INTRODUCCION
El agua en el suelo influye en la consistencia, génesis, evolución, movilización y absorción de nutrientes por las plantas, regulación de la temperatura, procesos de óxido reducción, y problemas de erosión. Se habla del agua del suelo y no del agua en el suelo debido a que tiene características de solución-suspensión. Puede tener diversas sales disueltas, compuestos orgánicos o inorgánicos solubles, moléculas provenientes de la degradación de herbicidas y pesticidas y partículas coloidales, orgánicas o inorgánicas en suspensión. El agua y el aire ocupan el espacio de poros del suelo. En el estado de saturación todos los poros están llenos de agua líquida. El agua se halla también en la estructura de los cristales, la mayor parte como componente del cristal estando tan fuertemente ligada que se requieren altas temperaturas para eliminarla. La cantidad y el estado energético del agua en el suelo influyen en las propiedades físicas del suelo más que ningún otro factor. De ahí que las relaciones entre el agua y el suelo ocupen considerable extensión en todo estudio de física de suelos.
OBJETIVOS
Determinar el contenido de humedad en muestras de suelo con el método gravimétrico.
Determinar los coeficientes hídricos del suelo (capacidad de campo y punto de marchitez) a partir de la humedad equivalente (H. E.).
Comparar el movimiento dl agua a través de tubos capilares conteniendo suelo de textura arenosa y franca.
MARCO TEÓRICO
Método Gravimétrico
Es el método tradicional para establecer el contenido de humedad de una muestra de suelo. La muestra es pesada, secada en un horno a 105 °C durante 24 horas, determinándose mediante una balanza el peso del agua y el peso de suelo seco. Con éstas medidas se determina el contenido de humedad con base en peso. Un suelo puede presentar en un momento dado un contenido de humedad con base en peso (W%) mayor al 100%, un ejemplo de esto es presentado por aquellos suelos que poseen altos contenidos de materia orgánica, así como densidades aparentes menores a 1.0 gr/cm3 , capaces de tomar más agua que la que pueden pesar cuando están secos. W (%) =
W (%) =
El gravimétrico es el único método directo para estimar el contenido de humedad en el suelo y es el estándar con el cual son comparados otros sistemas de estimación de humedad. Existen otros métodos de medición de humedad del suelo tales como la sonda de neutrones y el TDR, su ventaja consiste en producir resultados instantáneos; estos equipos requieren de calibración, que se realiza con el mét odo gravimétrico.
El método del tacto es un método sencillo y práctico. Se extraen muestras de suelo a distintas profundidades (0.00 a 30.00 y 30.00 a 60.00 cm) y se aprieta cada una de ellas hasta formar una bola; de acuerdo a su comportamiento se c lasifica el grado de humedad. Un método indirecto de conocer el contenido de humedad en el suelo, muy usado para realizar programación de riegos, es el tensiómetro. Este mide el estado de energía del agua en el suelo, lo cual está relacionado directamente con el contenido de humedad del mismo.
Humedad Equivalente (H.E.)
Existen variados métodos de medición indirecta que nos pueden proporcionar el valor de contenido de humedad de un suelo en sus diferentes puntos de coeficientes hídricos. La Humedad Equivalente (H.E.) es el porcentaje de humedad que queda en una muestra de suelo después de que esta ha sido sometida a una fuerza centrífuga mil veces mayor a la fuerza de gravedad durante un tiempo de 30 minutos a 2400 rpm. Se halla en base a la fórmula de humedad gravimétrica Con el valor de Humedad Equivalente se puede determinar el % de humedad a Capacidad de Campo (CC) y en Punto de Marchitez (PM). El resultado se aproxima a la capacitación de r etención del suelo.
Capacidad de Campo (CC)
Es el contenido de humedad de un suelo, después que el exceso ha sido drenado y la velocidad de descenso disminuida en grado constante. Se ha determinado en laboratorio, que cuando un suelo está en capacidad de campo, el contenido de agua está retenido con una tensión de 1/3 de atmósfera aproximadamente. Un suelo está a capacidad de campo después de dos o cinco días de aplicado el riego. La capacidad de campo es una constante característica de cada suelo y depende fundamentalmente de la textura, cantidad de materia orgánica y grado de compactación de éste. Si saturamos un suelo, la cantidad de agua que queda retenida en los poros sin ser arrastrada por el peso de la gravedad, es la Capacidad de Campo o Capacidad de Retención. La capacidad de campo se valora por el porcentaje en volumen de agua existente con respecto al suelo seco.La capacidad de campo representa el c ontenido de humedad delsuelo, cuando el agua que es tecontiene, deja de fluir por gravedad, cuando este fenómeno ocurre, el agua libre o gravitacional deja de existir en el suelo. En el suelo provisto de un buen drenaje interno, la máxima capacidad de almacenamiento de agua está repre sentada por la capacidad de campo.
MATERIALES Y PROCEDIMIENTO
visualización del movimiento del agua por el proceso de capilaridad
Materiales
Muestra de suelo
Tubo de ensayo
Placa petri
Agua destilada
Procedimiento 1. Colocar la muestra del suelo en el tubo de ensayo hasta llenarlo totalmente sin compactar la tierra.
2. Colocar el tubo de ensayo en la placa petri y llenarlo de agua hasta la mitad de la placa como indica la figura.
3.
Luego reposar unas 24 horas y apuntar la altura.
Contenido de humedad
Materiales:
Muestra de suelo (sin tamizar, sin a exposición a estufa)
Balanza
Estufa
Procedimiento:
1. Pesar 30 gr de muestra de suelo en la balanza.
2. Colocar a estufa 24h y apuntar la diferencia de pesos.
Coeficientes hídricos del suelo (capacidad de campo y punto de marchitez)
Materiales:
Muestra de suelo (tamizada y secada en e stufa 24h)
Balanza
Papel filtro
Embudo
Matraz
Agua destilada
Procedimiento:
1. Antes de realizar el experimento debes moler y tamizar la muestra de tierra.
2. Pesar 30 gr de muestra tamizada en la balanza.
3. Colocar el papel filtro sobre el e mbudo y luego la muestra de tierra pesada.
4. Añadir agua destilada como si estuvieses regando. 5. Dejar reposar 24 h para luego pesarlo.
6. Una vez reposado y pesado colocar la muestra de tierra en la estufa otras 24 h, y de nuevo volver a pesar y apuntar las diferencias de pesos.
CALCULOS Y RESULTADOS
Porcentaje de humedad: método gravimétrico
%Hg = (Msh – Msse) x 100/ Msse %Hg = (30g – 29g) x 100/ 29g %Hg = 3.45 ∂a:
Utilizamos la densidad hallada de la PRACTICA Nº5
Unidades de las densidades: g/cm
%Hv =
∂a x
3
%Hg
∂H2O
%Hv = 1.254 x 3.45 1 %Hv = 4.33
Determinación de la humedad equivalente (H.E.)
Masa del suelo seco inicial: 30g Masa del suelo a capacidad de campo: 38.6g Masa del suelo seco final: 29.7g %Hcc= (38.6g – 29.7g) x 100/29.7 =29.97
CC (%) = 0.865 X H.E. + 2.62 (Aplicable en suelo de textura franco, franco arcillosa, franco limo arenoso, arcilloso) 29.97 = 0.865 X %H.E. + 2.62 %H.E = 31.61 Para determinar el Punto de Marchitez (PM):
%PM = %H.E / 1.84 %PM = 31.61/1.84 %PM = 17.18
Adicionalmente se puede determinar:
Agua Aprovechable = % CC - % PM Agua aprovechable = 28.67 – 17.18 = 11.49 %
Visualización del movimiento del agua por el proceso de capilaridad
Altura de ascensión del agua por efecto de capilaridad: 15 cm
Determinación del porcentaje de humedad: método gravimétrico Completar el siguiente cuadro según el desarrollo de la práctica
PESO DE SUELO HUMEDO (g) 30
PESO DE SUELO SECO A ESTUFA (g) 29
DENSIDAD APARENTE
Hd g
POROS Hd V
(%)
3
(g/cm )
3.45
1.254
(%) 4.33
AL (%) 51.02
Determinación de la Humedad Equivalente (HE) Completar el siguiente cuadro según el desarrollo de la práctica
PESO DE SUELO SECO A ESTUFA (g) 29.7
H.E
CC
PM
(%)
(%)
(%)
31.61
TEXTURA
29.97
17.18
AGUA APROVECHABLE
(%) 11.49
TEXTURA AL TACTO limoso
TACTO limoso
TRIANGULO TEXTURAL MODIFICADO PARA ESTIMACION DE LA CAPACIDAD DE CAMPO (% HUMEDAD VOLUMETRICA
CUESTIONARIO
CUESTIONARIO 1.
¿Qué factores afectan los valores de las constantes de humedad en el suelo?
Tenemos que conocer antes de todo las constantes de humedad del suelo:
Capacidad de campo (CC).- Cantidad máxima de humedad que un suelo puede retener contra el efecto gravitacional.
Punto de Marchitez (PM).-Límite mínimo para proveer de gua a una planta. Humedad equivalente.-Es la humedad que se obtiene cuando a un suelo saturado se le somete a una fuerza centrífuga aproximadamente de 2400r.p.m.
Los factores que afectan las constantes de la humedad del suelo son:
Textura: Si es una textura fina hay mayor número de capilares por lo cual se retendría más el agua. Si fuera fina la retención sería menos cambiando los valores por ejemplo del Punto de Marchitez.
Gravedad: La gravedad influye en el hecho de que el agua se va al subsuelo disminuyendo la cantidad de agua del terreno.
Estructura: La arcilla que tiene mayor cantidad de micro poros retiene mayor cantidad de agua. Por ende se regará menos que un terreno de arena.
Permeabilidad: La permeabilidad es la capacidad de un suelo de dejar fluir con facilidad el agua .Si un suelo es muy perme able se tendrá que regar ms que uno menos permeable.
2.
3
Una muestra que al secarse a la estufa elimino 6 cm de agua se determinó que contenía 15% de humedad gravimétrica. ¿Cuál era su peso original en húmedo?
VE=6cm
3
∂H2O=1g/cm
3
3
3
m=1g/cm x 6cm =6g
%(H g) = ((M (suelo húmedo)-M (suelo secado al horno)) x100 M (suelo secado al horno)
15= (6g/Msse) x100
Msse= 40g
Msh = Msse + M H2O =46g
3. ¿Qué cantidad de agua debe agregarse a 100g de suelo para saturarlo completamente si
3. ¿Qué cantidad de agua debe agregarse a 100g de suelo para saturarlo completamente si su densidad aparente es de 1.3 g/cm3 y su densidad real de 2.6 g/cm3?
Msse = 100g
∂a =
Msse/Vt
Vt = 100/1.3 Vt = 76.92 cm
∂r =
Msse/Vp
Vp = 100/2.6 3
3
Vp = 38.46 cm 3
V H2O = 76.92 – 38.46 = 38.46 cm
3
El agua que se necesita para saturarlo es: 38.46 cm
1.
Complete el cuadro anexo, en base al grafico referente a curvas caracteristicas de
1.
Complete el cuadro anexo, en base al grafico referente a curvas caracteristicas de humedad.
SUELO
H d
H d v
H d v
POROSIDAD
ESPACIO
AGUA
SATURACION
CC
PM
(%)
AEREO
UTIL
(%)
(%)
(%)
(%)
(%)
20-22
12-14
Franco limoso B
6.- A partir de la siguiente tabla de datos ¿Cuál de los tres suelos están más próximo a la saturación? ¿Por qué?
DENSIDAD TEXTURA APARENTE
Arena
PESO DEL SUELO
PESO DEL
POROSIDAD
SUELO
Hd V (%)
HUMEDO
SECO
(%)
(g/cm3)
(g)
(g)
1.6
148.5
120
39.62
38%
1.4
154.3
120
47.17
40.02%
1.2
161.7
120
54.72
41.7%
franca
Franco
Franco arcilloso
El suelo que está más próximo a la saturación es el de arena franca porque tienes
El suelo que está más próximo a la saturación es el de arena franca porque tienes menos cantidad de poros libres de agua, ya que se dice que un suelo está saturado cuando sus poros están llenos de agua
RESOLVER El muestreo de un campo deportivo de 120mx50m arroja los siguientes datos: Peso del suelo al momento del muestreo
:
125g
Peso del suelo seco al aire
:
107g
Peso del suelo húmedo a CC
:
135g
Peso del suelo a tensión de 15 atm
:
117g
Profundidad considerada
:
20 cm
Densidad aparente
:
1.25g/cm3
Densidad real
:
2.50 g/cm3
Humedad higroscópica (en peso)
:
7%
Encontrar después de un riego de 250m3: a. Agua libre o gravitacional en m3 b. Agua útil o aprovechable en litros c. Agua no útil en m3 d. Agua higroscópica en m3 e. Agua capilar en litros
3
Vtotal= 120mX50mX0.2m=1200 m %Hg=
7= (
Psse=100gr. %Hact. =
=25%
En volume: %Hva= %Hact.XDa= 31.25% 3
3
3
En m : 31.25% de 1200m = 375m
%CC=
= 35%
%Hva= 35%X1.25= 43.75%
3
3
3
En m a CC= 43.75% de 1200 m = 525m %PM=
HvPM= 17%X1.25= 21.25% 3
3
En m = 21.25% de 1200m = 225 m
3
A. - Agua superflua: 3
3
3
3
As= (375m +250m )-525m =100m B. Agua Util: Au= CC-PM 3
3
3
Au= 525m -250m = 270m 3
Entonces en litros: 270m X1000= 270000L. C.- Agua no Util: ANu= PM= 255m
3
D.- Agua Higroscopica: % Hun= 7%X1.25= 8.75% 3
3
3
Entonces en m = 8.75% de 1200m = 105m E.- Agua Capilar: 3
3
Ac= CC-Hun= 525m -105m = 420m 3
3
Entonces en litros: 420m X1000= 420000L.
CONCLUSIÓN
El suelo que pertenece a la zona baja, parte derecha de lomas de lúcumo, se determinó que el porcentaje de humedad por el método gravimétrico de 3.45 %, humedad equivalente 31.61%, punto de marchites es de 17.18%
y efecto de
capilaridad 15cm.
Las fuerzas que retienen el agua en el suelo depende de la textura (contenido de arcilla) y de la materia orgánica; las cuales permiten que el suelo puedan retener un volumen de agua disponible para las plantas.
Conociendo el porcentaje de humedad de un suelo, se puede determinar la cantidad de agua que existe en el suelo en un momento determinado. Este dato es importante para calcular la lámina de riego o volumen de agua necesario para realizar un riego oportuno, si es que el agua presente en el suelo es muy poca, o en caso contrario, no realizar el riego. Así, se puede calcular la frecuencia de riego en un c ampo.
En nuestra práctica hemos obtenido los resultados del estudio de la muestra de suelo tomada anteriormente, con éxito, ya que no tuvimos inconveniente alguno en las pruebas que realizamos posteriormente sobre esta, alcanzando el tiempo establecido por el docente, en tiempo y forma, las herramientas utilizadas son nuevas, pero fácil de manipular, entre ellas: estufa, Mazo o mortero, Tamiz, Balanza electrónica etc. Concluimos que esta práctica nos ayudó a como extraer la humedad del suelo y sacar el porcentaje de agua en el suelo para un mejor uso del mismo.
DISCUSIONES
Las características del suelo al comienzo parecían secas pero en realidad tenía humedad, del 3.45 % aproximadamente, al realizar los procedimientos nos dimos cuenta de la importancia de la estufe para poder realizar dicha práctica.
BIBLIOGRAFIA
http://www.kalachero.com/index.php/categorias/blog/42-ingenieria-agricola/265determinacion-de-la-humedad-del-suelo
Keller, T.; Håkansson, I. 2010. Estimation of reference bulk density from soil particle size
http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/proctran.htm
