TFG_Marçal_Carrasco_FINAL

Vista previa del material en texto

Estudio de contaminación en
suelos agrícolas cercanos a una
cementera en Capinota, Bolivia
Estudiante: Marçal Carrasco Sala Grado: Ingeniería Minera
Tutora: Pura Alfonso Abella Curso: 2022/2023
Cotutora: Núria Roca Pascual
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Tabla de Figuras
Figura 1. Ventas de cemento por departamento (Brun, 2023)....................................................................9
Figura 2. Producción de cemento por departamento (Brun, 2023)............................................................9
Figura 3. Mapa de Bolivia con la ciudad de Cochabamba destacada (Google Earth, 2023)...................12
Figura 4. Ortofoto de Capinota y la cemetera de Coboce (Google Earth, 2023).....................................13
Figura 5. Precipitaciones anuales registradas por la estación de Capinota (Auza Aramayo & Auza 
Aramayo, 2019).......................................................................................................................................14
Figura 6. Topografía de Bolivia con las distintas divisiones delimitadas por lineas discontinuas 
(McQuarrie, 2002)...................................................................................................................................15
Figura 7. Columna estratigráfica de diferentes puntos de Bolivia (Grader et al., 2008).........................17
Figura 8. Fotografía de la sonda de muestreo utilizada, en el punto CP2................................................18
Figura 9. Ubicación de los puntos de muestreo y la cementera...............................................................19
Figura 10. Pruebas de campo de alófanas y de carbonatos en la muestra CP2 0-20...............................26
Figura 11. Agregados con raíces y nódulos de caliza..............................................................................27
Figura 12. Triángulo de texturas USDA del perfil CP2 con los puntos ordenados por profundidad 
(primero los mas superficiales)................................................................................................................31
Figura 13. Triángulo de texturas USDA del perfil CP14.........................................................................32
Figura 14. Triángulo de texturas USDA del perfil CP5...........................................................................32
Figura 15. Triángulo de texturas USDA del perfil CP9...........................................................................32
Figura 16. Triángulo de texturas USDA del perfil CP13.........................................................................32
Índice de Tablas
Tabla 1. Población empadronada de 10 años o más de edad, según actividad económica y categoría 
ocupacional (INE, 2012)..........................................................................................................................10
Tabla 2. Producción hídrica mensual, en miles de metros cúbicos (Auza Aramayo & Auza Aramayo, 
2019)........................................................................................................................................................14
Tabla 3. Lecturas de pH y porcentaje de gravas de las muestras.............................................................28
Tabla 4. Tabla con las lecturas de la CICe y el PSI..................................................................................29
Tabla 5. Lecturas de carbono orgánico y carbonatos en los suelos..........................................................30
Tabla 6. Resumen de la distribución de tamaño de partícula...................................................................31
Tabla 7. Resumen de los resultados de concentración de los metales pesados biodisponibles...............33
Tabla 8. Resultados de la FRX de los elementos minoritarios.................................................................33
Tabla 9. Resultados de la FRX de los elementos mayoritarios................................................................33
Tabla 10. Comparación de los métodos de background de los metales biodisponibles...........................34
Tabla 11. Comparación de los métodos de background de los elementos totales minoritarios...............34
Tabla 12. Comparación de los métodos de background de los elementos totales mayoritarios..............34
Tabla 13. Resultados del background de metales biodisponibles............................................................34
Tabla 14. Resultados del background de elementos totales minoritarios.................................................34
Tabla 15. Resultados del background de elementos totales mayoritarios................................................35
Página 1
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Tabla 16. Perfiles que superan los límites del background de cada método............................................36
Tabla 17. Valores Igeo de los elementos totales mayoritarios..................................................................37
Índice
Agradecimientos........................................................................................................................................4
Resumen.....................................................................................................................................................5
 1 Introducción..........................................................................................................................................6
 1.1 Justificación...................................................................................................................................6
 1.2 Objetivos.......................................................................................................................................7
 1.3 Marco teórico................................................................................................................................8
 2 Ubicación geográfica...........................................................................................................................11
 2.1 Localización regional..................................................................................................................11
 2.2 La municipalidad de Capinota.....................................................................................................13
 3 Climatología........................................................................................................................................14
 3.1 Precipitaciones.............................................................................................................................14
 3.2 Temperaturas...............................................................................................................................15
 4 Geología..............................................................................................................................................15
 5 Metodología y muestreo......................................................................................................................18
 5.1 Muestreo......................................................................................................................................18
 5.1.1 Método de muestreo............................................................................................................18
 5.1.2 Puntos de muestreo..............................................................................................................19
 5.2 Metodología.................................................................................................................................20
 5.2.1 Caracterización del suelo.....................................................................................................20
 5.2.2 Estudio de contaminación....................................................................................................24
 5.2.3 Tratamiento estadístico........................................................................................................256 Resultados...........................................................................................................................................26
 6.1 Observaciones de campo.............................................................................................................26
 6.2 Resumen de la caracterización....................................................................................................27
 6.3 Metales pesados...........................................................................................................................33
Página 2
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 6.4 Background.................................................................................................................................34
 6.5 Índice igeo...................................................................................................................................37
 7 Conclusiones.......................................................................................................................................38
 8 Referencias..........................................................................................................................................39
Página 3
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Agradecimientos
Quisiera agradecer en primer lugar a la tutora y la cotutora de mi trabajo final de grado por
acompañarme durante la realización de este estudio, el cual explora una faceta de la carrera en la que
siempre tendré curiosidad de profundizar mis conocimientos, el control del impacto ambiental es y
debe ser una parte integral de cualquier actividad minera, y gracias a este trabajo he aprendido más de
lo que pudiera imaginar de suelos gracias a mi cotutora, Núria Roca. También al equipo de miembros
de la universidad y del Centro de Cooperación para el Desarrollo con los que tomé las muestras de
suelo que se han analizado en este estudio, con los que compartí muchas experiencias durante el mes
que estuvimos en el extranjero así como la contraparte del proyecto de cooperación de Bolivia tanto por
su gran trabajo y su amable trato durante mi estada en el país. También debo agradecer la colaboración
de los miembros de la Universidad Mayor de San Simón durante el muestreo in situ en la localidad de
Capinota en especial a la profesora Rocío Guzmán por su ayuda en el trabajo.
El papel fundamental para éste y muchos otros proyectos de cooperación lo ha asumido Pura Alfonso,
mi tutora del trabajo y profesora de la carrera de la cual he obtenido la gran mayoría, sino todos, mis
conocimientos en materia de mineralogía y geología enfocada a los depósitos minerales. Para mi ha
sido una referente académica que ha estado desde el inicio de la carrera hasta el final guiando mi
camino universitario. 
También quiero agradecer todos los compañeros de la carrera, profesores que me han motivado para
esforzarme durante los estudios de este singular grado y han trabajado incansablemente para formar a
futuros profesionales, y agradecerle a mis compañeros estudiantes del grado y máster el buen ambiente
en las aulas y el compañerismo que han demostrado ayudándome siempre que lo necesitara. 
Página 4
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Resumen
A menudo no se presta la suficiente atención a los suelos agrícolas hasta que la contaminación tiene
afecciones en el suelo. Esta falta de cuidado y protección permite que actividades industriales, ya sea
con o sin conocimiento, afecten negativamente estos suelos reduciendo la producción hasta que no sean
cultivables y sea necesario un cambio de cultivo. En este estudio se caracterizaron los suelos de los
campos de cultivo de la zona de Capinota cercanos a la cementera de Capinota, en Cochabamba,
Bolivia. Se tomaron perfiles desde 0 hasta más de 40 cm de profundidad y se analizaron las
concentraciones de metales. Con los resultados del trabajo de laboratorio y una recerca de las
condiciones geológicas y climáticas se investiga si la cementera cercana está emitiendo contaminación
perjudicial para los suelos agrarios. El estudio concluye que los suelos son básicos, con textura franco
arenosa y con poco carbono orgánico al igual que los carbonatos. Los suelos no se encuentran
contaminados de forma severa aunque se encuentran indicios de una ligera afectación de la cementera
en los terrenos cercanos.
Abstract
Agrarian soils are often overlooked and not given enough attention until the pollution is having an
impact on the soil. Such lack of care and protection can allow for industrial activities to, either
knowingly or unknowingly, negatively alter these soils, reducing the yields of the crops to the point that
the soil cannot be cultivated or force a switch in the crops of the fields. In this study soil samples from
the agrarian fields close to a large cement plant in Capinota, Cochabamba, Bolivia were characterized.
Profiles ranging from 0 to over 40 cm of depth were taken and the concentration of polluting metals on
the soils was analyzed. With these results from the laboratory work in combination with research
regarding the geological and climatic conditions it attempts to investigate if the nearby cement plant is
emitting pollution detrimental to the quality of the soil. The study finds that the soils are basic with a
sandy loam texture and low amount of organic carbon as well as carbonates. The study also concludes
that the soil is not being significantly contaminated although the soils closest to the cement plant
indicate a light influence of the plant.
Página 5
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 1 Introducción
 1.1 Justificación
Los suelos son un elemento fundamental tanto para los ecosistemas naturales como para las actividades
antropológicas. Los suelos se encuentran presentes en la mayoría de la superficie terrestre. Quizás la
actividad con la mayor vinculación a los suelos es la agricultura, una actividad imprescindible para la
humanidad. El aumento de las actividades industriales con los residuos y los subproductos que éstas
comportan pueden afectar negativamente al medio ambiente cercano a estas actividades. Los impactos
ambientales son muy variados, pero uno destaca por su importancia y su difícil restauración: el impacto
al suelo. Éste a menudo provoca disminución de su fertilidad o afecciones en la calidad de los
productos obtenidos en los cultivos.
Los contaminantes del suelo pueden ser muy diversos: plaguicidas, fertilizantes, abonos, productos
químicos, residuos radiactivos, artefactos como plásticos, papel, botellas, latas, etc. Estos tienen un
efecto adverso sobre las propiedades físico-químicas y biológicas del suelo (Mishra et al., 2016). La
contaminación de metales representa una amenaza para los ecosistemas y la salud de personas que se
relacionan con esos ecosistemas. La contaminación por metales pesados es tóxica y difícil de eliminar,
por lo cual es un tipo de contaminación con efectos importantes en zonas locales, debido a la baja
movilidad de estos elementos (Bermudez et al., 2010).
La edafología es la ciencia que estudia el suelo como un cuerpo y recurso natural en la superficie
terrestre o bajo aguas someras. Hay una cierta confusión sobre las equivalencias y la amplitud de los
términos de la ciencia del suelo en los diferentes idiomas. En la definición en inglés y francés la
edafología es la capacidad de los suelos para sostener organismos vegetales (Brady & Weil, 2016),
mientras que la pedología se concentra en las características de los suelos, su origen y su clasificación.
Emilio Huguet de Villar (Granollers, 1871 - Rabat, 1951) introdujo el termino de edafología, en la
lengua castellana y catalana, con el significado más amplio, equivalente al concepto inglés de ciencia
del suelo.Esta ciencia estudia por tanto la formación, la morfología, los componentes, las propiedades,
la clasificación, la distribución geográfica, los procesos de degradación y restauración y las funciones y
Página 6
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
servicios ecosistémicos del suelo. Como consecuencia de los impactos que se generan en los suelos se
ha definido dos conceptos de especial importancia al definir las funciones y servicios ecosistémicos del
suelo. Por un lado, la Salud del Suelo haciendo referencia a la autoregulación, estabilidad, resiliencia y
falta de síntomas de estrés en un suelo como ecosistema. Describe, por tanto, la integridad biológica de
la comunidad del suelo, el equilibrio entre los organismos dentro del suelo y de éstos con su entorno
físico y químico. Por otro lado, la Calidad del Suelo, término que se aplica a este componente del
ecosistema que sustenta el crecimiento de las plantas, la productividad animal, regula los flujos de agua
y aire y soporta la habitabilidad y salud del hombre. Por tanto, describe las propiedades que hacen que
un suelo sea apto para funciones particulares dentro de los límites naturalesPara poder preservar la
calidad y salud de los suelos, primeramente se deben caracterizar éstos para conocer su naturaleza y
funciones ecosistémicas, para evaluar posteriormente el posible impacto de las actividades antrópicas. 
 1.2 Objetivos
El objetivo principal de la presente investigación es caracterizar el suelo y evaluar la afección que la
cementera de Irpa Irpa, en Capinota, puede tener en las funciones ecosistémicas de los suelos de su
entorno. Para conseguirlo se plantean diversos objetivos específicos: 
Los objetivos principales del estudio consisten en realizar una caracterización genérica de suelos,
conteniendo ésta las principales características físicas y químicas de los suelos y a continuación evaluar
las concentraciones de posibles contaminantes:
• Determinar las características físico-químicas de los suelos de cultivo de los alrededores de la
cementera y otros alejados para ver si existen diferencias que se puedan atribuir a las emisiones de la
cementera. 
• Determinar el contenido de las fracciones totales y biodisponibles de metales pesados en los
diferentes suelos estudiados para determinar el contenido basal o background e identificar los puntos
con contaminación.
• Evaluar la degradación de los suelos y su influencia en la calidad y productividad de los suelos de
cultivo de Capinota e identificar la posible influencia de la cementera.
Página 7
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 1.3 Marco teórico
La contaminación, tanto de suelos como de agua, es un problema muy extendido en Bolivia. Se han
realizado diferentes estudios evidenciando que hay concentraciones de metales elevadas tanto en aguas
como suelos y los productos de estos suelos, principalmente por actividades de minería. En la ciudad de
Potosí, el cultivo de la patata superaba las concentraciones recomendables de metales (Garrido et al.,
2017). La industria metalúrgica también ha causado afectaciones en los cultivos en las proximidades de
la ciudad de Oruro aumentando las concentraciones de los metales pesados en la atmósfera, aguas y
suelos (Rötting et al., 2014).
Si nos concentramos en la zona de estudio, en el departamento de Cochabamba ya es presente una
fuerte contaminación, principalmente por el uso de aguas residuales sin tratar, de los acuíferos y del
agua de regadío que a su vez termina afectando los suelos de cultivo, hasta el punto de forzar el cambio
de los cultivos por alternativas con mayor tolerancia a esta contaminación (Huibers et al., 2004). El uso
de aguas residuales en cultivos urbanos o en sus periferias es un fenómeno causado por la escasez de
agua, así como la ausencia de infraestructura suficiente para tratar las aguas residuales urbanas.
Las plantas de producción de cemento también pueden ser una fuente de contaminación en la zona de
estudio, por las emisiones que estas pueden generar. En la zona de estudio inmediata, en el municipio
de Capinota, se encuentra una gran planta de producción de cemento, la magnitud del impacto de esta
planta se desconoce, pero usando indicadores sociales se puede obtener información de su actividad.
Las cuatro empresas fabricantes de cemento en el 2009 son:
SOBOCE: La mayor empresa cementera de Bolivia, cuenta con plantas de producción en los
departamentos de La Paz, Santa Cruz, Tarija y Oruro.
COBOCE: Propietaria de la planta de producción del municipio de Capinota, en el departamento de
Cochabamba.
ITACAMBA: Propietaria de una planta en el departamento de Santa Cruz.
FANCESA: Propietaria de una planta en el departamento de Sucre.
Página 8
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
La producción de cemento de COBOCE se concentra en su totalidad en el municipio de Capinota, en
una planta de producción de grandes dimensiones que emplea un gran número de trabajadores. Durante
el 2007 el departamento de Cochabamba aportó el 21% de la producción total del cemento del país. El
departamento también generó el 20% de las ventas de cemento Boliviano (Figura 1 y 2).
La participación al mercado de COBOCE es del 19%
del mercado nacional, siendo la tercera empresa
cementera más importante de Bolivia. En el mercado de
Cochabamba, COBOCE acaparó el 81% de la
participación en el mercado (Brun, 2023).
La población se encuentra conectada por una carretera
asfaltada de doble sentido con un importante tráfico
pesado de camiones con extensas zonas de cultivo
siguiendo el río Arque hasta su desembocadura al río
Caine.
La municipalidad de Capinota tiene una población
estimada de 19.477 tal y como se puede ver en la pirámide de
edades de la Figura 3, la población es joven, siendo el mayor
grupo de edad el intervalo entre 6 y 19 años.
Según el INE de Bolivia, el idioma principal de la
municipalidad es el Quechua, la lengua materna de más de
11.000 personas, en segundo lugar está el castellano, que es
la lengua materna de alrededor de 5.500 personas.
En Capinota miembros de la Universidad Mayor de San
Simón realizaron un análisis del déficit de la cuenca hídrica
del río Arque con datos de percepción remota y cartografía existente y por tanto requerirían trabajo y
datos en el campo para proporcionar unos resultados de mayor calidad. Aun así la investigación
concluyó que la cuenca se encuentra en alto riesgo de desertificación. La producción hídrica de la
Página 9
Figura 2. Producción de cemento por departamento (Brun,
2023).
Figura 1. Ventas de cemento por departamento (Brun, 2023).
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
cuenca disminuye en un 30% en el escenario del cambio climático (Auza Aramayo & Auza Aramayo,
2019).
Previamente a la realización de este estudio, se realizó un proyecto de cooperación con estudiantes de
la Universitat Politècnica de Catalunya con el objetivo de mejorar el sistema de irrigación de los suelos
de cultivo en Capinota, para que el campo pueda ser trabajado en las zonas bajas de Capinota que
actualmente durante 4 meses de las estaciones secas no pueden ser irrigados debido al bajo caudal del
río Arque.
Con el trabajo de cooperación de Florio, 2022 se aspiraba a poder reducir el impacto social que causan
las sequías, ya que la población de Capinota, a parte de exportar sus excedentes, es consumidora de sus
productos del campo y la agricultura es la ocupación principal en el municipio.
Tal y como se puede ver en la Tabla 1, de un total de 9.143 personas, más de la mitad, 5.107 personas,
están ocupadas en el sector de la agricultura, ganadería, pesca, caza y silvicultura. El segundo sector
económico es el comercio y transporte de bienes con 1.171 personas y en tercer y cuarto lugar la
construcción y la industria manufacturerarespectivamente con cerca de 700 trabajadores cada uno. 
Página 10
Tabla 1. Población empadronada de 10 años o más de edad, según
actividad económica y categoría ocupacional (INE, 2012).
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Con estos datos estadísticos se puede ver que gran parte de la población se dedica a la agricultura y que
esta es la actividad económica principal del municipio con más de la mitad de las personas
empadronadas trabajando en este sector. También se puede asumir que la principal industria
manufacturera.
 2 Ubicación geográfica
 2.1 Localización regional
El Estado Plurinacional de Bolivia es el quinto país con mayor superficie de Sudamérica y uno de los
dos estados de América del Sur sin salida al mar. Su territorio abarca desde la cordillera de los Andes
en la zona occidental del territorio hasta los Llanos que son la región más extensa y se encuentran en el
oriente del país. Estas grandes extensiones que cruzan desde las montañas de los Andes a la jungla
amazónica comportan una gran variación en el territorio de Bolivia, su clima, la fauna, la flora, la
geología y incluso la altitud varía drásticamente llegando a los máximos de 6.000 metros sobre el nivel
del mar (msnm) y en las extensas zonas con cotas bajas como es la jungla Amazónica en los 200 msnm.
Bolivia forma parte de los países con mayor riqueza de especies de todo el mundo (Navarro et al.,
2017).
La hidrografía de Bolivia se clasifica en 3 cuencas, la Atlántica, la del Altiplano y la del Pacífico. La
segunda cuenca no desemboca a ningún océano, atraviesa varios lagos como el Titicaca o el Poopó y
termina en los salares donde se evapora su agua.
Bolivia, tiene una riqueza considerable de recursos naturales, en el caso de Bolivia, la industria del gas
natural y la minería son un importante motor económico del país ya que atraen grandes inversiones de
capital extranjero. Sin embargo, éstas industrias también representan una amenaza para la calidad de
vida en el país debido a la contaminación que generan (Jiménez, 2015).
El departamento de Cochabamba se encuentra en la transición de la cordillera de los Andes a la jungla
Amazónica, su capital, la ciudad de Cochabamba se encuentra destacada en la Figura 3. El clima es
Página 11
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
cálido con pocas variaciones a lo largo de las estaciones y la orografía es de valles fértiles situados
entre las montañas de la formación conocida como la Cordillera Oriental.
El departamento de Cochabamba, en el 2012, tenía una población de 1.750.000 habitantes, siendo éste
el tercer departamento con mayor población de Bolivia y el departamento con la mayor densidad de
población con una densidad 31,60 habitantes por km² (INE, 2012).
La ciudad de Cochabamba es la 4ª ciudad con más población de Bolivia, en el 2012 el municipio tenía
una población de 632.000 habitantes y se encuentra a una altitud de 2.558 msnm teniendo unas
temperaturas cálidas constantes durante todo el año, hecho que favorece la agricultura (Auza Aramayo
& Auza Aramayo, 2019).
Página 12
Figura 3. Mapa de Bolivia con la ciudad de Cochabamba destacada (Google Earth, 2023).
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 2.2 La municipalidad de Capinota
El estudio se ha realizado en los campos cercanos al pueblo de Irpa Irpa, perteneciente a la
municipalidad de Capinota, en el departamento de Cochabamba de Bolivia. Capinota se encuentra en
los valles entre las sierras situadas a unos 70 km al sur de la ciudad de Cochabamba. El municipio se
encuentra separado del río Arque por los extensos cultivos que aprovechan la fertilidad de los campos
más cercanos al río. 
Página 13
Figura 4. Ortofoto de Capinota y la cemetera de Coboce (Google Earth, 2023)
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 3 Climatología
 3.1 Precipitaciones
Las precipitaciones son un elemento importante para el análisis de los resultados. El agua compone una
fracción del suelo y es un componente esencial para el cultivo. En la cuenca hídrica del río Arque hay
una importante temporalidad, diferenciando las épocas de lluvia y las épocas de sequía. En la Figura 5
se pueden ver las precipitaciones anuales del municipio, de los datos presentados se calcula que el
promedio de lluvia anual es de 550 mm (Auza Aramayo & Auza Aramayo, 2019).
La producción hídrica de la cuenca se ve fuertemente afectada por las épocas de lluvia y los
“veranitos”, que son etapas de sequía en la época de lluvias. En la Tabla 2 se puede ver que las
precipitaciones se concentran entre los meses de Enero y Abril. Más del 80% de las precipitaciones de
la cuenca del río Arque ocurren entre el Noviembre y el Marzo, en el verano austral (Gassmann, 2003).
Página 14
Figura 5. Precipitaciones anuales registradas por la estación de Capinota (Auza Aramayo & Auza Aramayo, 2019).
Tabla 2. Producción hídrica mensual, en miles de metros cúbicos (Auza Aramayo & Auza Aramayo,
2019).
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 3.2 Temperaturas
Debido a la falta de datos de temperatura en Capinota se han utilizado los datos de San Benito, una
población a 40 km de distancia situada al noreste de Capinota y a una altitud similar con una diferencia
de altitud de 100 m, y Cochabamba, la capital del departamento. En San Benito la temperatura media
anual es de 15,11ºC, con máximas anuales de 24,71ºC y mínimas anuales de 5,11ºC de promedio,
aunque en el invierno se pueden alcanzar temperaturas bajo cero. (Mendoza García, 2020). La
variación promedio entre el día y la noche en Cochabamba es de 15 ºC con máximas que se acercan a
los 25ºC y mínimas de 9ºC (Gassmann, 2003) siendo la capital de provincia ligeramente más calurosa
que Capinota o San Benito debido a su menor altitud.
 4 Geología
La geología de los Andes bolivianos tiene varias clasificaciones creadas por múltiples autores. Para este
estudio se identificarán la Cordillera Occidental, el Altiplano, la Cordillera Oriental y la zona
Subandina. 
Nuestra zona de estudio se encuentra en la Cordillera
Oriental, de menor altitud que la Cordillera
Occidental. La geología Boliviana tiene elementos
sedimentarios, volcánicos y metamórficos, estos dos
últimos elementos son el fruto de la formación
Andina.
La Cordillera Oriental contiene rocas fosfatadas
sedimentarias de origen marino, formadas durante el
Ordovícico especialmente prominentes en la zona de
Capinota (Bellot & Navia, 2012).
Página 15
Figura 6. Topografía de Bolivia con las distintas divisiones
delimitadas por lineas discontinuas (McQuarrie, 2002).
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Donde actualmente el vulcanismo se encuentra en la Cordillera Occidental, también aparecen
formaciones volcánicas esparcidas por toda la formación Andina, intercaladas con los estratos
sedimentarios. 
La zona amazónica, situada al este del país, forma parte del Escudo Brasileño, también conocido como
el cratón de Guapore. Una formación precámbrica que entra en subducción ante el macizo de Arequipa-
Huarina, donde actualmente se encuentra la Cordillera Real (Suarez, 2000).
La formación geológica de la Cordillera Oriental está marcada principalmente por formaciones
sedimentarias clásticas marinas y fluviales. Estas formaciones pueden ser de carácter glacial o de aguas
frías. Por encima de estos clásticos del Carbonífero yacen los carbonatos, evaporitas y areniscas
arcósicas de la formación Copacabana, formadas en aguas calientes de climas secos y semiáridos
(Grader et al., 2008). Las formaciones de carbonatos pueden tener relevancia ya que el carbonato más
abundante es el carbonato cálcico (CaCO3) que podría aportar calcio a los suelos de la zona de estudio.
Durante el Pérmico superior y hastael Jurásico mediano hubo magmatismo asociado a las cuencas
sedimentarias de Bolivia y Perú (Sempere et al., 2002). También aparecen grandes fuerzas de tracción
que causan numerosas cuencas de rift entre el Jurásico y el Cretáceo, con intercalaciones de material
volcánico. A partir del Cenozoico aparecen cenizas y lavas volcánicas que cubren discordante-mente
las formaciones inferiores. Material volcánico de fases efusivas del Pleistoceno cubren zonas aisladas
de la Cordillera Oriental (Pareja et al., 1978).
También es durante el Cenozoico, concretamente en el Oligoceno superior, cuando se producen los
plegamientos más importantes de la formación Andina que dejan formaciones con inclinaciones hacia
el oeste en la Cordillera Oriental.
Tal y cómo se puede ver en la Figura 7, la formación de la Cordillera Oriental está cubierta por rocas de
origen volcánico, y estas intercalaciones de cenizas volcánicas se encuentran presentes incluso en la
formación de Copacabana (Grader et al., 2002).
Con la presente información geológica se puede asumir que los suelos de la Cordillera Oriental,
incluyendo dentro de éste grupo los campos de Capinota, tienen un componente volcánico acumulado
por la erosión de la formación primaria que se ha depositado en la. Cabe destacar que los suelos
volcánicos aportan propiedades a los suelos que aumentan su rendimiento agrícola.
Página 16
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Página 17
Figura 7. Columna estratigráfica de diferentes puntos de Bolivia (Grader et al., 2008).
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 5 Metodología y muestreo
 5.1 Muestreo
El estudio se ha realizado en los campos cercanos al pueblo de Irpa Irpa, perteneciente a la
municipalidad de Capinota, en el departamento de Cochabamba de Bolivia. Capinota se encuentra a
unos 70 km al sur de la ciudad de Cochabamba. El muestreo se realizó el 26 y 27 de agosto del 2022.
 5.1.1 Método de muestreo
En los puntos de muestreo se tomaron las muestras utilizando una sonda de suelos. Utilizando una cinta
métrica, se extraían las muestras en intervalos de 10 cm, en caso de terreno en el que los 10 primeros
cm eran muy irregulares se tomó un primer intervalo de 20 cm. Las siguientes muestras se obtuvieron
con aumentos de profundidad de 10 cm, hasta llegar a la profundidad de 40 cm, donde se extrajo la
cantidad que fuera posible debido a la longitud de la sonda. Cada muestra se almacenó en bolsas zip-
lock etiquetadas para su transporte hasta Barcelona. Durante el almacenamiento se procuró no
compactar las muestras a fin de conservar, aunque sea mínimamente, la estructura de los suelos.
Página 18
Figura 8. Fotografía de la sonda de muestreo utilizada, en el punto CP2.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 5.1.2 Puntos de muestreo
Los puntos de muestreo se tomaron a lo largo de los campos cercanos al río, tanto aguas arriba de la
cementera como aguas abajo. En total se tomaron muestras de suelos de 5 puntos diferentes. 
• CP-2: El punto CP-2, la primera muestra que se tomó, proviene de los campos de cultivo más
cercanos a la planta de producción de cemento. Debido a que el suelo estaba arado, no se pudo
discernir el horizonte de los 10 cm de profundidad y en su lugar se tomó una única muestra del
intervalo de 0 a 20 cm de profundidad.
• CP-5: Esta muestra proviene de unos campos de conreo que se encuentran a una distancia
ligeramente mayor de la cementera.
• CP-9: Esta muestra se extrajo de unos campos de cultivo adyacentes al curso fluvial del río Arque,
en el que se irrigaba usando un canal de agua, a una distancia significativa de la cementera.
• CP-13: La muestra CP-13 se obtuvo en un campo de cultivo aguas arriba de la cementera, a una
distancia de 700 metros aproximadamente de la cementera, en dirección sur-oeste. El suelo se
encontraba arado. Se juntaron los dos primeros intervalos de muestreo al no poder discernir el límite.
• CP-14: La muestra 14 se tomó en unos suelos no cultivados situados entre 5 y 10 metros de los
cultivos. 
Página 19
Figura 9. Ubicación de los puntos de muestreo y la cementera.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 5.2 Metodología
 5.2.1 Caracterización del suelo
Con la muestra obtenida en el campo se realizó una caracterización mineralógica para para detectar la
presencia de alófanas así como su grado de reacción al ácido clorhídrico y por tanto, la presencia de
carbonato cálcico en el suelo.
La estructura del suelo define la organización de las partículas individuales del suelo (arena, arcilla y
limo y, en horizontes superficiales, materia orgánica) en unidades compuestas o agregadosy el espacio
poroso que dejen entre ellas. Un agregado es la organización natural coherente de partículas
individuales que componen el suelo (arena, limo, arcilla) con o sin sustancias orgánicas.
Las partículas de diámetros mayores a 2 mm se clasifican como gravas, aunque también hay materia
orgánica y artefactos. El porcentaje de gravas es un valor que merece ser calculado para entender mejor
la composición del suelo y la dinámica de fluidos de éste. Para obtener este porcentaje se pesa la
muestra original y utilizando un tamiz se separan las partículas mayores. Los agregados deben
romperse en las partículas que los componen y así poder separar gravas de suelos correctamente. Una
vez separadas las gravas, éstas se pesan y se calcula el porcentaje de gravas en los suelos. 
Con la Tierra Fina se determinó, en el laboratorio de suelos de la sección de Fisiología Vegetal de la
facultad de Biología (Universitat de Barcelona), los siguientes parámetros convencionales: el pH, la
capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICe), la textura, el porcentaje de carbonos totales (CO3-2)
y de carbono orgánico (C.O.) juntamente con el contenido de elementos mayoritarios y minoritarios
totales y los metales pesados biodisponibles. Adicionalmente, en los trabajos de laboratorio se
realizaron pruebas cualitativas utilizando fluoruro de sodio para liberar iones de hidróxido y detectar el
cambio en pH con fenolftaleína y la prueba de ácido clorhídrico para detectar carbonatos.
La acidez del suelo tiene una gran relevancia en el estudio edafológico de los suelos. El pH condiciona
tanto los microorganismos que se encuentran en el suelo como a la vegetación que crece en estos. Para
medir el pH, los suelos se diluyen 10 g de muestra en agua en una relación de 1:2,5. 
Página 20
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
También se mide la acidez potencial de los suelos, diluyendo otros 10 g de muestra con una solución 1
M de cloruro potásico (KCl) conservando la misma relación de suelo y solvente. Las muestras se agitan
durante 30 minutos y a continuación se mide el pH utilizando un pHmetro. 
En los suelos con ambos valores muy próximos se realizó la conductividad eléctrica (CE) 1:5 para
valorar la salinidad de éstos. Se pesó 5 g de Tierra Fina agitando durante 30 minutes en 50 ml de agua
destilada y filtrando la suspensión antes de la lectura.
La textura de los suelos es la distribución del tamaño de las partículas minerales disgregadas de una
muestra representativa del suelo. La textura de los suelos juega un papel importante en la calidad del
suelo debido a que influye directamente en la permeabilidad del suelo, así como en la nutrición vegetal.
La textura de los suelos no puede ser alterada fácilmente, ya que los procesos de meteorización son
lentos, de tal forma que un suelo franco arenoso se mantendrá franco arenoso (Brady & Weil, 2016).
Las muestras se preparan pesando 20 g de cada muestra. Para realizar las texturas es necesario eliminar
los contenidos de materia orgánica usando agua oxigenada (H2O2) para descomponer la materia
orgánica en dióxido de carbono (CO2). Las muestras se dejan en una estufa a 60ºCpara acelerar la
reacción del agua oxigenada y a medida que la reacción va consumiendo el H2O2 se va añadiendo éste
reactivo. Cuando los suelos ya no reaccionan con el agua oxigenada, se procede a desagregar los suelos
utilizando 40 ml de solución dispersante, mezclando las muestras durante 12 horas y luego terminando
el proceso con la exposición a la vibración de unos ultrasonidos.
Para determinar la distribución del tamaño de partículas del suelo se clasifican las partículas en cinco
grupos:
• Arenas gruesas: Diámetros máximos de 2 mm y mínimos de 0,2 mm.
• Arenas finas: Diámetros máximos de 0,2 mm y mínimos de 0,05 mm.
• Limos gruesos: Diámetros máximos de 0,05 mm y mínimos de 0,02 mm.
• Limos finos: Diámetros máximos de 0,02 mm y mínimos de 0,002 mm.
• Arcillas: Diámetros máximos de 0,002mm.
Página 21
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
A continuación, se procede a tamizar los 2 primeros intervalos “AG” y “AF” que son arenas gruesas y
arenas finas respectivamente. Estas muestras contienen diámetros mayores a los 0,05 mm. La muestra
restante se conserva las fracciones menores en una probeta de 1 L. Para la extracción de las siguientes
fracciones se utiliza la ley de Stokes (1851) siguiendo el método de Robinson (1922). Siguiendo este
método las alícuotas se extraen sin los tamaños de partícula más grandes ya que estos tienen una
velocidad de sedimentación mayor. La muestra restante del tamizado Primero se extrae una alícuota
que contiene limos gruesos, finos y arcillas etiquetada “LG”. A continuación se extrae otra alícuota
“LF” que contiene limos finos y arcillas y la última alícuota solamente contiene las arcillas “A".
Las muestras se ponen en un horno a 100 ºC para eliminar toda el agua de las muestras una vez
evaporada el agua las alícuotas y después se enfrían en un desecador para evitar la absorción de
humedad durante el enfriamiento. Finalmente se pesan todas las alícuotas y se calculan los porcentajes
de masa de cada tamaño de partículas así como el peso total de la muestra sin el contenido de materia
orgánica que ha sido eliminada con el agua oxigenada: Ptotal=AG+AF+(LG−0,0355)∗50 (1)
%AG= AG
Ptotal
∗100 (2); %AF= AF
Ptotal
∗100 (3); %LG= LG−LF
Ptotal
∗50∗100 (4);
%LF= LF−A
Ptotal
∗50∗100 (5); %A= A−0,0355
Ptotal
∗50∗100 (6);
Para calcular la capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICe) de los suelos se ha utilizado el
método de intercambio catiónico compulsivo (Gillman & Sumpter, 1986). Este método consiste en
saturar el complejo de intercambio de la muestra con iones de bario (Ba+2) para realizar la extracción
del potasio, sodio, magnesio y calcio. Se pesa una muestra de alrededor de 2 gramos, con dos décimas
de precisión, en un vaso donde se añaden 20 ml de una solución 0,1 M de cloruro de bario (BaCl2), la
muestra se agita durante 2 horas y se filtra con un filtro Whatmann 42. Para realizar la extracción del
aluminio del complejo de intercambio se debe hacer otra preparar otra prueba. Se pesan, con dos
décimas de precisión, alrededor de 5 gramos de muestra y diluyendo la muestra con 50 ml de solución
1 M de KCl, agitando la solución durante 30 minutos y filtrándola con un filtro Whatman 42.
Las extracciones fueron analizadas en las instalaciones de los Centros Científicos y Tecnológicos de la
Universitat de Barcelona (CCT-UB) utilizando la espectroscopía de emisión atómica y la
Página 22
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
aspectroscopía de masas, ambas con Plasma de Acoplamiento Inductivo. Las lecturas tienen unos
valores límite inferior de concentración en muestra de 0,5 µg/kg para el aluminio, 0,125 mg/kg para el
potasio y el sodio y 0,025 mg/kg para el magnesio y el calcio.
El porcentaje de carbono orgánico (%C.O.) se detecta siguiendo el procedimiento de Mebius. El
carbono orgánico es aquel carbono que procede de materia orgánica. Se pesan alrededor de 0,450
gramos de muestra triturada con una balanza de precisión. A continuación se añaden 5 g de cromato
potásico (K2Cr2O7) y 7 ml de ácido sulfúrico (H2SO4) y se calienta a 155ºC durante media hora.
Durante los 30 minutos 155ºC el dicromato potásico oxida todo el carbono orgánico:
2 K2Cr2 O7+3C
0+16 H +→4Cr3 ++3CO2+8 H2 O+4 K
+ (7);
Reducción: Cr6 ++3e-→Cr3 + (8); Oxidación : C0−4 e-→C4 + (9);
A continuación se enfría la muestra y se realiza una valoración con el sulfato de hierro FeSO4 que
contiene la sal de Mohr (de fórmula (FeSO4)(NH4)2(SO4)) y usando ortofenolftaleína como indicador se
valora la cantidad de cromato restante.
K2 Cr2O7+6 FeSO4+7 H2 SO4→K 2 SO4+Cr2(SO4)3+3 Fe2(SO4)3+7 H 2 O (10);
Reducción: Cr6++3 e-→Cr3+ (11); Oxidación: Fe2 +−e-→Fe3 + (12);
Página 23
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 5.2.2 Estudio de contaminación
La extracción de metales pesados biodisponibles se ha realizado con una solución 0,005 M de ácido
pentético (Ácido dietilentriaminopentaacético O DTPA), con el método de Lindsay y Norvell (1978)
podemos conocer los metales biodisponibles que se encuentran en el suelo. Se pesan alrededor de 10
gramos de muestra triturada y se anota la masa con una balanza de 3 decimales de precisión. A
continuación se añaden 20 ml de solución DTPA y se agitan las muestras durante 2 horas para realizar
la extracción de los metales. Antes de enviar las muestras al laboratorio para realizar el análisis se
deben filtrar las muestras con un filtro Whatman 42. Para el estudio de metales pesados biodisponibles
se realizó una réplica de todas las muestras.
La lecturas fueron realizadas en las instalaciones de los Centros Científicos y Tecnológicos de la
Universitat de Barcelona usando la técnica de espectrometría de masas con Plasma Acoplado
Inductivamente (ICP-MS) con unos valores límite inferiores en la muestra de:
• 2 µg/kg: Cadmio.
• 4 µg/kg: Plomo, cromo y cobalto.
• 20 µg/kg: Cobre y níquel.
• 40 µg/kg: Zinc.
• 0,8 mg/kg: Manganeso y hierro.
El análisis de fluorescencia con rayos X es un método de análisis total de los elementos con este equipo
se pueden conocer los elementos que componen una muestra y el porcentaje que éstos representan del
total analizado. El equipo usado para las lecturas es el Epsilon 1 de Malvern Panalytical y las lecturas
se han realizado en el Departamento de Ingeniería Minera, Industrial y TIC de la Universitat
Politècnica de Catalunya. Para realizar las lecturas se debe preparar una capa de muestra triturada,
suavemente compactada y con un grosor de 3 mm en un cilindro con una película transparente en la
base.
Página 24
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 5.2.3 Tratamiento estadístico
Para el presente estudio, como valores de tendencia central se han calculado la media y la mediana.
Como medidas de control de dispersión se ha calculado la desviación estándar (σ). También se ha
calculado el mínimo, el máximo y el percentil 95.
Para determinar un rango de concentraciones que incluya la suficiente información sobre la
variabilidad natural de la muestra estudiada se ha determinado el rango background, mediante tres
métodos estadísticos descritos por Matschullat et al., 2000 : el método 4σ outlier, el método 2σ iterativo
y el método de la distribución calculada. El fondo (background) utiliza la población de datos tomada
para establecer unos límites normales utilizando la desviación estándar y así poder definir que muestras
se encuentran fuera de estos límites. Se ha realizado el background de los elementos minoritarios
biodisponibles obtenidos con el DTPA y los elementos minoritarios y mayoritarios totales usando la
FRX de las muestras. Cabe destacar que para que el background sea efectivo la mayoría de la
población, nuestros puntos muestreados, no debe encontrarse contaminada. Todos los métodos asumen
que los datos tienen una distribuciónnormal.
El método 4σ consiste en calcular la media y la desviación estándar (σ) de la población y luego
eliminar los valores que superen la mediana más 4σ. Con los valores restantes se vuelve a calcular la
mediana y la σ, para terminar, se define el valor límite como la mediana más 2σ.
El método 2σ iterativo consiste en calcular la media y la σ, entonces se eliminan los valores que
elementos que superen la media más 2σ, una vez eliminadas las muestras que superan estos valores se
recalcula la media y la σ para repetir el proceso hasta que no exista ningún valor que sobrepase el límite
de la media más 2σ recalculada.
El último método es la distribución calculada, en este método se calcula la mediana y la diferencia
entre el valor mínimo y la mediana. Los valores que superen la mediana más la distancia entre el valor
mínimo y la mediana se eliminan. A continuación, se crea una copia de cada muestra restante con un
valor simétrico respecto a la mediana original de la población. Finalmente se calcula la media y la
desviación estándar de todo el conjunto restante y se define el valor límite como la media más 2σ.
También se ha calculado el índice de geoacumulación (Igeo) de la contaminación (Müller, 1969).
Página 25
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 6 Resultados
 6.1 Observaciones de campo
El estudio de campo del suelo permitió detectar la presencia de
artefactos de origen antrópico, principalmente plásticos y cerámicos
que se encontraban con mayor frecuencia en los horizontes
superficiales, aunque se encontraron pequeños fragmentos en varios
perfiles, el material antrópico era más predominante en el perfil CP2,
que se encontraba más cercano a las zonas urbanas del municipio. En
el caso de las muestras estudiadas los agregados presentaban una
morfología de bloques que variaban en tamaño, disminuyendo ésta a
medida que aumenta la profundidad, algunos agregados eran
considerablemente consolidados, requiriendo presión para conseguir
su ruptura. Los agregados colapsaban en agregados con forma de
bloque de menores tamaños, formando agregados que no eran retenidos por el tamiz de 2 mm de luz.
Con las pruebas cualitativas de la sosa cáustica se destaca la presencia de alófanas de forma consistente
en todas las muestras y a todas la profundidades de los suelos. La alófanas (Al2O3(SiO2)1.3-2((H2O))2.5
se consideran un pseudomineral de origen volcánico, presente en los suelos de calidad para usos
agrarios debido a sus propiedades de retención de los nutrientes. También se realizó la prueba de campo
para detectar carbonatos, los suelos tuvieron una reacción muy variada en intensidad al ácido
clorhídrico. Las capas con mayores reacciones fueron en el perfil CP2, las profundidades 20-30 y 30-40
cm. Todas las muestras de los perfiles CP9 y CP13 tuvieron la menor reacción al ácido clorhídrico.
Página 26
Figura 10. Pruebas de campo de
alófanas y de carbonatos en la muestra
CP2 0-20.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Los suelos contienen una gran cantidad de materia
vegetal, principalmente en la forma de pequeñas raíces. A
simple vista también se apreciaron agrupaciones de
materiales blanquinosos, durante la toma de muestras y
durante el procesado de las muestras. Estas partículas
blancas podrían ser nódulos de carbonato cálcico
precipitado posteriormente a la deposición del suelo. Los
nódulos se identificaron en el perfil CP14 en todas las
profundidades
Durante los trabajos de campo también se observó que hay
una presencia importante de polvo, debido al tránsito de vehículos rodados por pistas sin asfaltar
grandes cantidades de polvo se levantaban y quedaban se depositadas en las cercanías de las pistas.
 6.2 Resumen de la caracterización
A continuación se presentan los resultados de los trabajos de caracterización de los suelos. Tal y como
se puede ver en la tabla de la Tabla 3 los pH son básicos y alcalinos y con poca variación. Los valores
del pH potencial, medidos en dilución con el KCl son muy similares a los diluidos en agua destilada,
estos valores de acidez potencial indican que los suelos se encuentran saturados. La diversidad de
factores formadores de los suelos explica el rango de acidez que pueden presentar los suelos naturales.
Hay una tendencia en las capas superficiales, que presentan en valor de pH más bajo de cada perfil. El
perfil CP2 entre 30 y 40 cm de profundidad presenta el valor de pH más elevado de carácter alcalino.
En cambio los perfiles CP9 y CP13 tienen valores inferiores al 8,5 considerados básicos.
Página 27
Figura 11. Agregados con raíces y nódulos de caliza.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
El porcentaje de gravas de los suelos oscila entre el 0% y el 17%, con una media de 2,67% y una
desviación de 4,52% se puede ver a simple vista la gran variación de los datos. Claramente el perfil con
un mayor porcentaje de gravas es el CP2 cuyo porcentaje de gravas no se puede equiparar con el resto
de perfiles. Esto se puede atribuir en parte por la situación del perfil CP2 cercana a la cementera, una
zona muy concurrida y con mucha actividad humana y a su cantidad de artefactos que tienen tamaños
mayores a los 2 mm. 
La desviación importante de la CICe presentados en la Tabla 4 reflejan la diferencia entre los perfiles
CP 2, 5, 9 y 13 con valores que oscilan entre 6,38 y 8,83 cmol+/kg, valores relativamente bajos. En
cambio, el perfil CP14 tiene valores relativamente elevados entre 14 y 18,6 cmol+/kg. Estos valores
más altos en la CICe también coinciden con valores más altos del porcentaje de sodio de intercambio
Página 28
Tabla 3. Lecturas de pH y porcentaje de gravas de las muestras.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
(PSI) que son superiores al 15% límite para considerarlos suelos sódicos en toda la profundidad
estudiada, de más de 40 centímetros. La CE realizada en el perfil con el PSI más alto demuestra la
presencia de sales en toda la profundidad estudiada con un valor promedio de 1,7 dS/m ± 0,4. Valores
considerados salinos en una extracción realizada en solución 1:5. Por tanto, el perfil CP14 es un suelo
salino sódico. El resto de perfiles presentan valores no salinos. También son significativos los valores
relativamente altos de Mg de intercambio, con una media superior a la del Ca. El aluminio presenta
valores por debajo del límite de detección en la gran mayoría de los perfiles. Aun así la presencia de
aluminio en suelos saturados como estos es irrelevante ya que ha sido reemplazado por cationes básicos
como son el calcio, magnesio, sodio y potasio.
Página 29
Tabla 4. Tabla con las lecturas de la CICe y el PSI.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
A excepción del perfil CP13 que muestra un descenso significativo del contenido de carbono orgánico
en el horizonte más profundo, el resto de perfiles estudiados presentan valores muy homogéneos en los
50 primeros centímetros. Los horizontes superficiales presentan los valores más elevados a excepción
del perfil CP2 que muestra una cierta irregularidad en la distribución del carbono orgánico en el suelo
con valores más altos entre 20 y 40 cm. Tanto la distribución homogénea como la irregularidad en la
distribución del CO es típica de suelos fluviales con aportaciones de materia orgánica irregulares por
las crecidas del río en la época de lluvias.
Los carbonatos son bajos en todos los perfiles con valores 0,6 y 3,4%, siendo el perfil CP2 el que
presenta los valores más altos, aunque no superan el 4%. La débil reacción observada en las muestras
con el HCl corrobora estos niveles tan bajos en la matriz del suelo.
Página 30
Tabla 5. Lecturas de carbono orgánico y
carbonatos en los suelos.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
La clase textural de los suelos es claramentefranco arenosa en la mayoría de los horizontes tal y cómo
se puede ver en los triángulos de textura USDA. El perfil CP2 es el más arenoso. Las arenas están
principalmente compuestas por arenas finas. De las dos fracciones de arenas estudiadas, predomina en
estos suelos la fracción de arena fina con valores comprendidos entre 41 y 57%. Las arcillas, con un
papel muy significativo en la dinámica de los suelos, tienen valores bastante homogéneos en la
profundidad estudiada a excepción de los perfiles CP2 y CP5. Las texturas francas son las óptimas para
usos agrícolas. Las texturas del suelo al ser franco arenosas y hasta francas en algunos perfiles permiten
un buen rendimiento de los cultivos
Página 31
Figura 12. Triángulo de texturas USDA del perfil CP2 con los puntos ordenados por profundidad (primero
los mas superficiales).
Tabla 6. Resumen de la distribución de tamaño de partícula.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Página 32
Figura 14. Triángulo de texturas USDA del perfil CP5.
Figura 15. Triángulo de texturas USDA del perfil CP9. Figura 16. Triángulo de texturas USDA del perfil CP13.
Figura 13. Triángulo de texturas USDA del perfil CP14.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 6.3 Metales pesados
A continuación se presentan los valores de las lecturas de los análisis de metales. En la Tabla 7 se
puede apreciar que el plomo, el hierro y el zinc tienen las mayores variaciones de datos, los valores del
cobre y el zinc están por debajo de los niveles adecuados para propósitos agrícolas. Los valores de 
En los elementos totales mayoritarios, el calcio y el magnesio presentan las mayores variaciones de
lecturas (Tabla 9) y en los elementos minoritarios el zinc es el elemento con mayor desviación estándar
relativa. Los valores de Cd de la Tabla 8 son elevados en comparación con otros suelos volcánicos
aunque pueden tener influencia de materiales no volcánicos aportados por el río (Dœlsch et al., 2006;
Yang et al., 2022).
Página 33
Tabla 7. Resumen de los resultados de concentración de los metales pesados biodisponibles.
Tabla 9. Resultados de la FRX de los elementos mayoritarios.
Tabla 8. Resultados de la FRX de los elementos minoritarios.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 6.4 Background
El background realizado con los diferentes métodos establecen unos valores límite de concentración
similares. En la Tabla 12 se puede ver que los valores límites mayoritarios totales tienen muy poca
variación exceptuando el calcio, que con el método 4σ outlier el valor límite es extremadamente más
permisivo.
En la Tabla 13 se pueden ver los valores límite
de metales bioasimilables, el porcentaje de
muestras descartadas por valores elevados (%
loss) y el número de muestras inicial. Destaca
el primer método 4σ porque solamente
descarta una muestra de todo el conjunto de
datos.
Página 34
Tabla 10. Comparación de los métodos de background de los metales biodisponibles.
Tabla 11. Comparación de los métodos de background de los elementos totales minoritarios.
Tabla 12. Comparación de los métodos de background de los elementos totales mayoritarios.
Tabla 13. Resultados del background de metales
biodisponibles.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Los metales minoritarios presentan una baja
dispersión exceptuando el cromo y el zinc que son
los metales que presentan un mayor descarte de
muestras por concentraciones elevadas. El método
4σ outlier vuelve a ser el método más tolerante a
valores elevados, no se ha descartado ninguna de
las lecturas de hierro y cadmio, además solamente
se han descartado el 4,55% de las lecturas de los
elementos restantes.
Los metales mayoritarios totales analizados han
sido el magnesio, aluminio, potasio y calcio, el
sodio se encontraba por debajo del rango de
detección de la FRX y por tanto no se tienen
lecturas del elemento.
En la Tabla 15 se ven los resultados del
background de los metales mayoritarios. Destaca el
calcio, se ha ignorado el 27,27% de las lecturas en
los dos métodos más restrictivos. Con el aluminio
también se han descartado lecturas aunque
solamente en el método de la distribución calculada.
Página 35
Tabla 14. Resultados del background de
elementos totales minoritarios.
Tabla 15. Resultados del background de
elementos totales mayoritarios.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
A continuación se identifican los perfiles que superan el valor límite definido por los métodos de
cálculo del background. De los elementos mayoritarios destaca el calcio en el perfil CP2, incluso el
método más permisivo considera que en dos profundidades de éste punto existen concentraciones
anormalmente elevadas. Los métodos más restrictivos consideran las concentraciones del perfil CP2
fuera del rango normal en todos los horizontes de profundidad. En los elementos minoritarios tanto el
perfil CP2 como el CP14 presentan concentraciones elevadas de varios elementos, aunque no hay una
localización en ningún horizonte concreto, sino más bien parece una distribución aleatoria dentro de los
dos perfiles mencionados. También aparecen ocasionalmente valores anormales en otros puntos.
Página 36
Tabla 16. Perfiles que superan los límites del background de cada método.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 6.5 Índice igeo
Para calcular el índice de de geoacumulación de los perfiles definidos como anormales se han utilizado
los valores límite obtenidos con el método de calculated distribution. Se ha elegido el método por ser el
más restrictivo de los tres. Según el Igeo los valores negativos no se encuentran contaminados y los
valores en el intervalo de 0 y 1 se encuentran ligeramente contaminados. Tal y como se puede observar
en la Tabla 17 los valores de calcio en el perfil CP2 se clasifican como ligeramente contaminados, pero
dentro del rango de esta clasificación se encuentra cercana al grupo de los no contaminados. En todos
los valores que superan el límite del background son considerados no contaminados por el Igeo
exceptuando el Zn en el perfil CP2 +40 y el Cr en el perfil CP14 0-10, ambos perfiles son clasificados
como ligeramente contaminados.
Página 37
Tabla 17. Valores Igeo de los
elementos totales mayoritarios.
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 7 Conclusiones
Los suelos se caracterizan por una textura franco arenosa, pH básicos y alcalinos, contenidos bajos en
carbonatos, materia orgánica y capacidad de intercambio catiónico. Estas características son
relativamente desfavorables para el uso agrícola. Los contenidos en los micronutrientes, Cu y Zn,
también se encuentran en valores bajos para un uso agrícola favorable. La presencia de alófanas con
una superficie específica elevada y una densidad aparente baja puede mejorar significativamente las
prestaciones agrícolas de los suelos. Éstas provienen de las rocas de origen volcánico presentes en la
superficie de la formación geológica. Aunque el contenido de carbonatos es bajo, en el campo se
observaron algunos nódulos de carbonatos que podrían indicar una precipitación de carbonato
secundario que puede tener un origen natural por la erosión de los carbonatos de la formación de
Copacabana o una influencia antrópica al incrementar la saturación del suelo por el polvo de la
cementera. El perfil CP14 muestra las características más desfavorables para el uso agrícola,
clasificándose el suelo como salino sódico, con pH claramente alcalinos, PSI >15 y salinidad en toda la
profundidad.
Con los resultados obtenidos se puede concluir que no hay una contaminación significativa de metales
en los suelos. Los valores de calcio elevados en el perfil CP2 podrían ser debidos al consumo de roca
caliza de la cementera, pero lacantidad de datos de muestreo es insuficiente para poder afirmar esta
relación. Asimismo, la falta de información geológica específica de la zona de estudio dificulta
proporcionar conclusiones con certeza al no conocer con seguridad la composición mineralógica de los
suelos.
Página 38
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
 8 Referencias
Auza Aramayo, M., & Auza Aramayo, M. (2019). Analisis espacial del déficit hídrico en la cuenca del 
río Arque. https://d1wqtxts1xzle7.cloudfront.net/58751443/Deficit_Hidrico_Arque.pdf 
Bellot, J., & Navia, M. (2012). Avance del Proyecto AGRUCO en la Investigación con Roca Fosfórica 
Capinota.
Bermudez, G. M. A., Moreno, M., Invernizzi, R., Plá, R., & Pignata, M. L. (2010). Heavy metal 
pollution in topsoils near a cement plant: The role of organic matter and distance to the source 
to predict total and HCl-extracted heavy metal concentrations. Chemosphere, 78(4), 375-381. 
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2009.11.012
Brady, N. C., & Weil, R. R. (2016). The nature and properties of soils (Fifteenth edition). Pearson.
Brun, R. (2009). COMPETENCIA EN EL MERCADO DE INSUMOS DE LA CONSTRUCCIÓN EN 
BOLIVIA. 
Dœlsch, E., Saint-Macary, H., & Kerchove, V. (2006). Sources of very high heavy metal content in 
soils of volcanic island (La Réunion). Journal of Geochemical Exploration, 88, 194-197. 
https://doi.org/10.1016/j.gexplo.2005.08.037
Garrido, A. E., Strosnider, W. H. J., Wilson, R. T., Condori, J., & Nairn, R. W. (2017). 
Metalcontaminated potato crops and potential human health risk in Bolivian mining highlands. 
Environmental Geochemistry and Health, 39(3), 681-700. https://doi.org/10.1007/s10653-017- 
9943-4 
Gassmann, F. (2003). Investigation of Meteorological Elements around Cochabamba (Bolivia).
Gillman, G., & Sumpter, E. (1986). Modification to the compulsive exchange method for measuring 
exchange characteristics of soils. Soil Research, 24(1), 61. https://doi.org/10.1071/SR9860061
Página 39
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Grader, G. W., Isaacson, P. E., Díaz-Martínez, E., & Pope, M. C. (2008). Pennsylvanian and Permian 
sequences in Bolivia: Direct responses to Gondwana glaciation. Special Paper of the 
Geological Society of America, 441, 143-159. Scopus. https://doi.org/10.1130/2008.2441(10)
Grader, G. W., Isaacson, P., Mamet, B., & Davydov, V. (2002). Late Carboniferous To Middle Permian 
Copacabana Formation In Bolivia: Cyclic Carbonate-Clastic Successions In A Back-Arc 
Setting.
Gutierrez, R. R., Escusa, F., Rosas, M. A., & Guevara, M. (2023). Agricultural Land Degradation in 
Peru and Bolivia. En: P. Pereira, M. Muñoz-Rojas, I. Bogunovic, & W. Zhao (Eds.), Impact of 
Agriculture on Soil Degradation I: Perspectives from Africa, Asia, America and Oceania (pp. 
69-95). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/698_2022_926 
Huibers, F. P., Moscoso, O., Durán, A., & Lier, J. B. van. (2004). The use of wastewater in 
Cochabamba, Bolivia: A degrading environment. Wastewater use in irrigated agriculture: 
confronting the livelihood and environmental realities, 135-144. 
https://doi.org/10.1079/9780851998237.0135 
INE. (2012). Censo Nacional de Población y Vivienda. Instituto Nacional de Estadística de Bolivia. 
https://censo.ine.gob.bo/bases-de-datos-censos/
Jiménez, G. (2015). Geografía del extractivismo en Bolivia: Territorios en sacrificio. PetroPress, 35, 4-
11. 
https://www.cedib.org/biblioteca/geografia_del_extractivismo_en_bolivia_territorios_en_sacrifi
cio_petropress_35_3_16/
Matschullat, J., Ottenstein, R., & Reimann, C. (2000). Geochemical background—Can we calculate it? 
Environmental Geology, 39, 990-1000. https://doi.org/10.1007/s002549900084
McQuarrie, N. (2002). The kinematic history of the central Andean fold-thrust belt, Bolivia: 
Implications for building a high plateau. Geological Society of America Bulletin - GEOL SOC 
Página 40
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
AMER BULL, 114, 950-963. https://doi.org/10.1130/0016-
7606(2002)114<0950:TKHOTC>2.0.CO;2
Mendoza García, E. (2020). Quantification and accumulation of cold hours and degree days in the Valle
alto of Cochabamba. Revista de Investigación e Innovación Agropecuaria y de Recursos 
Naturales, 7(2), 144-150.
Mishra, R., Mohammad, N., & Roychoudhury, N. (2016). Soil pollution: Causes, effects and control. 
Van Sangyan, 3, 1-14.
Müller, G. (1969). Index of Geoaccumulation in Sediments of the Rhine River. GeoJournal, 2, 108-
118.
Navarro, G., Damme, P., & Fernández, M. (2017). General situation of Bolivian biodiversity and its 
conservation.
Pareja, J., Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos, & Servicio Geológico de Bolivia. (1978). 
Mapa geológico de Bolivia: Memoria explicativa. Servicio Geológico de Bolivia.
Rötting, T. S., Mercado, M., García, M. E., & Quintanilla, J. (2014). Environmental distribution and 
health impacts of As and Pb in crops and soils near Vinto smelter, Oruro, Bolivia. International 
Journal of Environmental Science and Technology, 11(4), 935-948. 
https://doi.org/10.1007/s13762-013-0313-1 
Rovira, J., Mari, M., Schuhmacher, M., Nadal, M., & Domingo, J. L. (2011). Monitoring 
Environmental Pollutants in the Vicinity of a Cement Plant: A Temporal Study. Archives of 
Environmental Contamination and Toxicology, 60(2), 372-384. https://doi.org/10.1007/s00244- 
010-9628-9 
Sempere, T., Carlier, G., Soler, P., Fornari, M., Carlotto, V., Jacay, J., Arispe, O., Néraudeau, D., 
Cárdenas, J., Rosas, S., & Jiménez, N. (2002). Late Permian–Middle Jurassic lithospheric 
thinning in Peru and Bolivia, and its bearing on Andean-age tectonics. Tectonophysics, 345(1), 
153-181. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(01)00211-6
Página 41
Ingeniería de Minas Trabajo Final de Grado Curso 2022-2023
Suarez, R. (2000). Compendio de Geologia. Vsip.Info. https://vsip.info/qdownload/compendio-de-
geologia-pdf-free.html
Yang, J., Sun, Y., Wang, Z., Gong, J., Gao, J., Tang, S., Ma, S., & Duan, Z. (2022). Heavy metal 
pollution in agricultural soils of a typical volcanic area: Risk assessment and source 
appointment. Chemosphere, 304, 135340. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.135340
Página 42
	Agradecimientos
	Resumen
	1 Introducción
	1.1 Justificación
	1.2 Objetivos
	1.3 Marco teórico
	2 Ubicación geográfica
	2.1 Localización regional
	2.2 La municipalidad de Capinota
	3 Climatología
	3.1 Precipitaciones
	3.2 Temperaturas
	4 Geología
	5 Metodología y muestreo
	5.1 Muestreo
	5.1.1 Método de muestreo
	5.1.2 Puntos de muestreo
	5.2 Metodología
	5.2.1 Caracterización del suelo
	5.2.2 Estudio de contaminación
	5.2.3 Tratamiento estadístico
	6 Resultados
	6.1 Observaciones de campo
	6.2 Resumen de la caracterización
	6.3 Metales pesados
	6.4 Background
	6.5 Índice igeo
	7 Conclusiones
	8 Referencias