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• Viviana Paola Barrero Buitrago

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CONSISTENCIA DEL SUELO Estado físico de un suelo a un contenido determinado de humedad Indica la resistencia de un suelo a la deformación o ruptura y a fluir bajo la acción de fuerzas mecánicas FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

Se debe a las fuerzas de cohesión y CIENCIA DEL SUELO adhesión PROF. MARTHA C. HENAO T.

Hace referencia a propiedades como dureza, friabilidad, plasticidad y adherencia

CONSISTENCIA DEL SUELO

SECO

HÚMEDO

Blanda

Suelta

MOJADO

Ligeramente dura Friable Pegajosa FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Dura Firme Plastica CIENCIA DEL SUELO Muy dura Muy firme PROF. MARTHA C. HENAO T.

Indicadores de consistencia Describen y cuantifican la resistencia mecánica, la deformación y la capacidad de recuperación de los suelos agrícolas Importancia 1. Evaluar si las cargas mecánicas externas aplicadas a los suelos durante las operaciones de campo modifican la arquitectura sólido-poros y las relaciones de volumen a través de la reubicación de partículas y en qué medida esto puede afectar negativamente a las funciones de los poros. FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS 2. Evaluar la capacidad de penetración de los horizontes y los CIENCIA DEL SUELO agregados del suelo por las raíces y los organismos del suelo, mientras exploran el suelo en busca de agua y nutrientes PROF. MARTHA C. HENAO T. 3. Estimar el riesgo de movimientos de masas de suelos y los procesos de erosión del suelo a lo largo de las pendientes.

PLASTICIDAD Capacidad de un suelo a sufrir deformación irrecuperable a volumen constante sin agrietarse o

desmoronarse FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Limite plástico Contenido mínimo de agua gravimétrica al cual una pequeña muestra e suelo puede ser deformada sin romperse

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Limite líquido Contenido mínimo de agua gravimétrica al cual una pequeña muestra e suelo puede ser fluir un poco bajo un tratamiento FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS estándar CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Índice de plasticidad (IP) Diferencia entre el Límite líquido y el Límite plástico Rango en el contenido de agua en el cual el suelo tiene FACULTAD DEpropiedades CIENCIAS AGRARIAS plásticas CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

IP> 25% indica usualmente arcillas expansivas

Caolinita–Na

Límite Plástico 26

Limite Líquido 52

Índice de plasticidad 26

Caolinita–Ca

26

73

37

Illita–Na

34

61

27

Illita–Ca

40

90

50

Montmorillonita–Na

97

700

603

Montmorillonita–Ca

63

177

114

Mineral

Alófana (sin FACULTAD secar) 136 CIENCIAS 231 AGRARIAS 95 DE Alófana (seca) 78 85 7

CIENCIA DEL SUELO

Yong y Warkentin. 1975 PROF. MARTHA C. HENAO T.

COEL Coeficiente de Extensibilidad Lineal

Porcentaje de reducción en la longitud FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

de una barraCIENCIA de suelo con humedad en DEL SUELO su LP, porPROF. contracción MARTHA C.cuando HENAO T.se seca

LH

LS

LH  LS COLE CIENCIA DEL SUELO x 100 LS PROF. MARTHA C. HENAO T. FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

LA FASE LÍQUIDA DEL SUELO FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

océanos 97%

otras 3%

agua subterránea dulce

otras glaciares

Capas de hielo subterráneo

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ríos CIENCIA DEL SUELO aguas pantanosas

PROF. MARTHA C. HENAO T. agua atmosférica agua del suelo Tomado de Scott, 2000

lagos de agua dulce

Agua del suelo: Solución dinámica El agua es sostenida dentro de los

poros del suelo con diferentes grados de

tenacidad,

cantidad

de

dependiendo agua

presente

de y

la del

tamaño de los poros.

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

La

CIENCIA DEL SUELO

atracción

entre

el

agua

PROF. MARTHA C. HENAO T.

y

la

superficie de las partículas del suelo restringe la habilidad del agua a fluir.

físico

biológico

tensión (atm)

0 gravitacional

No disponible (drenaje rápido)

-0.33 Disponible

(drenaje lento)

-15

Capilar

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

no disponible

PROF. MARTHA C. HENAO T.

-30

vapor

Retención de humedad Cantidad de agua que puede almacenar el suelo debido a: FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS 1. Fuerzas de adhesión DEL SUELO 2. Fuerzas deCIENCIA cohesión

PROF. MARTHA C. HENAO T.

3. Capilaridad

H

O

H

O

H

H

H

O H H

O

O

O

H

H

O

H

H

O

H

H H

H

O

O

H H

O

H H H H H

H O AGRARIASH FACULTAD DE CIENCIAS H H

O

H

H

O

H

H SUELO CIENCIA DEL O H O

O

PROF. MARTHA C. HENAO H T. Cohesión

H

H

Adhesión

CAPILARIDAD Radio del tubo Densidad del líquido Tensión superficial Atracción adhesiva

0.15 h, r cm h= FACULTAD DE CIENCIASr AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

h

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T. radio del tubo

h

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS h

CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Suelo saturado

100 g

40 ml

DE 20 ml aireAGRARIAS 100 gCIENCIAS CapacidadFACULTAD de campo Coeficiente de marchitez

CIENCIA DEL SUELO 100 g

10 ml aire

100 g

8 ml

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Coeficiente higroscópico

sólido

aire

espacio poroso

contenido de agua ( θv ) (%)

40

capacidad de campo

32

AGUA DISPONIBLE

24

16

FACULTAD DE CIENCIAS 8

coeficiente AGRARIAS de marchitez

CIENCIA AGUA DEL NO SUELO DISPONIBLE

PROF. MARTHA C. HENAO T.

0

A

FA

F

FL

FAr

Ar

contenido de agua ( θV ) (m3/m3 suelo)

0.5

capacidad de campo

0.4

0.3

coeficiente de marchitez

0.2

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS 0.1

CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T. 0 1

2

3

4

5

% materia orgánica

6

7

ESTADOS DE ENERGÍA DEL AGUA EN EL SUELO

Energía: capacidad de hacer un trabajo FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO Unidades: Fuerza x distancia

PROF. MARTHA C. HENAO T.

ENERGIA POTENCIAL Representa la forma de energía primaria en el agua del suelo. Es la energía debido a la posición en un campo de fuerza. Es medida por la fuerza requerida para mover el FACULTAD DE CIENCIAS agua contra el campo de fuerzaAGRARIAS (F) CIENCIA DEL SUELO

PROF.Ψ MARTHA C.z HENAO T. FΔ

Fuerzas que actúan sobre el agua Sales disueltas Fenómenos de interfase con las partículas, en los poros

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

Gravedad

CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Presión hidrostática Presión aerostática

Efectos Retención temporal del agua en el suelo

Transferencia de un punto a otro Drenaje o percolación FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

Ascenso hacia la superficie

PROF. MARTHA C. HENAO T.

POTENCIAL TOTAL (Ψt ) Cantidad de trabajo requerida para transportar de manera reversible e isotérmica una cantidad determinada de agua a una elevación y una presión atmosférica dada

Ψt  Ψg  Ψm  Ψp  Ψo

Ψg

Energía potencial DE gravitacional FACULTAD CIENCIAS AGRARIAS

Ψm

CIENCIA DEL Potencial mátrico debido a laSUELO presión de la capilaridad

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Ψp

Potencial de presión

Ψo

Potencial osmótico debido a las sales

POTENCIAL DEL AGUA EN EL SUELO

Unidades de volumen

Ψhv trabajo = fuerza x distancia FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS trabajo / volumen =fuerza x distancia / volumen CIENCIA DEL SUELO fuerzaxdistancia /volumen = fuerza/área = presión PROF. MARTHA C. HENAO T. trabajo / volumen = J m-3 = Pa

POTENCIAL DEL AGUA EN EL SUELO

Unidades de peso

Ψhw

(cabeza hidráulica)

peso = masa x gravedad = kg m s-2 CIENCIAS AGRARIAS trabajoFACULTAD = fuerza xDE distancia

trabajo / peso CIENCIA = fuerzaDEL x distancia SUELO / peso PROF. MARTHA C. HENAO T. trabajo / peso = J N-1 = N m N-1 = m

UNIDADES DE POTENCIAL DE AGUA

CC

MPa

atm

bar

cm H2O

Ø poros (mm)

-0,001

-0,01

-0,01

10

290,08

-0,01

-0,1

-0,1

102

29,1

-0,033

-0,33

-0,33

337

8,79

-0,1

-1

-1

1.020

2,90

FACULTAD AGRARIAS -1 -10 DE CIENCIAS -10 10.204 PMP

-1,5 -10 -100

Sestufa

-1.000

-15 15.306 CIENCIA -15 DEL SUELO

-100

-100

102.041

-1.000

-1.000

1.020.408

-10.000

-10.000

10.000.000

PROF. MARTHA C. HENAO T.

0,29 0,19 0,03

CURVA DE RETENCIÓN DE HUMEDAD

contenido de agua m3 m-3

0.5

0.4

FA

0.3

0.2

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

Ar

CIENCIA DEL SUELO

0.1

PROF. MARTHA C. HENAO T. 0 1

10

100

1000

Potencial hídrico (kPa)

FL

10000

Potencial de agua (kPa)

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Disponibilidad de agua en el suelo

CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T. Osman, 2013

APARATOS O EQUIPOS PARA MEDIR EL AGUA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS EN EL SUELO CIENCIA DEL SUELO PROF. MARTHA C. HENAO T.

TENSIÓMETROS (EN CAMPO)

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/5309/5437119/Figures/chapter05.htm

PLATO Y OLLA DE TENSIÓN (EN LABORATORIO)

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

http://wps.prenhall.com/wps/media/objects/5309/5437119/Figures/chapter05.htm

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Punto

bar

atm

kPa

MPa

1

1/3

0,3267

33.3

0.033

2

1

0,99

100

0.1

3

5

4,95

500

0.5

4

10

9,9

1000

1

5

15

14,85

1500

1.5

1

qg (g/g)

0.8 0.6

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

0.4

CIENCIA DEL SUELO

0.2

PROF. MARTHA C. HENAO T.

0 0

5

10

Presión (bar)

15

RELACIÓN ENTRE EL POTENCIAL DE AGUA Y EL TAMAÑO DE POROS 0.03

macro 1,000

0.3

meso 100

3

10

30

Succión equivalente (kPa)

Diámetro de poro equivalente (µm)

10,000

1 300 FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS 0.1

CIENCIA DEL SUELO3,000 micro

PROF. MARTHA C. HENAO T. 0.01

30,000

Luxmoore, 1981

MOVIMIENTO DE AGUA EN EL SUELO Flujo del agua por diferencias de energía potencial entre dos puntos (de sitios de

alta a sitios de baja energía potencial) Cuando el agua se transfiere de un punto

de equilibrio a otro, hay consumo o FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ganancia de energía en cada punto. CIENCIA DEL SUELO

Tasa de disminución de la energía PROF. MARTHA C. HENAO T.

potencial con la distancia: gradiente hidráulico.

DIRECCIÓN DEL MOVIMIENTO

Verticalmente hacia abajo: Gravedad Verticalmente hacia arriba: FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS Succión (matricial, osmótico, CIENCIA DEL SUELO térmico) PROF. MARTHA C. HENAO T.

Sin movimiento

Movimiento de agua en el suelo En condiciones saturadas:

(succión nula) el agua se mueve de un punto alto hacia un punto bajo por acción de la gravedad (Ψg) FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

En condiciones insaturadas:

CIENCIA DEL SUELO

el agua sePROF. mueve de unC. sitio húmedo a un MARTHA HENAO T. sitio seco por acción del potencial matricial (Ψm)

FASES DEL MOVIMIENTO DE AGUA Hacia el interior del suelo Suelo seco: Hay mayor infiltración Suelo húmedo: Hay mayor velocidad de conducción del agua

A través del suelo FACULTAD DEsaturado CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO A través del suelo no saturado o insaturado PROF. MARTHA C. HENAO T.

INFILTRACIÓN Proceso de entrada de agua, generalmente vertical, a través de la superficie del suelo (primera etapa en el movimiento del agua

en el suelo) FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

I=Q/Axt

PROF. MARTHA C. HENAO T.

INFILTRACIÓN Importancia Riego Planeación del riego Selección de equipos de riego Manejo del agua de riego Determinación de la pluviometría del riego por aspersión

DE CIENCIAS AGRARIAS Estudios FACULTAD medio ambientales Degradación del suelo por erosión hídrica (escorrentía) CIENCIA DEL SUELO Determinación de caudal de aguas residuales que puede infiltrar elPROF. suelo MARTHA C. HENAO T. Recuperación de suelos afectados por sales Estudio del ciclo hidrológico

INFILTRACIÓN Parámetros Infiltración acumulada (Ia) Cantidad de agua infiltrada por unidad de área en un determinado periodo de tiempo Ia=I(t) (L3 L-2); 1 mm= 1 L m-2

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

Velocidad de infiltración instantánea (Ii)

CIENCIA DEL SUELO

Tasa a la que entra el agua en cada instante (cantidad de PROF. MARTHA C. de HENAO agua infiltrada por unidad área T. y de tiempo). Disminuye con el tiempo y tiende a estabilizarse asintóticamente

INFILTRACIÓN Parámetros Velocidad de infiltración media (Im) Cantidad acumulada de agua infiltrada por unidad de área a lo largo del tiempo que ha durado el proceso Velocidad de infiltración básica o final (Ib) Velocidad de infiltración que corresponde a un régimen relativamente estabilizado (3-5 h)

tasa de infiltración (cm/h)

12

AF

9

6

FL

3

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS esmectitas CIENCIA DEL SUELO

0

1

2 3 4 5 6 7 PROF. MARTHA C. HENAO T. tiempo (h)

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Diferencia (cm)

Lamina de agua acumulada (cm)

Infiltración acumulada (cm)

Infiltración instantánea (cm/h)

19,7

0,3

0,3

0,28

12,73

2

19,5

0,2

0,5

0,47

10,77

3

19,4

0,1

0,6

0,64

9,76

4

19,2

0,2

0,8

0,80

9,11

5

19,1

0,1

0,9

0,95

8,63

10

18,6

0,5

1,4

1,60

7,29

15

17,9

0,7

2,1

2,18

6,61

30

15,5

2,4

4,5

3,69

5,59

45

14,2

1,3

5,8

5,02

5,07

60

13,1

1,1

6,9

6,24

4,73

90

11,6

1,5

8,4

8,48

4,29

120

9,9

1,7

10,1

10,55

4,00

150

8,8

1,1

11,2

12,49

3,79

Tiempo acumulado (min)

Nivel de descenso (cm)

0

20,0

1

Lámina acumulada (cm)

14 12 10 8 6 y = 0,28x 0,76 4 2 R = 0,99 FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS 2 CIENCIA DEL SUELO 0 0 50 100 150 T. PROF. MARTHA C. HENAO Tiempo (minutos)

200

Iacumulada = k.t n , cm Iinstantánea = 60 (n.k.tn-1) FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS CIENCIA DEL SUELO

PROF. MARTHA C. HENAO T.

Lámina instantánea (cm / hora)

14 12 10

y = 12,73x -0,24 R 2 = 1,00

8 6 Ib 4 FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS 2 0 CIENCIA DEL SUELO 0 50 100 150 T. 200 PROF. MARTHA C. HENAO Tiempo (minutos)

Conductividad hidráulica Expresa la capacidad de un medio poroso para transmitir agua Los poros del suelo representan tubos altamente irregulares, tortuosos e interconectados FACULTAD DE CIENCIAS La resistencia del suelo al flujo AGRARIAS del agua es debida a las fuerzas entre las moléculas CIENCIA DEL SUELOdel líquido y entre éste y las paredes de los poros PROF. MARTHA C. HENAO T.

Conductividad hidráulica Depende de: Propiedades del fluido (densidad y viscosidad) La porosidad total FACULTAD DEde CIENCIAS AGRARIAS El tamaño y forma los poros CIENCIA DEL SUELO La tortuosidad PROF. MARTHA C. HENAO T.

TORTUOSIDAD

τ

l

l: distancia real L: distancia en línea recta

L

L