susana Hang Curso Edafo _2014
COLOR
15Susana Hang Curso Edafo _2014
Caracteres Diferenciales de Horizontes:
COLOR
El suelo tiene atributos que se relacionan
con 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
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Tabla de Color Munsell para Suelos
17Susana Hang Curso Edafo _2014
HUE: Es el color espectral dominante. R representa rojo (red); Y al amarillo (yellow) y YR al
naranja. La variación en tonalidad se indica con números preestablecidos que se encuentran en la
Tabla 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
VALUEVALUE
IntensidadIntensidad
18
10 YR 3/4
CHROMACHROMA
PurezaPureza
VALUEVALUE
IntensidadIntensidad
HUEHUE
MatizMatiz
Dark Yellowish Brown =
Castaño Amarillento Oscuro
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Caracteres Diferenciales Especiales
Concreción calcárea: Nódulos
Cementación
irreversible con
carbonatos
alcalinotérreos en
forma de esferas
irregulares, pequeñas
a medianas
19
Bk
Ck
Susana Hang Curso Edafo _2014
Caracteres Diferenciales Especiales:
Concreción calcárea (Cementación)
Cementación irreversible
de todo o casi todo el
horizonte con carbonatos
alcalinotérreos.
Restricción a raíces
20
Cementación irreversible
de todo o casi todo el
horizonte con carbonatos
alcalinotérreos.
Restricción a raíces
Susana Hang Curso Edafo _2014
Caracteres Diferenciales Especiales
Pseudomicelios
Sales poco solubles
21
Sales poco solubles
Susana Hang Curso Edafo _2014
Caracteres Diferenciales Especiales
Eflorescencias
Sales
solubles
22
Sales
solubles
Susana Hang Curso Edafo _2014
Caracteres Diferenciales Especiales
Moteados (Fe-Mn) -------- Gleyzado
23
Cg
Napa
Ambiente
fuertemente
reductivo
Translocación
de Fe y Mn
por efecto
rédox
Susana Hang Curso Edafo _2014
A1
AC o Bw
A1
Bt
A1
E
A1
Bt
Árido-Semiárido Semiárido-Subhúmedo --------------- Húmedo --------------
Ck
Ck
Bt
Bt
BC
24Susana Hang Curso Edafo _2014
DENSIDAD
25Susana Hang Curso Edafo _2014
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 cilindro
o utilizando muestreadores especiales como el que
se muestra a continuación
El volumen de suelo incluye los volúmenes de sólidos y de poros
26SusanaHang Curso Edafo _2014
Comercial:
MUESTREADORES DE DENSIDAD APARENTE
Aplicación: obtención de muestras de suelo
sin perturbar para determinación de
densidad aparente.
Características: equipo desarmable
compuesto por mango, varilla de 50 cms,
sacamuestras roscado y cinco cilindros
contenedores de muestra (100 cc de
capacidad).
Cilindro de
Kopecky:
Aplicación: obtención de muestras de suelo
sin perturbar para determinación de
densidad aparente.
Características: equipo desarmable
compuesto por mango, varilla de 50 cms,
sacamuestras roscado y cinco cilindros
contenedores de muestra (100 cc de
capacidad).
27Susana Hang Curso Edafo _2014
Densidad Real
DR (g cm-3) = Ms / Vso
Donde:
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
28Susana Hang Curso Edafo _2014
PICNOMETRÍA
Determinación de la densidad real del suelo
Picnómetro: Recipiente de vidrio que permite determinar el desplazamiento del agua por
una masa conocida de suelo. Con este procedimiento se puede conocer el volumen de
sólidos del suelo, excluyendo la porosidad.
29Susana Hang Curso Edafo _2014
Límites entre horizontes : Forma y Tipo
FORMA:
Suave o recto
Ondulado
FORMA:
Suave o recto
Ondulado
TIPO: Abrupto (<2 cm), Claro (2-5 cm), Gradual (5-12 cm), Difuso (>12 cm)
30Susana Hang Curso Edafo _2014
A
Suave o Recto
Ondulado
Irregular
31
Suave o Recto
Irregular a Quebrado
Susana Hang Curso Edafo _2014
porosidadporosidad
32Susana Hang Curso Edafo _2014
POROSIDAD
POROSIDAD 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 volumétrica
DA = Densidad Aparente del Suelo (g cm-3)
DR = Densidad Real del Suelo (g cm-3)
33
P = Porosidad total del suelo en proporción volumétrica
DA = 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 de
una red de poros, donde los fluidos pueden circular con resistencia despreciable, desde un
poro 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
Susana Hang Curso Edafo _2014
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) y
residuales (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) y
residuales (0.5-0.005 µm)
34Susana Hang Curso Edafo _2014
POROSIDAD Y TEXTURA
•Arcillosos: 40-60% de porosidad total•Arenosos: 35-50% de porosidad total
•Compactados: 25-30% de porosidad total
35Susana Hang Curso Edafo _2014
ESTRUCTURA
36Susana Hang Curso Edafo _2014
AGREGADOS
Un agregado ha sido definido como “los grumos o
agrupamientos de partículas del suelo, que se
forman naturalmente, en los cuales las fuerzas
que mantienen unidas a las partículas del
agrupamiento son más intensas que las fuerzas
que lo ligan a los agrupamientos adyacentes”.
Es decir que en la masa del suelo existen superficies de fragilidad que
facilitan la separación de los agrupamientos o agregados, confiriéndoles
individualidad.
Un agregado ha sido definido como “los grumos o
agrupamientos de partículas del suelo, que se
forman naturalmente, en los cuales las fuerzas
que mantienen unidas a las partículas del
agrupamiento son más intensas que las fuerzas
que lo ligan a los agrupamientos adyacentes”.
Es decir que en la masa del suelo existen superficies de fragilidad que
facilitan la separación de los agrupamientos o agregados, confiriéndoles
individualidad.
37Susana Hang Curso Edafo _2014
INTEGRANTES DE UN AGREGADO
38Susana Hang Curso Edafo _2014
1- Forma de los agregados  TIPO
2- Tamaño de los agregados CLASE
3- Dureza de los agregados GRADO
LOS 3 ATRIBUTOS QUE DEFINEN LA ESTRUCTURA
1- Forma de los agregados  TIPO
2- Tamaño de los agregados CLASE
3- Dureza de los agregados GRADO
39Susana Hang Curso Edafo _2014
Bloques Angulares y Subangulares
AGREGADOS
40Susana Hang Curso Edafo _2014
Bloques Angulares
41Susana Hang Curso Edafo _2014
Laminar
42
Grietas horizontales
Susana Hang Curso Edafo _2014
“Planchado”
43Susana Hang Curso Edafo _2014
UN PRISMA
SEPARADO
DEL
HORIZONTE
ESTRUCTURA
44
PRISMÁTICA
Susana Hang Curso Edafo _2014
Prismática Gruesa Muy Fuerte
ESTRUCTURA
45Susana Hang Curso Edafo _2014
Columnar
Sin Estructura
(Grano Simple)
ESTRUCTURA
Columnar
Sin Estructura
(Masivo)
46Susana Hang Curso Edafo _2014
Actividad de micro y
mesofauna
Alto contenido de
humus (con o sin
arcilla)
Esferoidal (Migajosa)
ESTRUCTURA
47
Actividad de micro y
mesofauna
Alto contenido de
humus (con o sin
arcilla)
Sin estructura (Roca meteorizada)
Susana Hang Curso Edafo _2014
Esferoidal (Granular)
ESTRUCTURA
48
Bloques Subangulares Medios a Finos
Susana Hang Curso Edafo _2014
Sin Estructura (Grano Simple)
Laminar a Sin Estructura (Masivo)
ESTRUCTURA
49
Prismas y Bloques
Sin Estructura (Masivo)
Susana Hang Curso Edafo _2014
Bloques Subangulares
ESTRUCTURA
Prismática
Bloques Angulares
50Susana Hang Curso Edafo _2014
Laminar
Prismática
Sin Estructura
(Grano Simple)
ESTRUCTURA
Sin Estructura
(Grano Simple)
Sin Estructura
(Masiva)
Capa Freática (W)
51Susana Hang Curso Edafo _2014
Esquemas de Tipos de Estructura
52Susana Hang Curso Edafo _2014
Tipos de Estructura - 2
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E S F E R O I D A L
Susana Hang Curso Edafo _2014
Agentes que participan en la formación de los agregados
•Arcillas
•Carbonato de calcio
•Sesquióxidos
•Materia orgánica (tanto a nivel
de grupos funcionales, como
también de raíces, hifas de
hongos, micorrizas)
•Arcillas
•Carbonato de calcio
•Sesquióxidos
•Materia orgánica (tanto a nivel
de grupos funcionales, como
también de raíces, hifas de
hongos, micorrizas)
54Susana Hang Curso Edafo _2014
• Fuerzas electrostáticas o fuerzas de Coulomb (decrecen con el
cuadrado de la distancia entre las partículas cargadas)
• Fuerzas de van der Waals
(decrecen con la potencia séptima de la distancia entre las partículas
con 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 el
cuadrado de la distancia entre las partículas cargadas)
• Fuerzas de van der Waals
(decrecen con la potencia séptima de la distancia entre las partículas
con comportamiento dipolar)
• Puentes hidrógeno
• Puentes catiónicos o metálicos
• Enlaces hidrofóbicos
55Susana Hang Curso Edafo _2014
LOS COLOIDES EN LA FORMACION DE AGREGADOS
La formación de agregados requiere la floculación de las arcillas y su posterior
estabilización o cementación (Complejos órgano-minerales)
56Susana Hang Curso Edafo _2014
Tamaño Conveniente de los Agregados
•Se estima así que la estructura es mejor cuanto mayor es la proporción de agregados mayores que 0,2
mm (Henin).
•El intervalo de tamaño más conveniente para la mayoría de los cultivos es el comprendido entre 1 y 2
mm (Van Bavel).
Susana Hang Curso Edafo _2014 57
http://edafologia.ugr.es/introeda/tema04/im
agenes/estrorig.gif
58Susana Hang Curso Edafo _2014
59Susana Hang Curso Edafo _2014