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TEXTURA (teo) TEXTURA (teo) Document Transcript

  • ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO O TEXTURAL El suelo es un sistema abierto y dinámico constituido por las fases, sólida, líquida ygaseosa. En un suelo bien equilibrado la fase sólida (constituida por las partículas mineralesy la materia orgánica del suelo) ocupará aproximadamente el 50 % y las fases gaseosa ylíquida el restante 50 %. Gráficamente se puede representar de la siguiente manera: 25% partículas minerales 45% materia orgánica aire del suelo agua del suelo 25% 5% La fracción mineral del suelo, o fase sólida inorgánica, está constituida por unconjunto de partículas (de formas muy variables e irregulares) procedentes de lafragmentación y alteración de la roca madre y/o del aporte de materiales transportados porel agua o por el viento. La granulometría o textura se define como la proporción relativa de las distintaspartículas minerales individuales, menores a 2 mm de diámetro, agrupadas por clases detamaños en fracciones granulométricas. Es decir, es un estudio de la fase sólida inorgánicadel suelo, que consiste en determinar las proporciones relativas de arena, limo y arcilla deuna muestra de suelo previamente desagregada y tamizada por 2 mm. A los efectos prácticos de la determinación de la textura, se supone a las partículasesféricas. Sin embargo se debe recordar que las partículas naturales no son generalmenteesféricas y que más se alejan de esta esfericidad cuanto menor es el diámetro de la misma(minerales laminares de arcilla). Por otro lado, tampoco se tiene en cuenta la composiciónquímica de las partículas, considerándose en general sólo los silicatos y alumino-silicatos,por ser éstos los minerales más abundantes de la corteza terrestre. Se eliminan en ladeterminación de laboratorio las sales solubles en agua (por Ej. Cl Na, Cl2Ca), semisolubles(SO4Ca), insolubles (CO3Ca), algunos geles inorgánicos (Fe2O3.H2O, Al2O3.H2O), que aveces se encuentran en forma de concreciones, y sustancias orgánicas, con el objeto deevitar interferencias en el análisis, ya que dichos compuestos unen, por complejamiento ocementación, las partículas individuales incrementando la proporción de fracciones gruesas. La textura varía de un horizonte a otro, es pues una característica propia de cada
  • uno de ellos más que del suelo en su conjunto y constituye, por lo tanto, un análisisbásico de los mismos. Es una de las características más “estables” del suelo y de gran utilidad ya que alestar relacionada (y condicionar) a otras propiedades del suelo como: estructura, densidadaparente (Fig. 1), permeabilidad (Fig. 2), materia orgánica y capacidad de intercambiocatiónico, permite inferir parámetros aproximados directamente relacionados con el uso ymanejo del suelo, tales como:  Capacidad de retención de agua útil (Fig. 3)  Facilidad para la circulación de agua en el perfil  Susceptibilidad de formación de costras superficiales  Capacidad del suelo para aportar nutrientes a las plantas  Susceptibilidad de erosión  Facilidad para el laboreo; tipo de laboreoFracciones granulométricas y texturales: Se consideran fracciones granulométricas al conjunto de las partículas que se incluyen dentro de unvalor mínimo y máximo de diámetro. La mayoría de las clasificaciones pedológicas consideran cuatro fracciones granulométricas: gravas,arenas, limos y arcillas. Las tres últimas integran la textura del suelo. Se recalca que aunque se utilizan comosinónimos granulometría y textura cuando nos referimos a la última o a fracciones texturales incluimos laspartículas de hasta 2 mm de diámetro máximo. En este sentido las gravas serían una fracción granulométricapero no textural. Los límites establecidos en las clasificaciones más comúnmente utilizadas en la Ciencia del suelo, (dela Sociedad Internacional de la Ciencia del Suelo y del Departamento de Agricultura de EEUU), son lossiguientes: Sistema de clasificación Fracción del EEUU (USDA) Internacional (ISSS) suelo diámetro (mm) diámetro (mm) Arena muy gruesa2,00-1,00 Arena gruesa 1,00-0,50 2,00-0,20 Arena media 0,50-0,25 Arena fina 0,25-0,10 0,20-0,02 Arena muy fina 0,10-0,05 Limo 0,05-0,002 0,02-0,002 Arcilla <0,002 <0,002
  • La justificación de los valores adoptados se basa en:-Fracción >2 mm (gravas): está constituida fundamentalmente por fragmentos de rocas ysu límite inferior (2 mm) indica el comienzo de una débil retención de agua; las partículas nopresentan cohesión y las fuerzas de unión son muy tenues a partir de este tamaño.-Fracción arena fina: predominan casi exclusivamente los minerales primarios. Por debajodel límite inferior no es posible visualizar las partículas a "ojo desnudo".-Fracción limo: está constituida fundamentalmente por minerales primarios y tambiénminerales secundarios. En esta fracción comienzan a aparecer algunas de las propiedadesde los coloides (pueden flocular). El predominio de partículas de este tamaño le confiere alsuelo características físicas desfavorables tales como susceptibilidad al encostramientosuperficial, deficiente movimiento del agua, inestabilidad estructural, etc. El límite de 20 µmutilizado por la ISSS es arbitrario.-Fracción arcilla: está constituida casi exclusivamente por minerales secundarios. Estaspartículas se caracterizan por su elevada superficie específica e importante carga eléctricasuperficial. En el presente curso se utilizarán los límites propuestos por la clasificación USDAdebido a que en los suelos derivados de loess, las partículas de limo se comportan comotales hasta 50 μm.Clases texturales: Proporciones variables de las fracciones texturales arena, limo y arcilla, dentro dedeterminados límites, establecen una clase textural. Cada una de estas clases agrupasuelos con comportamiento similar frente al agua del suelo y a la respuesta de las plantas;de modo que no son límites arbitrarios. Para visualizar los diferentes tamaños de partículasver fig 1 (se comparan los tamaños de arena y limo) y fig 2 (se comparan los tamañosentre limo y arcilla) Las distintas clases texturales se representan en el triángulo de textura (Fig. 4). Enla base de este triángulo se representa la fracción arena, aumentando ésta de derecha aizquierda y de 0 a 100 %; en el lateral izquierdo del triángulo la fracción arcilla, aumentade abajo hacia arriba y de 0 a 100 %; y en el lateral derecho la fracción limo, aumenta dearriba hacia abajo y de 0 a 100 %. El Departamento de Agricultura de EEUU ha presentado un triángulo de textura en elcual se definen 12 clases texturales. En algunas de ellas predomina una fracción en formaabsoluta, como en la clase Arenosa, que posee un 85 % o más de arena y hasta un 15 %de arcilla o limo o de ambos. En otras clases existe en cambio gran variabilidad deporcentajes de fracciones para definirla, por ejemplo: la textura franca es aquella que posee
  • entre 7 y 27 % de arcilla, 28 y 50 % de limo y entre 23 y 52 % de arenas. Lo importante esque en la denominación de la clase se pone énfasis en que la acción de ciertas fraccioneses más acentuada que otras para determinar el comportamiento del suelo. Cada fracción tiene un comportamiento diferente, pero su incidencia en el conjuntono es la que cabría esperar de su proporción, sino que algunas tienen más peso que lasrestantes; así observamos que la actividad de la arcilla es mucho mayor que la de las otrasfracciones y pequeños contenidos se hacen notar de inmediato, quedando claramentemanifestado en las denominaciones de las clases. Con sólo 20 % de arcilla la denominaciónde la clase textural incluye la calificación de arcilloso; mientras que se necesitan al menos40 % de limo para hablar de un horizonte “limoso” y más de 44 % de arena para hablar deun horizonte “arenoso”.Determinación de la granulometría o textura:1) Determinación en campaña (textura al tacto). Cualitativa2) Determinación en laboratorio. Cuantitativa2.1) Por recuento microscópico.2.2) Por tamizado (para partículas > de 50 μm). F.G.2.3) Por levigación (para partículas entre 20 y 200 μm). ARENAS2.4) Por sedimentación. 2.4.1) Método de la pipeta de Robinson. 2.4.2) Método del hidrómetro de Bouyoucos. Lo hará Ud. En el Laboratorio1) Textura al tacto. (en guía de viajes) Como método empírico puede practicarse en campaña, procediendo de la siguienteforma: se toma una pequeña muestra de suelo y se humedece hasta formar una pasta fácilde amasar. Se presiona la muestra entre el pulgar y los dedos tratando gradualmente de irformando un cilindro. Si el cilindro se forma y se puede cerrar para formar un anillo sindificultad se trata de una muestra con alta proporción de arcilla. En cambio si éste no seforma y la muestra se desmorona se trata de una textura arenosa. Las muestras de texturafranca permiten formar una cinta o cilindro pero estos se rompen muy fácilmente. También resulta de utilidad la sensación al tacto que dejan las distintas fraccionestexturales, además de apreciar sus condiciones de plasticidad y adhesividad en húmedo. Ellimo se muestra suave en seco, con una sensación táctil de talco o harina. En húmedotiene moderada plasticidad pero muy escasa adhesividad. La arcilla posee altaplasticidad y adhesividad. Finalmente la arena presenta un aspecto rugoso
  • característico, y no es plástica ni adhesiva. En la siguiente imagen puede observarse undiagrama textural simplificado, útil para estimar la textura sobre la base de estasapreciaciones de campo.2) Determinación en laboratorio. Esta determinación se conoce como análisis textural o granulométrico. Existe gran número de métodos (unos sesenta) para determinar la textura del suelobasados en diferentes principios. No obstante, los más aceptados y utilizados se basan enla ley de Stockes, que aplicándola a nuestro caso puede sintetizarse diciendo: "la velocidadde caída de las partículas del suelo (a las que se supone esféricas) en agua, será funcióndel cuadrado del radio de las mismas, considerando a los demás factores como constantes".La ecuación general de la ley de Stockes es: 2 r2 (d1 - d2) v= g 9 nv: velocidad de caída (cm/s)g: aceleración de la gravedad (cm/seg2)r: radio de la partícula (cm)d1: densidad real de la partícula (g/cm3)d2: densidad real del fluido (g/cm3)n: viscosidad del fluido (g/cm.s)De estos valores podemos fijar a todos, excepto el radio de las partículas, ya que g =981cm/s2; d1 =2,65 gr/cm3 (densidad del cuarzo); d2 =se toma como la unidad, y la viscosidaddel agua varía con la temperatura. De modo que para un lugar determinado y a una determinada temperatura lavelocidad de caída será igual a: v = K r2Se han confeccionado tablas en las que se dan los valores de k para diversas temperaturas,y con ello no existen incógnitas en esta ecuación puesto que el radio hipotético de laspartículas lo conocemos al haberlo fijado al determinar las fracciones texturales.
  • La velocidad de caída se puede conocer tomando el tiempo de sedimentación y fijando unacierta profundidad para la misma.Todo esto está estandarizado, con lo cuál se simplifica el método que consiste en: unaetapa previa de dispersión, en la que se destruyen todos los agentes aglutinantes de laspartículas minerales (humus, coloides, calcáreos) o floculantes (sales) de manera que lasmismas se encuentren en forma individual, y otra etapa de sedimentación en la que sedeja decantar a la muestra y se cuantifica, a través de distintas técnicas, la proporción dearcilla, limo y arena de acuerdo a su velocidad de sedimentación.De los métodos conocidos, dos se han impuesto: el método de la pipeta de Robinson y elmétodo del densímetro o Bouyoucos.2.1) Recuento microscópico: Se obtiene una dispersión de las partículas, de las que se toma una gota sobre unportaobjeto, se la acondiciona adecuadamente y se efectúa el recuento de las partículas dedeterminado tamaño. Esta operación requiere de numerosas repeticiones para obtener unvalor medio que confiera seguridad a los resultados.2.2) Tamizado: Consiste en la separación de grupos de partículas mediante la utilización de juegosde tamices de tamaño de abertura variable. De modo tal que partiendo con un pesoconocido de muestra, se pesan las distintas fracciones que quedan retenidas en cada unode los tamices utilizados, obteniéndose el porcentaje correspondiente a cada tamiz, sobre elpeso total inicial de la muestra. Sólo es factible la utilización de esta técnica para fraccionesgruesas (arenas).2.3) Levigación: Estos métodos se fundamentan en la acción de una corriente de agua que circuladentro de una serie de recipientes verticales de dimensiones convenientemente estudiadas(aparato de Schoene, de Kopecky, etc.) La velocidad variable de la corriente permitearrastrar las partículas cuyo tamaño es inferior a cierto límite y que luego son recogidas enfiltros de vidrio poroso.2.4) Sedimentación:2.4.1) Método de la pipeta de Robinson: Este método es uno de los más utilizados en la actualidad. Su principio está basado
  • en la ley de Stockes, es decir en la diferente velocidad de sedimentación de partículas dedistinto diámetro, por lo que el análisis consiste en efectuar extracciones a profundidades ytiempos determinados.Marcha operatoria:1) Pesar 20 g de suelo seco al aire, desagregado y tamizado por tamiz de 2 mm,colocarlo en un vaso de precipitado de 1000 ml y agregar 25 ml de ácido acético al 5 %,con el fin de destruir el material calcáreo. Se deja durante 24 horas y se evapora porcalentamiento suave sobre mechero Bunsen.2) Agregar gotas de alcohol amílico y 50 ml de agua oxigenada de 100 vol. para destruir lamateria orgánica. El agregado de alcohol amílico tiene por objeto anular la producción deespuma que se produce con el agregado de agua oxigenada. Se deja actuar durante otras24 horas y se evapora nuevamente sobre mechero Bunsen en forma suave. Para producirla eliminación total del agua oxigenada se puede agregar agua destilada y evaporarnuevamente.Las reacciones que tienen lugar son las siguientes: CO3= + HAc- ======= Ac- + H2O + CO2 C-org + H2O2 ====== H2O + CO23) El siguiente paso consiste en eliminar los electrolitos presentes a fin de favorecer ladispersión posterior de la muestra. Esto se realiza filtrando al vacío con filtro Buchner ypapel de filtro banda blanca, o por centrifugación, evitando en esta operación la pérdida demuestra al traspasarla a la botella de centrífuga.4) Terminado el lavado, se procede a dispersar la muestra. Se utiliza la misma botella decentrífuga a la que se agregan 25 ml de hexametafosfato de sodio al 1 % como dispersante.Se coloca la botella o recipiente en el agitador durante 30 minutos. Posteriormente se lolleva a un aparato de ultrasonido por espacio de 15 minutos.5) Se trasvasa a una probeta de 1000 ml, y se completa a un litro con agua destilada. Selleva la misma a una cubeta de agua para uniformar la temperatura (esto requerirá de undía más aproximadamente). El contenido de la probeta se agita luego, invirtiéndola unas 20veces con el fin de homogeneizar la suspensión. Posteriormente debe determinarse latemperatura del agua de la cubeta (que será la misma de la muestra). Sobre la base de estedato se establecen la profundidad y tiempo que deben transcurrir para realizar la extracciónpor pipeteado de un volumen de muestra determinado (normalmente 25 ml).6) La primera extracción corresponde a limo + arcilla a la que, por ejemplo para una
  • temperatura de 20°C, y una profundidad de pipeteo de 10 cm, le corresponde un tiempo de46" (estos datos se extraen de una tabla). Es decir que la extracción de muestra (de limo +arcilla), a 10 cm de profundidad desde la superficie de la suspensión, deberá realizarse 46”después de agitada la muestra.Para proceder a la segunda extracción, correspondiente a arcilla se vuelve a tomarcuidadosamente la temperatura y se recurre a la tabla (por Ej. para 20°C, para un tiempo de3½ hs., le corresponde una profundidad de 4,40 cm).7) El volumen correspondiente a cada extracción se coloca en un pesafiltro previamentetarado y se lleva a estufa a 105-110 °C hasta peso constante, que se lograaproximadamente a las 24 hs.Cálculos:1) % Arcilla + limo (< 50 μm): (B - A) grs . 100 .1000 ml Arc+Limo = = 25 ml . 20 grsA = tara del pesafiltro.B = peso pesafiltro + (arcilla + limo).2) % Arcilla (< 2 μm): (B - A) grs. 100 .1000 ml Arcilla = = 25 ml . 20 grsA = tara del pesafiltro.B = peso pesafiltro + arcilla.3) % Limo (entre 2 y 50 μm): Limo = (Arcilla + limo )- Arcilla =
  • 4) % Arena (entre 50 y 2000 μm): Arena = 100 - (fracción < 50 μm) =Con las fracciones de arcilla, limo y arena así determinadas se ingresa al triángulo textural yse define la clase textural a la que pertenece la muestra.Si se necesita conocer las diferentes proporciones de las fracciones de arena (muy fina,fina, media, gruesa y muy gruesa) se utiliza el método de tamizado.2.4.2) Método del hidrómetro de Bouyoucos: Bouyoucos desarrolló un método para determinar el contenido de arcilla, limo y arenade un suelo, sin separarlos. La muestra se dispersa en una máquina batidora haciendo usode un agente dispersante, la suspensión se vierte en un cilindro largo y dentro se coloca unhidrómetro de diseño especial. Éste, por el principio de Arquímedes, tenderá a sumergirseen mayor proporción cuando menor sea la densidad media de la suspensión. En la escala del mismo puede leerse la profundidad a la cual está sumergido ydeterminar así la densidad de la suspensión. Restando la densidad del medio (agua) puededeterminarse la cantidad de partículas. Luego, a partir de la profundidad y tiempo desedimentación, se calcula la velocidad y con ello el diámetro de las partículas. A fin defacilitar los cálculos se han confeccionado monogramas.El método fue calibrado por Bouyoucos en 1962, quien determinó que luego de transcurridoun intervalo de 40 segundos la arena (diámetro mayor a 0,005 mm) se deposita y nointerfiere en la determinación de la cantidad de limo + arcilla en suspensión. Por diferenciase obtiene la cantidad de arena. Cuando se deja transcurrir el tiempo (2 horas) suficientepara que el limo (mayor de 0,002 mm) se asiente se puede determinar el porcentaje dearcilla leyendo directamente sobre la escala del hidrómetro y con dicho dato se calcula lacantidad de limo. La arcilla muy fina se determina después de un período de 24 horas desedimentación empleando un hidrómetro de gran sensibilidad. Según Sampat (1979) el método del hidrómetro es más rápido pero menos digno deconfianza que el de la pipeta; en algunos casos la adherencia de las partículas a lossalientes del hidrómetro produce inexactitud en los resultados.