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
.
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Entender
los
conceptos
de
porosidad,
densidareal
y
densidad
aparente
del
suelo
.
Comprender la relación entre los diferente
componentes
del
suelo
.
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• 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
.
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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).
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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.
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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
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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
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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
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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
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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 =
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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
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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
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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)
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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.
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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.
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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
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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.
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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).
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= −
= +
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
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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".
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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
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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/
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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
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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.