porosidad total del suelo y espacio aéreo

7/18/2019 Porosidad Total Del Suelo y Espacio Aéreo

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La

porosidad

una

de

las

propiedades

físicas

del

suelo

.

Según

Paynes

(

1992

a)

el

espac

suelo

puede

contemplarse

como

un

sistema

de

tubos

irregulares

interconectados

d

cuales

el

agua

puede

ser

retenida

por

fuerzas

capilares

(tensión

superficial

y

adhesión)

puede

ser

arrastrada

de

la

misma

forma

que

dentro

de

un

tubo

capilar

.

En

principio

definir

dos

grandes

grupos

de

factores

de

variación

de

la

porosidad

del

suelo

(

Childs

1

-

la

constitución

(granulometría,

mineralogía,

orgánica) que

emerge

del

conjunto

d

elementales

del

suelo,

calificado

como

porosidad

textural

.

-

la

historia,

es

decir

la

acción

de

los

factores

externos

(clima,

biológicos,

mecánic

material,

que

da

origen

a

lo

que

se

puede

denominar

porosidad

estructural

.

Se

cons

distinción

como

esencialmente

morfológica

.

Los

poros

han

sido

clasificados

de

diferentes

maneras

(

Paynes

1992

b)

:

-

Capilares

y

no

capilares

con

línea

divisoria

de

50

-

60

μm

-

Poros

de

transmisión,

almacenamiento

y

residuales

con

divisiones

de

50

μm,

5

μm

y

0

,

5

Los

suelos

son

una

mezcla

más

o

menos

suelta

o

compactada

de

partículas

minerales

materia

orgánica

(también

fase

sólida),

agua

(fase

líquida)

y

aire

(fase

gaseosa),

que

y

que

están

dispuestos

en

un

arreglo

especial

en

el

volumen

de

suelo

.



Entender

los

conceptos

de

porosidad,

densidareal

y

densidad

aparente

del

suelo

.

Comprender la relación entre los diferente

componentes

del

suelo

.



• Fase sólida (50%)

- Materiales minerales (>45%)

- Materiales orgánicos (<5%)

• Fase fluida (50%):

- Agua (25%)

- Aire (25%)

La

fase

sólida

mineral

está

formada

por

partículas

de

rocas

de

difere

procedentes de

descomposición

de

las

rocas

originales,

y

la

fracc

formada

por

residuos

descompuestos

de

los

animales

y

plantas

.



El tamaño de las partículas del suelo siempre es inferior a 2 mm

dimensiones, pero en la práctica es muy variable:• Cuanto mayor sea la alteración de la roca original menor se

partículas del suelo. El espacio poroso del suelo y sus característic

y distribución) queda por tanto supeditado a la intensidadformación y a la evolución del suelo, siendo por ello variable

espacio.

Como se puede observar en la figura, en condiciones normales el tam

sólidas normalmente aumenta a medida que nos alejamos de la

puesto que a medida que nos adentramos en el perfil del suelo dismagentes que provocan la alteración de las rocas (agua, viento, atm

seres vivos).



En la fase fluida lo “ideal” sería una distribución en partes

iguales de agua y aire puesto que de esta forma las raícespueden tomar del suelo: agua, elementos nutrientes y oxígeno,componentes indispensables para su desarrollo y crecimiento.

Aunque esta proporción puede variar de forma temporal (atenor de la temporalidad de las lluvias y los riegos, y del retorno

del agua del suelo a la atmósfera por evaporación directa y/otranspiración de los seres vivos) y espacial.

El tamaño de las partículas y su distribución condiciona a su vez eltamaño, la distribución y la forma de los huecos del suelo: cuantomayor sea el tamaño de las partículas mayor será el tamaño de los

huecos que quedan entre ellas, pero el nº de huecos será por elcontrario mucho menor que si las partículas sólidas fueran menores.



En cuanto a la variabilidad espacial, la humedad del suelo también varía enormementerefiere a la cantidad de agua sino también en relación a su distribución en el perfil (anisentre unos lugares y otros (anisotropía horizontal) dependiendo en cualquier caso de laespacio poroso.

En los espacios porosos pequeños el agua es encuentra tan fuertemente retenida (tensique su circulación es muy lenta, además las plantas no son capaces de absorberla; popermanecer en el suelo durante largo tiempo.

Tipo Tamaño (micras) Tensión Función

Macroporos >60 <0,05 Aeración, infiltración

(conducción rápida)

Mesoporos 10-60 0,05-0,33 Movimiento lento del

agua

Microporos 0,2-10 0,33-15 Almacenaje agua

Microporos <0,2 >15 Agua disponible

Porosidad total

< 30

30 - 40

40 – 50

50 - 60

> 60

Valores orientativos

suelo y su



La densidad de un sólido es la relación que existe entre su masa y el volumen que ocupa. Sletra ρ y tiene las dimensiones (M L-3). En los suelos la densidad es una de las características

importantes tanto desde el punto de vista agronómico-forestal como en el resto de ramas darquitectura, pudiendo hablar de dos tipos de densidad diferentes: la densidad real y la deambas expresadas en g/cm3.

La densidad real (ρr) está asociada únicamente al tamaño de las partículas sólidas desu textura. Si las partículas son pequeñas ocupan menos espacio (Vt) que si son grand

= mss/VT

•mss= masa de suelos seco en estufa a 105ºC

•VT= volumen total ocupado por el suelo

Pero en los suelos ni las partículas son todas iguales, ni tampoco ocupan el volumen mínimocontrario y por fortuna para la vegetación, existen innumerables huecos de diferentes tama



Además, las partículas que constituyen el suelo tampoco están

aisladas unas de otras; se encuentran unidas por diversosagentes cementantes y enlaces químicos formando agregados.Estos agregados se comportan, en cuestión de espacio, como si

fueran partículas de gran tamaño, lo que “enmascaran” aúnmás el valor de la densidad real al modificar la distribución de

huecos y con ello la relación volumen total-volumen dehuecos- volumen de sólidos.

Espacio o

un mismpartícula

distribucióindividualE: con un



Como consecuencia los materiales porosos como los suelos presentan una densidad aparente (ρa, o tatendrían si el material se compactase completamente (destruyendo su estructura natural).

= /

•mss= masa de suelos seco en estufa a 105ºC

•Vs= volumen de suelo

Entonces, al considerar la densidad del suelo, manejamos dos valores distintos, que corresponddiferentes, pero relacionados: DENSIDAD REAL y DENSIDAD APARENTE.

En la primera consideramos el peso por unidad del volumen ocupado por las partículas sólidas desegunda, tenemos en cuenta el peso por unidad de volumen del suelo no perturbado.

Al calcular la densidad real, que es la densidad de la fracción sólida del suelo, no se tiene en cuenta el al espacio poroso del mismo. Este tipo de densidad también llamada densidad de las partículas, es obvifunción de la densidad de los constituyentes minerales y orgánicos del suelo y por lo tanto está ligada a



Siendo mss el peso de una muestra de suelo y VT el volumen ocupado popodemos establecer la relación siguiente: = mss/

En general, para aproximarnos a la densidad real de los suelos, usamos sílice = 2,6 o la de los feldespatos, que es = 2,7 pues son los que se

proporción entre los minerales. Si bien hay variaciones considerables eminerales, la misma para la mayoría de los suelos es sin embargo, un valo

de 2,65. Esto se debe a que el cuarzo, las arcillas y parcialmente tamconstituyen la casi totalidad de la fracción mineral del

Pero hay constituyentes, como por ejemplo la materia orgánica (MO)bastante. La densidad real de ésta es menor que la de los minerales, au

Según Robinson, oscila entre 1,2 y 1,7. Pero como la mayoría de nuesmineral, poseen contenidos relativamente bajos de MO, los mismos no a

Ocasionalmente observamos, que la densidad real puede bajar a 2superficiales de suelos muy ricos en materia orgánic

Siendo la densidad real del suelo, un valor relativamente constante parasuelos, rara vez resulta de utilidad tanto desde el punto de vista prácticContenidos muy altos de materia orgánica, que disminuyen la densida

hierro, que la aumentan, puede detectarse por métodos muy sencillos, lorecurrir a determinaciones de la densidad real. A los efectos de todo tipo

se considera que los suelos minerales tienen una =



En el cálculo de ladensidad aparente, se

tiene en cuenta elvolumen ocupado porlas partículas sólidas,

más el volumen

ocupado por elespacio poroso queexiste entre los

elementosconstituyentes del

suelo.

Como el espacio poroso de cualquiersuelo, es bastante variable y diferenteentre suelos e incluso entre horizontes

del mismo suelo, la densidad aparente() es un valor mucho menos

constante que la densidad real (). Enel caso ideal de un suelo con 50 % deespacio poroso, la densidad aparentees la mitad de la densidad real o sea

aproximadamente 1,32.

La densidad apatextura, estruc

materia ocompactaciósueltos y poro

densidad apa

poseen mayaquellos más copartículas estántienen un espaen consecuen

apare

Los suelos de texturas finas (arcillosas) presentan unagranulación menor y un contenido de materia orgánicasuficiente, por lo que las partículas no están en contacto

estrecho, por lo tanto dada la mayor porosidad, la será mayor. Los suelos de textura liviana (arenosa)poseen una densidad aparente relativamente alta,

porque en ellos las partículas tienden generalmente aestar en contacto más estrecho unas con otras. A su vez,

el contenido bajo de materia orgánica aumenta esteefecto.

La granulación o estado de asuelo, puede variar según el mapor lo tanto variará también la dDos suelos con la misma texturade humus, presentarán diferent

de agregación es distinto:desagregado será más compac

y por lo tanto su densidad apa



Al aumentar el espacio poroso, es indudable que se danmejores condiciones para el buen desarrollo vegetal, sefavorece también el intercambio suelo-planta, ladifusión del aire en el suelo y el movimiento del agua.Como concepto muy general, podríamos decir que condensidades aparentes menores, se estarían creandomejores condiciones para los cultivos.

Decíamos anteriormente que la dpropiedad física muy valiosa, muchestá relacionada con la porosidad

presenta un valor promedio de 1,45,% de porosidad total. En el caso depueden alcanzar valores de 1,80, lo qde porosidad total.

Los poros son las vías por las cuales el agua penetra ycircula en el suelo. Muchos de ellos se encuentranconectados entre sí, formando verdaderos canales. Elaire necesario para las raíces de las plantas, seencuentra llenando parcialmente dichos espacios juntoal agua.

El suelo ideal es el que tiene el espacentre poros grandes y pequeños. Se dmejores condiciones para una buenaretención de agua. El volumen depuede medir directamente a nivel de

denominado: “picnómetro de aire”.

Encontramos dos tipos de poros:

•Macroporos = son los poros grandes que permiten el libre movimiento del agua y deldel suelo. Dependen mucho de la textura y estructura de cada suelo y son de matamaño y más numeroso en los suelos arenosos que en los arcillosos.

•Microporos = son poros muy pequeños por los que la circulación del aire y el agua senotoriamente dificultadas. Son característicos de los suelos de texturas finas o arcillosas



Conociendo la densidad real de un suelo, podemos calcular el espacio poroso o setotal, mediante la relación entre y . La porosidad total de un suelo promedio os

Los suelos arenosos tienen una porosidad total entre 35 y 45 %, mientras que los suelosentre un 40 y un 60 %. Todas las medidas de manejo que ayuden a mejorar la estrucfavorecen la macroporosidad y con ella la aireación. En cambio el cultivo continuo (

el exceso de laboreo, etc.) la afecta, pues disminuye la materia orgánica, la agr

Si consideramos que al compactar un suelo eliminamos sus huecos, podemos suponertravés de los valores de la densidad aparente y la densidad real es posible estimar

(fracción del mismo que no está ocupada por sólidos) sin necesidad de medirla di

=Vp

Vt =

Vp

V p + V s =

+

•P= porosidad

•Vp= volumen ocupado poros

•VT= volumen ocupado por toda la muestra de suelos (sólidos y poros)



Estos tres parámetros, básicos para caracterizar el espacio poroso, el P,presentan tres particularidades de mucha importancia para saber intresultados obtenidos:

Son variables de posición, puesdependen de la localización de la

muestra dentro del perfil del suelo. Lavariación de los parámetros en el perfilnos podrá aportar valiosa información

en cuanto a la repartición y laorganización de los diferentes

constituyentes del suelo.

Son variables de dimensión, puesto queel valor de dichos parámetros varía por

lo general, según el tamaño de lamuestra analizada.

Son variables estapueden variar

condiciones ambconsiderado, que s

el año. Las condicpueden provocretracciones que

valores de P y . Tala estructura evo

condiciones de m

Estas tres propiedades deben ser tenidas en cuenta cada vez que queremos caracterizar el espacio poro

recomendándose en particular, realizar una buena descripción de las condiciones de muestreo. Cabe señalar

completa caracterización de la porosidad de un suelo, no basta con el dato de la porosidad total, sino que es

morfología, organización y orientación de dichos espacios libres.



El llenado de un suelo por agua hasta la capacidad de campo, permmicroporosidad y su complemento a la porosidad total: la macropor

se corresponde con los poros de mayor tamaño, que son utilizadocirculación gravitacional del agua y la aireación.

La microporosidad, por otro lado, se corresponde con el volumen definos, utilizados para el almacenaje del agua, en el rango de humedagua se desplaza bajo el efecto de las fuerzas de unión que la retien

Diversos autores localizan el límite entre ambos tamaños de poroaproximadamente.

Desde el punto de vista agronómico, la macroporosidad constiparámetro de gran trascendencia en la evolución de la funció

productividad de un suelo para determinados cultivos.



Gras, en 1969, mencionaba que la

porosidad total de los agregados puedeser dividida en:

Porosidad cerrada = está constituida por los canalículos, que a su vez compen “fondo de bolsa” y los “dedos de guante”, abiertos en un extremo y cerr

ya sea por la cara externa del agregado o por otro canalículo. Estos poros nnada en la circulación del agua, pero juegan un rol importante en la retenc

en las condiciones de aireación.

Porosidad abierta = éstos son considerados los poros real- mente abiertos, detubos o vacíos comunicantes entre ellos. Son más o menos sinuosos, presen

conexiones, formando una red que atraviesa los agregados. Estos canalículoen la circulación de los fluidos y en los fenómenos de retenció



Porómetro de aire

El porómetro más utilizado para la determinación de la porosidad del sueloes el de mercurio; la técnica se basa en medir el volumen de aire que llena

el espacio poroso de una muestra de suelo seco de volumen conocido

utilizando una columna de mercurio conectada al cilindro donde se colocala muestra inalterada.

(1, 2, 3 y 4: dispositivos de control del nivel de mercurio; 5. Válvula antirretorno; 6,7 y 8. Dispositivos de medida de la altura del mercurio. 9 y 10. Vaso tubo de

expansión. 11, 12 y 13 mecanismo de vacío de aire. 14. Bloque de calibración.15. Plato de medida.



Anillo estándar para muestras inalteradas

Requerimiento de la técnica:

1. Las muestras no deben contener agua en el espacio poroso; para ello las secaremos en la

estufa durante 24 horas a 105 ºC, poniéndolas a enfriar en una campana exenta de aire

húmedo.

2. Las muestras deben estar a temperatura ambiente.

Procedimiento:

1. Pesamos el anillo y el suelo en una balanza (mss + anillo), y anotamos el dato en una libreta

2. Colocamos el anillo con la muestra en la campana de vacío del porómetro, hacemos el

vacío y anotamos el nivel alcanzado por el mercurio.

3. Retiramos la muestra y pesamos el anillo (Manillo).

4. Medimos las dimensiones del anillo (r y H).



= −

= +

Vp= Volumen de poros

Vt = Volumen total

Vs = Volumen sólidos= (Vsuelo + anillo)-Vanillo

A partir de este valor y el de la masa de suelo seco podemos obtenelas densidades aplicando las siguientes expresiones:

= mss/VT

= mss/Vs



Un picnómetro es un recipiente del cual se conoce

exactamente su capacidad y que dispone de un cierresellado mediante un fino tubo capilar por el que se

puede eliminar un fluido en cantidades muy pequeñas.

Si lo l lenamos de un fluido de densidad conocida,introducimos en él un cuerpo de masa igualmente

conocida y luego tapamos el picnómetro, por el capilarse evacuará una cantidad de fluido exactamente igual al

volumen del cuerpo introducido.

•Procedimiento:

•1. Se coge un agregado de suelo seco estufa a 105 ºC) y a temperatura ambie(enfriamiento en campana sin humedaen la balanza de precisión (Ma).

•2. Se barniza el agregado de tal forma qporos queden sellados y no pueda entrainterior (la capa de barniz debe ser muy

El cálculo de la densidad de dicho cuerpo se basa en elprincipio de Arquímedes, que nos dice que "Un cuerpototalmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un

empujón de abajo hacia arriba igual al peso del volumendel fluido que desaloja".



3. Se deja secar al aire.

4. Se vuelve a pesar elagregado obteniendo el valordel peso del agregado más el

barniz (Ma + v)

5. A continuación se peantes (Mp) y después d

(Mp + Mw). Es necesario dpor el capilar toda el aguel picnómetro completamsiendo Mw la masa de ag

interio

6. Posteriormente se abse deposita en su interi

hemos preparado, vopicnómetro y favoreciedel agua por el capilar

igual que el pu

7. Pesar de nuevo el picnómetro conel agregado en su interior (Mp +M a

+M w1). Destacar que la masa que seobtiene está compuesta por la masa

del picnómetro, la masa delagregado y la masa del agua

restante después de introducir elagregado (MW1)

8. Determinar con untermómetro la

temperatura del fluido(agua destilada)

9. Vaciar el picnómetro



T

(ºC)

ρ

(Kg/m3)

T

(ºC)

ρ

(Kg/m3)

T

(ºC)

ρ

(Kg/m3)

T

(ºC)

ρ

(Kg/m3)

T

(ºC)

ρ

(Kg/m3)

0 999.82 9 999.85 18 998.68 27 996.59 36 993.73

1 999.89 10 999.77 19 998.49 28 996.31 37 993.37

2 999.94 11 999.68 20 998.29 29 996.02 38 993

3 999.98 12 999.58 21 998.08 30 995.71 39 992.63

4 1000 13 999.46 22 997.86 31 995.41 40 992.25

5 1000 14 999.33 23 997.62 32 995.09 41 991.86

6 999.99 15 999.19 24 997.38 33 994.76 42 991.46

7 999.96 16 999.03 25 997.13 34 994.43 43 991.05

8 999.91 17 998.86 26 996.86 35 994.08 44 990.64

psuelo=mssvs=m

mp+a+w=mp+m

Relación de la Temperaturadensidad del Agua

= −

Donde:

Vw = Volumen de agua i

Vw1= Volumen de agua

= /

= /

+ + 1 = +

+ + 1 − −

1 = 1/



Se tiene una muestra de suelo seco con masa de 20 gramos (Ma), la cual se barni

cuando está seco 21.8 gramos (Ma+b), se agrega agua al picnómetro hasta que evcapilar que se encuentra dentro (Mw). Agregamos la muestra preparada al p

pesándolo sabiendo que se ha mesclado el agua con la muestra (Mp+Ma+Mw1) t

cuenta la temperatura del agua 14°C. Utilizando el método de Picnómetro de Agua

la porosidad.

Peso del picnómetro 135 gramos

Volumen del agua agregado al picnómetro 12 ml



El suelo es un cuerpo natural formado por partículas orgánicas y mipor agua y aire en distintas proporciones ocupando los huecos queentre los sólidos.

Los huecos es precisamente el espacio que ocupan las raíces de lasde dónde toman los elementos nutriente, el oxígeno y el agua necessu desarrollo, por lo que su caracterización es indispensable en la ede la calidad del suelo.

La densidad es una de las magnitudes utilizadas para ello, pemateriales porosos como los suelos la densidad real y la densidad apcoinciden, siendo importante conocer su significado; de hecho, las dson más acusadas cuanto mayor es el grado de agregación de lasindividuales, propiedad de gran valor para la productividad del suelo.

porosidad total del suelo y espacio aéreo

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