"Año de la Promoción de la Industria Responsable y del Compromiso Climático"
UAP UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS FACULTAD DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
!O$ $)E!O$ CÁTEDRA
: MECANICA DE SUELOS I
DOCE DOCET TE E : Ing. Mirko Chavez Cabellos
CI CIC!O
: V
TRA"A#O PRE$ETADO POR: GONZALES A!DALES Gian"ar#o VEGA VIDA!$E VIDA!$E %il"er MENDOZA DIAZ Daniel !ENGI&O VALENCIA An'( !UIZ CANESSA )*an !a*l
Abril de %&'( )CA*A!I+PER, INTRODUCCION
El territorio de la región Ucayali forma parte de la cuenca superior amazónica A tra!"s de sus #$ %&# $$$ 'a Englo(a di!ersos ecosistemas posi(les de ser caracterizados) 'asta cierta e*tensión) en t"rminos agroecológicos + tipo de suelos) relie!e) caracter,sticas f,sicas y -u,micas) clima) !egetación . y en t"rminos de uso actual y potencial de la tierra En estos /ltimos a0os) particularmente en la d"cada de los a0os no!enta) la zona de Pucallpa 'a concitado el inter"s de !arias instituciones de in!estigación nacionales e internacionales) -ue est1n desarrollando tra(a2os orientados a ofrecer a los productores agrarios opciones tecnológicas -ue sean socialmente aplica(les) am(ientalmente prudentes y económicamente !ia(les) donde pre!alezcan patrones adecuados de uso sosteni(le de los recursos naturales El in!entario de los suelos y su conocimiento cient,fico son pasos fundamentales para la ordenación territorial y la planeación económica de cual-uier pa,s Utilizar t"cnica e intensi!amente las tierras con !ocación agropecuaria) conser!ar la !egetación natural protectora) apro!ec'ar racionalmente los (os-ues y (uscar nue!as 1reas para ampliar la frontera agr,cola e incrementar la producción de fi(ras y alimentos) son acciones -ue re-uieren para su "*ito) de estudios de suelos -ue se0alen con precisión su origen) su morfolog,a) sus caracter,sticas f,sico3-u,micas) su naturaleza mineralógica) el patrón de distri(ución en la dimensión espacial y) lo -ue es m1s importante) los factores limitantes para la e2ecución de programas y proyectos de desarrollo del sector agrario El o(2eti!o del presente estudio es4 a. determinar la influencia de los factores y procesos de formación -ue inter!ienen en la g"nesis o e!olución de algunos suelos de la zona de Pucallpa5 (. caracterizarlos morfológicamente5 determinar su mineralog,a y clasificarlos de acuerdo a la 6a*onom,a del Suelo Am(os) como aporte al conocimiento de los suelos amazónicos) -ue permitan dise0ar estrategias eficientes para el ordenamiento territorial y el desarrollo
LOS SUELOS DEL PERÚ
El Per/ es un pa,s po(re en (uenos suelos) a pesar de su gran e*tensión De las #%7)8%#)89$ 'a del pa,s) sólo %8)8%8)$$$ 'a +#:)79;. son aptas para la agricultura y la ganader,a En forma general los suelos del Per/ se 'an clasificado en siete regiones de suelos o regiones geoed1ficas
1. Región yer!ó#i$%& En la
'. Región #i(!ó#i$%& En las !ertientes occidentales 1ridas de los Andes) donde la topograf,a es muy desfa!ora(le Predominan los suelos pedregosos y rocosos +litosoles. En las partes (a2as 'ay arenosos +regosoles. y 1ridos con calcio +yermosoles c1lcicos. En las partes medias los 'ay con arcilla y cal +yermosoles l/!icos.5 con capa oscura y cal +*erosoles.) y suelos pardos +=astanozems.
). Región *%r%!ó#i$% ! %n+!ó#i$%& En las alturas andinas encima de &)$$$ msnm) donde e*isten (uenos suelos) pero el uso agr,cola est1 limitado por el fr,o Predominan los suelos ricos en materia org1nica y 1cidos +paramosoles.) y e*isten suelos rocosos +litosoles.) calc1reos +redzinas.) arcillosos profundos +c'ernozems.) y org1nicos profundos +'istosoles.
,. Región -%(%n!ó#i$%& En los !alles interandinos entre %)%$$ y &)$$$ msnm y en la parte superior de la sel!a alta Predominan los suelos calc1reos de color ro2izo y pardo ro2izo +=astanozems c1lcicos.) arcillosos +=astanozems l/!icos. y profundos y finos +p'aeozems. En el sur predominan los suelos de origen lacustre +planosoles.) a !eces con mal drena2e +gleisoles.) y suelos de origen !olc1nico +andosoles.
. Región #/(!0$%ió#i$%& En la sel!a alta entre %)%$$ y >)$$$ msnm La pendiente es e*trema y los suelos son po(res y erosiona(les por las altas precipitaciones Predominan los suelos superficiales +litosoles. y de formación incipiente o 2ó!enes +cam(isoles. Pueden ser 1cidos o calc1reos) y con frecuencia) de color amarillo
2. Región %$rió#i$%& En las partes medias e inferiores de la sel!a alta entre 8$$ y %)7$$ msnm
3. Región %$r/ó#i$% !n+4#%+%& En la sel!a (a2a ?ay suelos ro2os y amarillos) 1cidos y de (a2a fertilidad natural +ultisoles.) 2ó!enes de perfil poco diferenciado +entisoles.) 2ó!enes con diferenciación en 'orizontes +inceptisoles.) mal drenados +agua2ales.) moderadamente f"rtiles y (ien drenados +alfisoles) !ertisoles) molisoles.) muy inf"rtiles arenosos +spodosoles.) de arenas (lancas
RESU5EN El presente estudio de suelos se realizó en los Distritos de
; de los suelos se 'an originado a partir de sedimentos alu!iales recientes) y su(recientes5 el 8B; restante a partir de sedimentos muy antiguos Se estima -ue los suelos no inunda(les empezaron a formarse a finales del terciario y principios del cuaternario Se 'an identificado siete distintos tipos de suelos4 Carrizal) Restinga) B)#>; +)9$ +Agua2al. 'asta &%)$ cmol+G.=g de suelo +Restinga.5 en el 78; de los suelos se encontró un alto coeficiente de correlación directa entre la 8 a 7$;. Seg/n el Sistema Soil 6a*onomy + 6a*onom,a de los suelos .) se 'an identificado los órdenes Entisols) Inceptisols y Ultisols5 a ni!el de su(grupos los suelos Carrizal y Restinga se clasifican como 6ypic Udiflu!ents5
5ATERIALES Y 56TODOS
El 1rea estudiada comprendió los distritos de $$$ LS y entre los B&K>#&7 y B&K&7>% LM) con una altitud -ue !ar,a entre #&8 y %8$ msnm La superficie cu(re apro*imadamente %8 $$$ 'a El estudio fisiogr1fico 'a sido realizado en detalle por Ro2as) A) en #:7&) como parte del estudio titulado HUso Actual de los Suelos en las
57(!+! De E(4+i!
C!*ren+ió (re 8%e&
F%e +e G%ine(e&
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Interpretación preliminar de aerofotograf,as) im1genes de sat"lite de LANSA6 y RADAR) im1genes de SLAR) para identificar las unidades fisiogr1ficas y corro(orar lo realizado por Ro2as et al) en #:7&
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F%e +e C%*!& C!ni(ió en #! ig4ien(e.
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Reconocimiento general de la zona de estudio) con la finalidad de identificar las diferentes unidades fisiogr1ficas a2ustando la foto
interpretación preliminar tomando muy en cuenta la !egetación) rasgos naturales Se realizó un estudio sistem1tico en (ase a las unidades fisiogr1ficas identificadas) aperturando los respecti!os perfiles - Descripción detallada del lugar donde se aperturó la calicata Descripción detallada de los perfiles aperturados adecuando para este caso las tar2etas de descripción -ue utiliza la Uni!ersidad Nacional Agraria HLa olinaH y la Estación E*perimental de @urimaguas del Instituto Nacional de In!estigación Agraria +INIA. - Recolección de muestras de cada uno de los 'orizontes - 6oma de fotograf,as del aspecto fisiogr1fico como de los respecti!os perfiles En la descripción morfológica del perfil de suelo se 'a tenido en cuenta importantes caracter,sticas como4 n/mero y espesor de 'orizontes) color +en '/medo y seco.) te*tura al tacto) consistencia +en seco) '/medo y mo2ado.) estructura +tipo) tama0o y grado.) presencia de car(onatos) modificador te*tural o moteaduras) distri(ución y tama0o de ra,ces) reacción del suelo) presencia de pel,culas de arcilla y l,mite de 'orizontes
-
F%e +e L%!r%(!ri! Los an1lisis f,sicos y -u,micos de las muestras recolectadas de los 'orizontes de cada perfil) se realizaron en los La(oratorios de An1lisis de Suelos de la Uni!ersidad Nacional Agraria HLa olinaH La separación) el an1lisis de arcillas y el an1lisis espectrogr1fico cualitati!o) se realizó en el La(oratorio de Espectometr,a de la Jacultad de Ingenier,a eológica) inera y etal/rgica de la Uni!ersidad Nacional de Ingenier,a UNI Los an1lisis f,sicos consistieron en determinar4 Distri(ución de tama0o de part,culas) te*tura) densidad aparente) densidad de part,cula) porosidad y sólidos totales) y !alor n Los an1lisis -u,micos consistieron en determinar4
RESULTADOS Y DISCUSI9N G6NESIS La interacción en el tiempo y en el espacio de los cinco factores de formación 'a conducido al desarrollo de diferentes procesos) -ue 'an dado lugar a los tipos de formación de suelo
A. C#i%. El clima 'a inter!enido acti!amente en dos direcciones4 a. en los procesos de intemperismo +destrucción) transformación) la!ado y acumulación de sustancias minerales y org1nicas. durante la formación de suelos) y5 (. en el suministro de calor y 'umedad para el desarrollo de la flora y la fauna) definiendo los tipos de !egetación En el proceso de intemperismo) los elementos clim1ticos m1s importantes son las precipitaciones) la temperatura) la radiación solar) la 'umedad relati!a y la e!apotranspiración) los mismos -ue se con2ugan para dar lugar a diferentes reg,menes de 'umedad y temperatura del suelo En la zona de Pucallpa) los reg,menes de 'umedad y temperatura se 'an deducido a partir de los datos clim1ticos de la Estación eteorológica de San Qorge En la Jigura #) se muestra el (alance ',drico con los periodos de super1!it) utilización) d"ficit y recarga de 'umedad del suelo El !alor de la temperatura media anual +%8$K<. se encuentra dentro de las condiciones tropicales) y al ser mayor a %%$K<) corresponde al r"gimen de temperatura 'ypert'ermic5 pero como la diferencia de temperatura entre el mes m1s fr,o +2ulio. y el mes m1s c1lido +enero. alcanza a %%K<) no superando los 9$K<) como lo esta(lece Soil 6a*onomy + USDA3NR
Calance
',drico calculados
con datos de la Estación eteorológica de San Qorge +Om 8& <J4C. S Super1!it de 'umedad) U utilización) D d"ficit) R recarga
:. Vege(%$ión. El (os-ue tropical constituye la !egetación primaria (a2o el cual se formaron estos suelos La !egetación -ue se o(ser!a +principalmente en terrazas medias y altas. est1 ocupado por el (os-ue tropicales primarios) (os-ues secundarios o HpurmasH de distintas edades) agua2ales) diferentes culti!os y pastizales El (os-ue adem1s de actuar acti!amente en la formación del suelo) e2erce una influencia (eneficiosa en "l) como parte del ecosistema) aportando (iomasa) conser!ando la fertilidad del suelo) apro!ec'amiento de las aguas de llu!ia) mantención del r"gimen udic del suelo) criterio -ue coincide con el de umeta et al #::>
C. Re#ie;e El relie!e actual de la su(cuenca Ucayali) 'a estado influenciado por los mo!imientos tectónicos y las sedimentaciones flu!iales durante el io3 Plioceno y el . Por acción de estos factores la configuración geogr1fica de toda esta su(cuenca presenta % unidades fisiogr1ficas (ien definidas4 Una formada por terrazas +(a2as) medias y altas.5 pueden ser inunda(les o no y la otra de colinas Dentro de las terrazas (a2as se identificaron los (arrizales) restingas) y agua2ales El relie!e como factor de formación 'a tenido influencia en la redistri(ución del color y 'umedad) -ue 'ace -ue e*ista diferenciaciones en los tipos de suelos y esta(lecimiento de las especies !egetales En las partes altas de las terrazas medias y altas y colinas (a2as) la recepción de la 'umedad es menor y las aguas de llu!ias se distri(uyen 'acia las partes (a2as) dando lugar a la manifestación localizada del r"gimen a-uic) en las partes altas el r"gimen es udic
D. 5%(eri%#e P%ren(%#e
eológicamente) la sel!a peruana forma parte de la región antearco amazónico) -ue se caracteriza por acciones de le!antamiento o de 'undimiento y acumulación de los depósitos flu!iales a largo plazo La formación Ucayali +
E. Tie*! Es dif,cil determinar el tiempo de formación de los suelos) "sta se realiza de manera indirecta) mediante el an1lisis de la edad del relie!e y los tipos de suelos asociados +umeta) #::>5 Oalliola et al) #::>. De manera general) se estima -ue los suelos estudiados comenzaron a formarse a finalesl del 6erciario y principios del
-
En relie!es de colinas (a2as se estima) -ue la formación comenzó a finales del 6erciario y principios del
5ORFOLOGIA
Se 'an identificado siete distintos tipos de suelos4 Carrizal) Restinga)
PROPIEDADES DEL SUELO EN FUNCI9N RELEVANTES PARA LA CLASIFICACI9N
DE
LA PROFUNDIDAD
An<#ii +e +i(ri4$ión +e# (%%=! +e *%r(/$4#% En los perfiles Carrizal y Restinga) la fracción predominante a lo largo del perfil es el limo Las part,culas muy gruesas) gruesas y medias de arena) se depositan en las orillas formando (ancos de arena conocidas como HplayasH 5 en tanto -ue las arenas muy finas) limos y arcillas se depositan para formar los Carrizales y Restingas En el perfil con contenidos de &&) &$ y >7; respecti!amente5 la arcilla en este perfil muestra un fuerte incremento) desde un :; en el 'orizonte AC 'asta un &&; en el siguiente 'orizonte +Ct#. formando un t,pico 'orizonte argillic) pro(a(lemente como resultado de la migración ilu!ial y su formación in situ En el perfil
Deni+%+ %*%ren(e
En el perfil Carrizal) los !alores son relati!amente uniformes) !ariando de #)>$ a #)>8 gcc5 en el perfil Restinga los !alores fluct/an entre #)%$ y #)>& gcc5 en el perfil > y #)B# gcc En los perfiles @arinacoc'a) Agua2al) gcc en el 'orizonte Ap del perfil @arinacoc'a ) y #)98 gcc en el 'orizonte %&B::TT y r 3$988:B8%%T respecti!amente5 as, como tam(i"n alta significación estad,stica entre el contenido de arcilla y la densidad aparente con !alores de r $:789B9$%TT) r $788&&%TT) para los perfiles @arinacoc'a y &#T en los perfiles
Deni+%+ re%# ! +e *%r(/$4#% En los perfiles Carrizal y Restinga) -ue son suelos muy diferentes a los dem1s) la densidad real presenta muy poca !ariación) fluctuando de %)B$ gcc en el 'orizonte >< del perfil Restinga a %)B> gcc en la mayor,a de los dem1s 'orizontes En los perfiles
P!r!i+%+ y ó#i+! (!(%#e Los porcenta2es de porosidad total !ar,an de >B)#>; en el 'orizonte %< del perfil gcc En los perfiles Carrizal y Restinga) la porosidad total est1 entre 8$)>B; y 89)$&;) no !ariando significati!amente5 mientras -ue en los dem1s perfiles estudiados) la !ariación es (astante considera(le) tal es as, -ue en el perfil B)#>; a 8#)#$; Los porcenta2es de sólidos totales presentan un rango de !ariación de &#)%&; en el perfil @arinacoc'a a 9%)7B; en el perfil
V%#!r n
El !alor n como se define en Soil 6a*onomy +USDA) NR en el 'orizonte Ap del perfil Carrizal a $)&8 en el 'orizonte AC del perfil Agua2al
Re%$$ión +e# 4e#! Los !alores de p? !an de neutro a ligeramente alcalino como es el caso de los perfiles Carrizal y Restinga y suelos de p? e*tremadamente 1cidos a fuertemente 1cidos en los perfiles B&TT.) entre el contenido de
C%*%$i+%+ +e In(er$%i! +e $%(i!ne Los !alores de capacidad de intercam(io catiónico +)9$ cmol+G.=g de suelo en el 'orizonte AC del perfil Agua2al 'asta &%)$ cmol+G.=g de suelo en el 'orizonte %< del perfil Restinga Esta !aria(ilidad o(edece a una serie de factores tales como4 cantidad y tipo de arcilla) materia org1nica) ó*idos 'idratados de fierro y aluminio) p?) naturaleza del ion y grado de concentración) como sostienen Jass(ender) #:B85 Van Rai2) #:7#5 Serna) #:7B5 ?errera) #::9 Los mayores !alores
de arcilla y la 8B.
C%(i!ne in(er$%i%#e En todos los 'orizontes de los perfiles Carrizal y Restinga ) predomina el ión calcio con !alores -ue !an de &)%B y 8)%$ cmol+G.=g de suelo en el 'orizontes <% y >< a >>)9# y #9)&B cmol+G.=g de suelo en los 'orizontes < respecti!amente En el B#; de los suelos estudiados el Al>G es el ión predominante en el comple2o de intercam(io En el perfil @arinacoc'a se 'a registrado el mayor contenido de aluminio intercam(ia(le) !ariando de #):% cmol+G.=g de suelo en el 'orizonte Ap a #>)7# cmol+G.=g en el 'orizonte 9)#7 > a 7#)9%;5 solo en este perfil se 'a encontrado una diferencia altamente significati!a negati!a entre el p? y el ; de saturación de Al + r 3$):%$%&:%&TT. demostrando -ue a mayor saturación de Al ) menor p? Se considera -ue cuando la saturación de Al es menor del 9$;) en la solución del suelo 'ay una concentración (a2a de Al>G 5 sin em(argo) cuando pasa de este ni!el) el Al en la solución del suelo aumenta r1pidamente alcanzando ni!eles tó*icos para las plantas El efecto tó*ico del Al en las plantas se manifiesta por la atrofia del sistema radical) ya -ue el Al in'i(e la di!isión celular a ni!el del te2ido meristem1tico radical y causa la atrofia de las ra,ces secundarias5 esto disminuye la capacidad de la planta para a(sor(er agua y nutrientes Adicionalmente el Al (lo-uea la a(sorción y translocación de otros nutrientes esenciales como el P) ) citado por Aza(ac'e) #:78.
Relación entre el ; de saturación de Al y el p?) en el perfil @arinacoc'a
S%(4r%$ión +e %e 8;) disminuyendo tam(i"n los !alores de los 'orizontes C a los 'orizontes < En zonas con alta precipitación y temperatura de paisa2e superficial mas antiguo) dos órdenes +Ultisols y Alfisols. est1n separados por estas diferencias en PSC + de >8 y de >8.
C%rón !rg Ni(rógen! (!(%# y re#%$ión C?N El contenido de car(ón org1nico en todos los perfiles) !ar,a de $)%>; en el 'orizonte Ct> del perfil y < de los perfiles @arinacoc'a)
ocurrir la 'umificación 'ay una reducción de car(ono respecto al nitrógeno5 tam(i"n es posi(le -ue estos !alores se de(an a la presencia de mayores cantidades de N3inorg1nico y de manera especial) de N?&G fi2ado en los minerales arcillosos +Jass(ender) #:B8. tra caracter,stica importante de la razón <N es -ue tiende a aumentar con el incremento de la acidez + JitzPatric=) #:78.
OTRAS I5PORTANTES PROPIEDADES DEL SUELO EN FUNCI9N A LA PROFUNDIDAD C!n(eni+! +e %#e !#4#e y $%r!n%(! Los !alores de conducti!idad el"ctrica) son de ni!el muy (a2o en todos los perfiles) !ariando de $)# dSm en la mayor,a de 'orizontes a #)& dSm en el 'orizonte %< del perfil Restinga) y no llegan en ning/n caso a superar los & dSm) lo -ue confirma -ue no 'ay acumulación de sales solu(les) por tanto no 'ay pro(lemas de salinidad en estos suelos La presencia de car(onatos) solo se registra en los perfiles Carrizal y Restinga en el primero en todos los 'orizontes) !ariando de %)#:; en el 'orizonte Ap a >)$8; en el 'orizonte <% 5 en el segundo en % de los & 'orizontes) !ariando de $)#$; en el 'orizonte < a %)$:; en el 'orizonte Ap El ; de en estos suelos se considera de ni!el medio +uerrero) #:79.) no re/nen los re-uisitos e*igidos para ser considerado como 'orizonte calcic) como se consigna en =eys to soil ta*onomy + USDA) NR
Fó8!r! +i*!ni#e Los !alores !ar,an desde ##$ mg=g en la mayor,a de 'orizontes inferiores de los perfiles .) manifiestan -ue una gran proporción +9$37$;. del P de los *isols y Ultisols se encuentran en forma org1nica) de all, la importancia de la materia org1nica Varios autores +Jass(ender) #:B85 S1nc'ez) #:7#5 Salinas y Valencia) #:7>. e*plican -ue los (a2os contenidos de P en estos suelos se de(e a su gran capacidad de fi2ación de P As,) los iones ?% P&3) -ue son li(erados por la mineralización del P org1nico o por los fertilizantes fosfatados son fi2ados en formas poco apro!ec'a(les o
inapro!ec'a(les por las plantas Sin em(argo) estas afirmaciones difieren de lo encontrado por Ara +#::#.) -ue al estudiar tres Ultisols representati!os de esta zona +La So(erana) San Ale2andro y Nue!a Re-uena.) o(ser!ó -ue las deficiencias no parecen ir acompa0adas de una alta capacidad de fi2ación de P5 mientras -ue los Ultisols de Pucallpa re-uieren entre #>8 y &8$ mg=g para o(tener una concentración de e-uili(rio de $)% mgL en la solución suelo) un *isol de Crasilia re-uiere B%7 mg=g
P!(%i! Di*!ni#e Los !alores !ar,an desde #9 =g de O%'a en todos los 'orizontes del perfil & =g de de O%'a en el 'orizonte A del perfil
An<#ii E*e$(r!gr<8i$! C4%#i(%(i;! En todos los 'orizontes de los perfiles Carrizal y Restinga) el s,lice+Si. y el aluminio +Al. se presentan como Helementos mayoresH5 en el perfil
AN@LISIS DE LA FRACCI9N ARCILLA POR DIFRACTO5ETRÍA DE RAYOS
En los perfiles Carrizal y Restinga originados de sedimentos alu!iales muy recientes y recientes) e*iste una gran di!ersidad de minerales arcillosos) destacando la montmorillonita) clorita y mica fina5 estas arcillas no se 'an formado in situ sino -ue son producto de la s,ntesis y transformaciones en sus respecti!os lugares de origenEn el perfil @arinacoc'a) la montmorillonita es la arcilla dominante en todo el perfil) el cuarzo a se encuentra con un %$; en todo el perfil En el perfil Agua2al los minerales arcillosos se reducen solo a dos4 la montmorillonita con un 7$; en los 'orizontes A y CFg) (a2ando a un B8; en el 'orizonte 8 y B$; respecti!amente) desapareciendo en el 'orizonte 8 y >$;
CLASIFICACI9N DE LOS SUELOS ESTUDIADOS Los perfiles Carrizal) Restinga y 8;) por tanto este suelo se clasifican en el rden Ultisols de acuerdo a Oeys to soil ta*onomy +USDA) NR
paral,tico o petrof"rrico dentro de los #8$ cm desde la superficie del suelo mineral +USDA) #::7. por lo -ue corresponde al ran rupo Paleudults y corresponden al Su(grupo 6ypic Paleudults En el perfil
CONCLUSIONES #3 El clima y la !egetación son los factores -ue mas acti!amente 'an actuado en la formación de los suelos @arinacoc'a) Agua2al) 3 orfológicamente los suelos Carrizal) Restinga y )9$ 'asta &%)$ cmol+G.=g de suelo En el 78; de los suelos se encuentra un alto coeficiente de correlación directa entre el porcenta2e de arcilla y la
