Caracterización de los suelos

Caracterización de los suelos Concepto: Las características de los suelos comprenden parámetros físicos, químicos y biológicos.

Caracterización de los suelos. Los suelos están formados por cualquier material no consolidado. En su composición no hay un tamaño límite de partículas, pueden ser tan grandes o tan pequeñas como se considere. Constituidos por una mezcla de partículas sólidas inorgánicas, cuyos huecos están ocupados por aire y agua en proporciones variables. La granulometría o distribución de tamaños de partículas, tiene gran influencia en las propiedades y comportamiento del suelo, utilizándose el ensayo de análisis granulométrico para establecer una clasificación primaria dentro de unos grupos con propiedades generales análogas. Las características de los suelos comprenden parámetros físicos, químicos y biológicos: los parámetros físicos incluyen principalmente la estructura y textura del suelo; los parámetros químicos están relacionados con la presencia y la cantidad de elementos minerales y sustancias inhibidoras del crecimiento de las plantas; y los parámetros biológicos se refieren a la cantidad, el tipo y las actividades de los organismos del suelo.

Fases

El suelo es un sistema compuesto por tres fases:

• Sólido, partículas minerales que componen el esqueleto
• Líquido, generalmente agua
• Gaseosa, generalmente aire

Características de cada suelo

Dependen de varios factores. Los más importantes son:

• El tipo de roca que los originó, su antigüedad, el relieve, el clima, la vegetación y los animales que viven en él, además de las modificaciones causadas por la actividad humana.
• El tamaño de las partículas minerales que forman el suelo determina sus propiedades físicas: textura, estructura, capacidad de drenaje del agua, aireación.

Los gránulos son más grandes en los suelos arenosos. Estos son sueltos y se trabajan con facilidad, pero los surcos se desmoronan y el agua se infiltra rápidamente. Tienen pocas reservas de nutrientes aprovechables por las plantas. Los suelos limosos tienen gránulos de tamaño intermedio, son pesados y con pocos nutrientes. Los suelos arcillosos están formados por partículas muy pequeñas. Son pesados, no drenan ni se desecan fácilmente y contienen buenas reservas de nutrientes. Al secarse se endurecen y forman terrones. Son fértiles, pero difíciles de trabajar cuando están muy secos. Los suelos francos son mezclas de arena, limo y arcilla. Son fértiles y al secarse forman pequeños terrones que se deshacen. Un suelo con una composición equilibrada de cada mineral es un suelo agrícola fácil de trabajar y con buenas reservas de nutrientes. Mantiene la humedad a pesar de drenar libremente. Los suelos no tienen una estructura uniforme: están constituidos por capas que se diferencian por el tamaño y composición de las partículas. La capa superficial es más compacta, se seca con rapidez y está poblada por pocos organismos, especialmente lombrices. Por debajo de ella, está el humus, donde se acumulan microorganismos y nutrientes.

• Las propiedades químicas del suelo dependen de la proporción de los distintos minerales y sustancias orgánicas que lo componen. El contenido de nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio debe ser abundante y equilibrado. La materia orgánica siempre contiene carbono, oxígeno e hidrógeno, además de otros elementos. Al despedazar y descomponer las plantas y animales muertos, los microorganismos liberan los nutrientes permitiendo que puedan ser utilizados nuevamente.

Un suelo ácido es aquel que presenta ciertos elementos químicos de carácter ácido en mayor proporción que otros. Un suelo neutro es cuando presenta porcentajes equilibrados y disponibilidad de los elementos químicos primarios y secundarios. El boro, aluminio, zinc, hierro y litio también están presentes en menor proporción. Un suelo salino o alcalino es aquel que presenta azufre, calcio, magnesio, manganeso y molibdeno en mayor proporción que otros compuestos. Estos elementos, cuando se encuentran en concentraciones mayores, hacen que un suelo sea salino o alcalino.

Clasificación

Las partículas que componen los suelos en la naturaleza pueden clasificarse como: bolos, gravas, arenas, limos y arcillas. En la figura (Clasificación de los suelos por el tamaño de partículas) se muestran los límites establecidos por diferentes organizaciones. Las arenas y gravas constituyen los llamados suelos granulares o de grano grueso, mientras que limos y arcillas constituyen los suelos finos o de grano fino. Los suelos orgánicos forman un grupo aparte.

Clasificación de los suelos por el tamaño de partículas

En la clasificación de un suelo intervienen dos parámetros índices: el tamaño de las partículas predominante, medido a través del análisis granulométrico y las propiedades físicas de las partículas finas, evaluado a través de los límites de plasticidad.

• Granulometría

Las partículas gruesas (gravas y arenas), son fundamentalmente productos de la alteración física de las rocas. En estado seco tienen poca cohesión; sus propiedades dependen de la composición mineralógica, forma y angulosidad de las partículas, granulometría y grado de compactación o densidad; son permeables y no experimentan cambios de volumen con la humedad; cuando contienen pocas partículas finas, tienen elevada resistencia a la deformación y baja compresibilidad, si están bien graduados, y tienen partículas angulosas. Por estas características son materiales adecuados para la construcción de explanadas y capas de bases o subbases de pavimentos. Los suelos granulares pueden mejorar sus características naturales mediante un tratamiento mecánico (tamizado, machaqueo, lavado, etc.), una mezcla mecánica o corrección granulométrica con otros materiales, o mediante su estabilización con un aditivo hidráulico o bituminoso. Los suelos de grano fino (limos y arcillas), son muy sensibles a la acción del agua libre que rellena sus poros. Las arcillas, constituidas por partículas muy pequeñas, presentan gran afinidad por el agua. Sus partículas son laminares, planas y alargadas, de gran superficie específica, (20-400 m2/g) y su composición mineralógica y estructura influyen más en su comportamiento mecánico que la propia granulometría. Debido a su alto contenido de humedad en estado natural su resistencia al esfuerzo cortante puede ser muy baja y la capacidad de soporte muy reducida. Son impermeables, por eso absorben lentamente la humedad, pasando a un estado plástico con fácil moldeo sin agrietamiento ni disgregación. Su consistencia y resistencia a la deformación dependen tanto de la naturaleza de la arcilla como de su humedad. Las partículas de limo presentan una cierta cohesión, con presencia de agua entre sus partículas, lo que las hace susceptibles a las heladas, con grandes hinchamientos a bajas temperaturas. Son poco permeables y tienen gran influencia de la humedad en su deformabilidad, compresibilidad e hinchamiento o retracción. Los suelos están formados por una amplia gama de tamaños de partículas sólidas que van, en orden decreciente, desde fragmentos o bloques hasta arcillas. Para determinar su composición por tamaños de partículas se realiza un ensayo denominado granulometría que no es más que hacer pasar el suelo a través de una serie de tamices o cribas estandarizadas, pesar el peso retenido por cada tamiz y expresarlo en porcentaje del total de la muestra seca. El resultado se representa en un gráfico que tiene en las abscisas el tamaño de las partículas, en escala logarítmica y en las ordenadas los % en peso pasados por cada tamiz. Cuando el suelo contiene cantidades importantes de partículas finas entonces se recurre a otro ensayo denominado hidrómetro el cual complementa el resultado obtenido mediante el tamizado.

Ensayo de análisis granulométrico

El estudio de la composición granulométrica de un suelo, por tanto, se realiza en el laboratorio mediante ensayos de tamizado o de sedimentación. El tamizado se utiliza para obtener la granulometría de los suelos granulares o de las partículas gruesas y el de sedimentación para conocer la distribución por tamaños de partículas inferiores a 0,080mm (limos y arcillas. Para los ensayos de tamizado se emplea una serie normalizada de tamices de malla cuadrada y abertura decreciente, a través de los cuales se hace pasar una cantidad determinada de suelo de peso en seco. Esta operación se realiza por lavado para separar las partículas finas. El material retenido en cada tamiz se seca y se pesa. De esta forma se pueden calcular el porcentaje en peso respecto al total que pasa por cada tamiz, lo que da lugar a la curva granulométrica. La curva granulométrica representa el porcentaje de partículas de diámetro menor que el indicado (% que pasa del total). Existen varias series normalizadas de tamices. Para el ensayo se eligen los tamices con razón entre aberturas igual a 2. Cuando los ensayos se realizan únicamente a efectos de identificación y clasificación de los suelos, se utilizan solamente dos o tres tamices. Los tamices de 0,080 UNE o No. 200 ASTM (0,074 mm) son los límites para el ensayo de tamizado. Las partículas más finas se determinan por ensayo de sedimentación.

Estados de los suelos

Los suelos se pueden encontrar en estado natural, esponjado o compactado

• Estado natural: (también denominado sobredesmonte) es aquel suelo que se encuentra en su estado primitivo, antes de ser excavado, disgregado o removido. El volumen del suelo calculado en estas condiciones es llamado: volumen natural o sobredesmonte. Este volumen se debe utilizar para cuantificar la excavación realizada, ya que solo mediante su determinación por secciones transversales y longitudinales periódicamente, es que se puede conocer realmente el volumen de material que se ha excavado. Este se expresa en m3 naturales, ejemplo: todo tipo de excavaciones en explanaciones.
• Estado esponjado: es aquel que por efecto de la excavación ha sido disgregado, experimentándose un aumento de volumen del mismo, al aumentar su volumen de huecos, es decir, las distancias entre las partículas constituyentes. El volumen así determinado se denomina: Volumen Esponjado y se expresa en m3 esponjados, ejemplo: el suelo que se traslada sobre máquinas de transporte, el contenido en los cubos, cucharas o palas de las maquinarias, etc.
• Estado compactado: es aquel sobre el cual se ha ejercido una compresión tal que se logra un incremento en su peso específico, es decir, el suelo esté más compacto que en su estado original. Al material en ese estado se denomina suelo compactado y su unidad de medida es el m3 compactado. En general el volumen compactado es menor que el natural y mucho menor que el esponjado en todos los materiales menos en la roca, donde el estado natural es el menor. Es evidente que entre los tres volúmenes existe una relación.

Fuentes

• Explanaciones y drenaje. Carlos Kraemer y otros. Caminos y aeropuertos. Departamento de Transportes. E.T.S. de Ingenieros de Caminos Canales y Puertos. Universidad Politécnica de Madrid.
• Ingeniería de Pavimentos. Fundamentos, estudios básicos y diseño. 3ra edición. 2006. Alfonso Montejo Fonseca.
• Introducción a la Mecánica de Suelos y Cimentaciones. Sowers and Sowers. Physical and Geotecnical Properties of soils. J. E. Bowles
• http://www.fao.org/3/w1309s/w1309s04.htm El suelo - Nociones ambientales básicas para profesores rurales y ...
• http://www.fao.org/3/ah645s/ah645s04.htm EL SUELO, DIFERENCIAS SEGÚN SU ASPECTO FÍSICO Y QUÍMICO
• https://boletinagrario.com/ap-6,caracteristicas+del+suelo,5022.html CARACTERíSTICAS DEL SUELO - ¿Qué es características ...