LABNEWSABRIL - 1996 Serie Divulgativa No. 2

ESTABILIDAD ESTRUCTURALDEL SUELOINTRODUCCIONSeentiendeporestructuradelsueloelarregloylaorganizacióndesuspartículasconstitutivas.Dichaspartículasensuestadodemáximadivisiónconstituyen partículas discretas, las cuales sonaproximadamente indivisibles porlasfuerzasdelagua de riego y las tensiones que se generandurante el secado. Pero dichas partículas seencuentran en su estado natural formandoagregados con diversos agentes cementantesycon diversogradoenlafortalezadela cohesiónquelasmantieneunidas,formando“Grumos”.

LaEstructuradelsuelosegunMontenegro(1991)tieneinfluencia en lama yoríadelosfactoresdecrecimiento de las plantas, siendo, endeterminados casos, un factor limitante en laproducción.Unaestructuradesvavorablepuedeacarrearproblemaseneldesarrollodelasplantas,talescomoelexcesoodeficienciadeagua,lafaltadeaire, la incidencia d e enfermedades, la bajaactividad microbiana, el impedimento para eldesarrollodelasraices,etc;porelcontrario,unaestructura favorable permitirá que losfactoresdecrecimientoactueneficientemente y seobtengan,enconsecuencia,losmayoresrendimientosdelascosechas.

Desdeelpuntodevistadelaestructuradelsuelo,laagregación está dada por dos fenómenosimportantes que son la floculación y lacementación.Lafloculaciónsedebeafenómenoselectrocinéticos, es decir, se produce cuandopartículas cargadas negativamente seacercanlosuficienteaotrasdeigualcaragadetalmaneraquepuedan ser unidas por un puente de cargacontraria; al perder estabilidad en el sistema,muchoscoloides“floculan”; la cementación,porotra parte, consiste en el enlace mutuo de laspartículas floculadas, por acción de diferentesmater ia les o sus tanc ias , denominadas“cementantes”; materiales orgánicos (húmus),coloidesinorgánicos (Al,Fe),carbonatos,óxidos,etc.

Laformacióndeagregadosestablesrequierequelas partículasprimariasestén firmemente unidasentre sí,quenosedispersenenagua.Enotrostérminos,laformacióndeagregadosincluyetantolafloculacióncomolacementación.

Siendoelaguaelprincipalagentedispersantedelaspartículas del suelo es lógico realizar las PruebasFísicasdeEstabilidad Estructural en medio acuoso.Para tal fin sepropone la pruebadenominada de“Elutriación”,lacualhasidodiseñadaparallevarcabola prueba d e estabilidad estructural que a

continuaciónsedescribe.

EntrelosmultiplesfactoresqueafectanlaEstabilidadEstructuralde lossuelostenemos en primer lugarlaDistribución de Partículas por Tamaño, la cualconstituyeunadelascaracterísticasmasimportantespor cuantoafectainnumerables propiedadesdelos

FACTORES QUE AFECTANLAESTABILIDADESTRUCTURALDISTRIBUCION DE PARTICULAS PORTAMAÑO

PRINCIPALESPROBLEMASDESUELOS RELACIONADOSCON

LAFALTADEESTABILIDADESTRUCTURAL

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CompactaciónPolvosidadCostrasen superficieErosiónMaldrenajeAltisimaArcilla

InterfasesMultiples(Hard-Pan)

DrenajeirregularMala Infiltración

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AcidezAlcalinidadAnaerobiosis

ClorósisFérricaBajosRendimientos

DeficienciasdeNutrientesDesbalances de Nutrientes

UsodeAguasdeRegularCalidadSodicidadToxicidades

suelos, entre ellas: la superficie específica, laconsistencia, la estructura, la porosidad, lavelocidad d e infiltración, la conductividadhidráulica,etc.

Ladistribucióndepartículasportamaño,serefierea lasproporciones relativas de a renas, limos yarcillas y,también,alaspartículaso fragmentossuperioresa2mm,hastallegara lostamañosdegravillasygravasofragmentosdemayortamaño.

Estadistribuciónafecta la estabilidad estructuralnotablemente, por cuanto condiciona la“agregabilidad” o facilidad o tendencia de laspartículas a dejarse unirentre s i . P a r a quelaspartículasde unsuelopuedanunirseentre si, s erequieredeunciertoporcentajedepartículasfinas,muy finas y de tamaño arcilla. Los suelosexcesivamente arenosos, y cuando su fracciónarenaesmuygruesa, > d e 2 m m , p o s e e n m u ypoca“agregabilidad”.Porelcontrario,cuandolossuelos poseen un alto contenido de arcilla, suagregabilidad es alta. No quiere decir esto quetengan estabilidad estructural y a que dichosagregados podrían desbaratarse relativamentefacil en el agua. Cuando el suelo no tiene“agregabilidad”, esdificil lograr su estabilidadestructural,comoeselcasoconsuelosformadosporarenasgruesas.

Muchosinvestigadoreshanllegadoalaconclusióndequelatexturamejorbalanceadacorrespondealadelossuelosfrancosconarcillaentre10y25%,limo entre 28 -50% y arena entre 30-55%.(Montenegro,1991)

Lacantidad y clasede arcillastieneunmarcadoefecto sobre las propiedades del suelo quedeterminansuEstabilidadEstructural.

Entrelasprincipalesfuerzasqueliganlaspartículaselementalesdelsuelopodemosdestacaraquellasquese originan de l o s puentes Kaolinita-Calcio-Acido Húmico (Kaolinita-Ca-AH), Ilita-Calcio-AcidoHúmico (Ilita-Ca-AH) y Montmorillonita-Calcio-Acido Húmico (Montm-Ca-AH). Estashansidoextensivamenteestudiadas porVaradachari,Mondal y G osh (Soil Science, Marzo 1995),quienes encontraronqueaniveldelaspartículasde arcilla, lospuentes con el Acido Húmicosepuedenestablecercondiversogradodefortaleza,dependiendo del catión intermediario,ydelgradodesaturacióndelaarcillaconCalcio,siendomayorla ligazóndel AcidoHúmico a traves depuentesCalcio que a travesde puentes Sodio.También

CANTIDADYCLASEDEARCILLAS

LABS .Dr. Calderón

encontraron los mencionados autores que laligazón Ilita-Ca-AH es masfuertequela ligazónMontm-Ca-AHperoqueestaultimaseveafectaday puedeaumentarsedependiendodelgradodedispersiónydeotrosfactores.

Cuando la materia orgánica de las plantas sedescomponeporaccióndelosmicroorganismosymacroorganismosdelsuelo,susproductos,juntoconlassecrecionesdelosorganismosvivientes,suministran materiales muy aptos para unir laspartículasdelsueloentresí.

Lospolisacaridosenparticular,parecenfavorecerla estabilidad de los agregadosnaturales; susmoléculas conforman una estructura alargada,linealy flexiblequefomentaelcontactoestrechodelaspartículas,uniéndolasporllenadodelvacioentreellas.

La acción cementante de los compuestosorgánicos es diferente, ya sea referida a suscantidades totales, a la composición de losmismos o a los productos resultantes de lahumificación. Estos últimos constituyen lospr incipales agentes cementantes y d econservación de la estructura en los suelostropicales.Debeanotarsequelaacciónorgánicasupera ladelosóxidosehidróxidosdeHierroyAluminio, aun cuando estos determinen laa g r e g a c i ó n d e a q u e l l o s h o r i z o n t e ssubsuperficiales con altos contenidos de ellos.(Montenegro,1991)

Hayciertas diferencias entre los varios tipos dematerialesorgánicosenelsuelo,lascualesdebensercomprendidassiunotratademanejarlas.Lamateria orgánica del s u e l o h a sido dividida encinco diferentes fracciones; dos representandetr i tus y tres representan mater ia lesverdaderamenteincorporadosalsuelo.(Wallace.,1994)

Estacomprendelosfragmentosdepaja,madera,tallos,ypartesrelacionadas.Puedeincluirpapel,cartóny otros desechos carbonáceos. Su tiempo dedescomposiciónescercadetresaños.SurelaciónCarbono:Nitrógenovaríaalrededorde150:1.Sonproductos altos en lignina. Se descomponenlentamenteconperdidadeAnhídridoCarbónicousualmente con asimilación microbial de suNitrógeno, lo cual constituye inmovilización delNitrógeno.EsteNitrógenotambiénpuedeproveniralternativamente de la fijación biológica denitrógeno.Losproductosorgánicossobrantesse

MATERIA ORGANICA

TIPODEMATERIAORGÁNICA

La Fracción Estructural de losDetritus.

PRINCIPALESPROPIEDADESDE LASARCILLASENRELACIONCONLAESTABILIDADESTRUCTURALDELSUELO

Arcilla Tipo AreaSuperficialm2/g Expansible CIC

------------------------------------------------------------------------------------Caolinita 1:1 1 0 - 2 0 No 10-20Montmorillonita 2:1 600-800 Si 80-120Vermiculita 2:1 600-800 Si 120-150Mica(Illita) 2:1 70-120 Poco 20-40Clorita 2:1:1 70-300 Poco 10-150Alofana Botrioidal ? Contraible 100-300------------------------------------------------------------------------------------

DIFERENTESTIPOSDEMATERIAORGANICA ENELSUELO

!!!!!

LaFracciónEstructuraldelosDetritusLaFracciónMetabólicade losDetritusLaFracciónActivaVivaenelSueloLaFracciónLentaydescomponibleen 2 a 3 A ñosLaFracciónOrgánicaPasivadurable1000Años

TIPO RELACIONC/N TIEMPODEVIDAMEDIA CONSTUTUYENTES

1 150 3Años Paja,Madera,Tallos,Papel,Lignina2 10-25 <0.5 Hojas,Cortezas,Flores,Frutos,AbonoAnimal

3 5-15 1.5 CuerposdelosMicrobiosysusMetabolitos4 10-20 2.5 CompostMaduro5 7-9 1000 ProductosHúmicosResistentesalaOxidacióny

incorporanen otras fracciones juntocon algode suNitrógeno.

comprende las partículas de hojas, c orteza,flores,frutosyabonoanimal.Sutiempodedescomposicióne s m e n o r de m e d i o a ñ o . S u re lac iónCarbono:Nitrógenogeneralmentevade10a25.EstosproductossedescomponenconperdidadeAnhídricoCarbónicoyseincorporanaotrasfraccionesconmasestrecha relación Carbono:Nitrógeno. Estatransformación implica que la mayoría de loscompuestosorgánicosresidualessehacen parte deloscuerposdelosmicroorganismos,queconstitruyenla siguiente fracción.Estafracción cede NitrógenomineralamedidaquesedescomponeconpérdidadeAnhídridoCarbónico.

Esta es lafraccióncompuesta porloscuerposdelosmicrobios

La Fracción Metabólica de los Detritus. Esta

La Fracción A ctiva Viva en e l Suelo.

vivosoquehanvivido,ysusmetabolitos.Sutiempodedescomposiciónesvariable,peroesrazonablementeestabledetalmaneraquesucarbonopermaneceenelreservorio por unpromedio de1.5años.Su relaciónCarbono:Nitrógeno es alrededor de 5 a 15. Estafracción recibe Nitrógeno de otros reservorios ytambiéncedeNitrógenoalsuelo;davidaalsuelo.

Una cucharadita de suelo puedecontener cincobillonesdebacterias,20millonesdevarioshongos,unmillón de protozoarios y aunalgunos organismosmayores.Losmicrobiosdentrodeestosecosistemasfuncionandiversamenteparacrear mejorsueloypara

mantener enbalance a otrosorganismosquepodríandestruirlascosechas.

Losmicroorganismosvivosconstruyensuscuerposprincipalmentetantodelamateriaorgánica estable como de la materiaorgánica noestable del suelo. Aqui esdondelabioquímicadelsuelosecomplicaysevuelvemuyinteresante.

L a F r a c c i ó n L e n t a yDescomponible. Esta fracciónescomoelcompostmaduro.Tieneuntiempo de descomposiciónde 2.5a ñ o s y u n a r e l a c i ó nCarbono:Nitrógenode10:1a20:1.Los composts con relaciones de2 0 : 1 que s e h a n h e c h oparcialmente estables durantelargos períodos de digestiónbiológicacontinúansuprocesodedigestiónenelsuelodebidoaquesurelaciónesmayorquela de lamater ia orgán ica estable y

LaFracciónOrgánicaPasivadurable1000Años.Estaeslafracciónaltamenteestableyrecalcitrantede l a materia orgánica con tiempos dedescomposición dealrededorde1000años.Tieneuna r elaciónCarbono:Nitrógeno de7:1 a 9 : 1 yotras característicasrelativamente bien d efinidas.Esresistentealaoxidaciónaundespuésdequelafracción lenta h a s i d o agotada (Paustianet al.,1992, Wagner, 1989-1990). No se descomponefácilmenteypuedehaberestadoahicomotalpormiles deaños.Estafracción noestaen equilibriodinámicoconlosotrostiposdemateria orgánicadelsuelo.Sinembargo,puedeseradicionadaosustraida.Alguno smicrobiospuedenusarlacomofuentedeenergía.Puedeserreabastecidatantodelafracciónactivacomnodelafracciónlenta.Tieneuna relaciónCarbono:Azufre bastante constanteperonoCarbono:Fósforo.Estamateriaorgánicaesrealmenteunaformade“cemento”queseligaconlas partículasdelsuelo,usualmentea traves depuentesCalcio.Estecementomantieneunidaslaspartículasdelsueloyleimparteestructuraalsuelo,tan importante para l a aireación, p enetración del

PROPIEDADESDE LAMATERIAORGANICA DELSUELO

Dr. Calderón LABNEWS No. 2......pag 2

continuan a l menos h a s t a q u e s e alcanceunarelaciónde10:1.Paraalcanzarlarelaciónestablede10:1,losmicrobiosusanlasfuentesdecarbónen s u metabolismo para liberar anhídridocarbónico, lo cual, gradualmente disminuye larelación.FuentesadicionalesdeNitrógenopuedenhacer l o mismo,conmenosperdidadeanhídridocarbónico.ElNitrógenoesasimilado(inmovilizado)enlamateriaorgánicaoliberado(mineralizado)deacuerdoalarelacióndelamateriaorgánicaconelestado estable o de acuerdo a la relaciónCarbono:Nitrógeno.

Estaeslafraccióndelamateriaorgánicadel sueloquerealmentese descompone conla labranzayloscultivosparaliberarunnitrógenoquepuedeserusado porlascosechas. Esta fracciónentoncestieneunaconsiderableinfluenciasobrefavorablespropiedadesfísicasdelsuelo.

agua, c o ntrol deerosión, crecimiento radicular ycrecimiento delosmicroorganismos favorables alasplantas.Lafracciónlentasinembargo,puedeser mas importante para este propósito que lafracciónpasiva.

Se han postulado tres tipos de enlaceentrelasdiversaspartículasdesuelo(Montenegro,1991)

TipoA:Cuarzo-MateriaOrgánica-CuarzoTipoB:Cuarzo-MateriaOrgánica-ArcillaTipoC:Arcilla-MateriaOrgánica-Arcilla

Entendemos por cuarzo todo tipo de mineralesexentosdecargasdesuperficie.

Este modelo propuesto por Emerson en 1959citado por Montenegro (1991), tiene aspectosinteresantes,algunosdeloscualessondiscutiblesa la luz de los resultados experimentales de laactualidad.

LaligazónCuarzo-MateriaOrgánica,dudosamentepodría existir debido a la carencia de cargasimportantes enlasuperficiedelcuarzosobrelasquesepudieraadherirunamoléculaorgánica.Ennuestro labratorio no hemos podido obtenerligazónCuarzo-MateriaOrgánica-Cuarzo.

PorelcontrrariolaligazónArcilla-MateriaOrgánicaha merecidomayorcantidaddeestudiosytambiénen nuestro laboratorio hemos obtenido buenasligazones Arcilla-Materia Orgánica-Arcilla. Estasligazones como vimos anteriormente, dependendeltipodearcillaytambiéndelaparteinvolucradad e l a arcilla, sea cara o borde, pudiéndose darcuatro tipos desituaciones, todas con diversogradodefortalezaenelenlace:

Cara-MO-Cara;Borde-MO-Cara;Borde-MO-Borde;Borde-Cara;

Deestasligazones,laúltimanoesunaligazónconMateria Orgánica, y cristalográficamenteno tieneimportancia por cuanto no constituye ningúnmineraldefinido.Setratasolamentededebiles yeventualescargaselectrostáticas.

Los otros tipos de ligazones, tienen maracadaimportancia en la estabilidad estructural de lossuelos y hasta hoy se viene estudiando lanaturalezaquímica del compuestoorgánico quehaceestaligazón.

A las anterioresligazones habría queañadirporciertolanecesidaddeestudiarmasafondolafuertelligazónexistenteentre laspartículas deAlofana-MO.

Durante la descomposicióndelos tejidos de lasplantasymicroorganismos,seliberanalsuelounnúmeroconsiderabledesustanciasquevandesde

ESTRUCTURA FÍSICA DE LA LIGAZÓN DELAS PARTÍCULAS CON LA FRACCIÓNPASIVACEMENTANTE.

NATURALEZAQUÍMICADELALIGAZÓN

losalifáticossimpleshastaloscomplejosaromáticosy heterocíclicos. Muchos de estos compuestos seconsideran productos in termediar ios d e l

EstructurapropuestaparaelHumus(BurbanoO.,Hernán.,1990)

=(Amida)

N

metabolismodeplantasymicroorganismos.Algunossepueden liberarenelsuelo como exudadosdelasraices,mientrasqueotrosresultandeladegradaciónoxidativadelamateriaorgánica.(Burbano,1990)

Muchos de los compuestos mencionados queinfluyenfuertementeen la estabilidadestructuraldelsuelo,sondeltipodelospolisacaridos,loscualessona su vezbiodegradables,y su acción es efímera,siendonecesariouncontinuoreabastecimientodelosmismosen arasdemantener unaestructuraestable.Este reabasteciminento implica a su vez que losmicroorganismos quelosproducentengaal imentoosustratoparapoderejercersuactuvidad metabólicaenformacontinuaalargoplazo.Otrosporelcontrario,deestructurasmas polimerizadasy complejas, c o ngrupos fenólicos y radicales amínicos, son mas

estables,confiriendoestabilidadamaslargoplazo.

ElHumus seconsidera comoelestadoestacionario,cuasi final, mas importante y significativo de loscompuestosorgánicosadicionadosypresentesenlossuelos.Estaconstituidopor diversospolímerosconeslabones tanto cíclicos como acíclicos y diversogradoderamificación,conpesosmolecularesquevandesdepocoscientosdeunidadeshastavarioscientosdemiles.Enlafiguracorrespondientesepresentaunapropuesta deestructuradelassustanciashumicas,destacándose un nucleo central d e carácteraromático-pirrólico, con Nitrógeno y Oxígenoheterocíclico,juntoconcadenaslateralesfácilmentehidrolizablesque daríanorigenaacidosFúlvicosyaNitrógenoAmídico.(Burbano,1990)

Los ácidos húmicos típicos presentan una unidadelemental aromática quetieneenlaperiferia uno ovarios grupos funcionales, que les confierenpropiedadesfísico-químicas definidas a la materiaorgánica. Los principales nucleos son: ácido

benzoico, pirrol, benzoquinona, furano, pirina.Además se encuentran hidrocarburosaromáticospolinucleares(HAP)comofenantreno,flouranteno,pirenoentreotros.Avecessepresentanazúcares(sacáridos) y aminoácidos como gruposaccesoriosdelosAH.Comoradicalesexternosseencuentran gruposacidos decarácter fenólico ycarboxílico(-OH,-COOH).LosgruposAmínicos(-NH2),comoradicalesexternos,sonmuycomunesypueden contribuir hasta con el 70 % de losradicalesexternosdelhumus.(Burbano,1990).DeellosresultanlaspropiedadesdeacidezdelosAHdel humus y s u capacidad de formar unionesfuertesconelCalcio.

A pesar de haberse estudiado mucho lacarácterización químicadeloshumusconbaseenelfraccionamientoobtenido enellaboratorio conbase en su solubilidad en soluciones acidas,alcalinasydealcoholetílico,pocosehaavanzadoapartirdeeste punto.Mas porelcontrariosehaavanzado porelconocimientodesutipodeacciónfisicoquímica y comportamiento polielectrolítico,permitiendo sintetizar sustancias que tienenidénticaactividadperodiferenteestructura.

Las características de carga d e lassustanciashúmicas dependen d e l grado de disociación delos grupos Carboxil, OH-Fenólicos y NH2-Amídicos. A p H menorque 3 sed iceque ladisociación de estos grupos funcionales sesuprime,ylamoléculahúmicasecomportacomoun polímerosin carga. Noobstante,avalores depH entre 3 y 9 tiene lugar ladisociaciónde los

FACTORESACONSIDERARENLAMATERIA ORGANICA

Grado deMadurezContenidode NutrientesPresenciade ElementosTóxicosRelaciónCarbono:NitrógenoPropiedadesFísicas

grupos carboxilo y amida, mientrasque a pHmayor de 9,losgruposOH-Fenólicostambién sedisocian. Por esto, la molécula húmica secomporta como un polielectrolito cargadonegativamente,estoes,unpolielectrolitoaniónico,avaloresdepHsuperioresa3.0

Con baseenlasanterioresconsideracionessehallegadoasintetizarsustanciasquetienenlamismaactividadhúmica desde el puntodevista de suactividadpolielectrolitica, como es, su actividadagregantesobrelaspartículasdelsuelo.

Paramedirlaestabilidadestructuraldelossuelosse ha utilizado tradicionalmente el metodo detamizado en húmedo, el cual es demasiadodispendioso y no se l levaacaboenlapráct ica

MUESTREOYMETODOSANALITICOS

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ACONDICIONADORESFISICO-QUIMICOSIncrementarMateria Orgánica

M ateria Orgánica(Compost)Abono VerdeAbono Animal(Gallinaza,Porquinaza,Estiercol,Etc.)ResiduosIndustriales(Vinaza,Bagazo,Etc,)SuelosOrgánicos,Capote,Turba,Etc.

ACONDICIONADORESQUIMICOSDarAgregabilidad

Arcillas

Modificar PropiedadesFísico-QuímicasYesoCalSulfatodeAluminioSulfatodeHierroAzufrePolímerosSolublesenAgua(P.A.M.)SíliceColoidal

Modificar Distribución dePartículasCascarilladeArrozCascarilladeManíEscoria deCarbónArenaVirutadeMaderaAserrín

corrientequizásporlomismodispendiosooporeldesconocimiento de lo que sus resultadosrepresentanenlaprácticaytambiénporqueenelpasado nos encontrabamosantelaimposibilidadde corregir resultados desfavorables. No lodescribiremos aquí por tratarse de un métodoobsoletodescritoenotraspartes.

Sirveparaobtenerunaideacualitativadelestadodeestabilidadestructural del suelo. Se basa encolocarunaboronadesueloaproximadamentede2cmdediámetroenunvasoconaguayobservarsu comportamiento bajo condiciones de noagitacióny agitaciónmuy suave. Si el suelo es

METODO CUALITATIVO DE LA “BORONA”(DR.ARTHURWALLACE)

arcilloso, sedeberá esperar almenos unahora p a r a asegurar e l completoentrapamientodelaboronaconagua.Sielsuelo e s arenoso, los resultados seobservan inmediatamente. Sila borona sedesbarata, es porque el suelo no tieneestabilidadestructural;Sielaguaseensuciaes porque la arcilla tiene tendencia adispersarse. Con suelos d e buenaestabilidad estructural, la borona debepermanecer por va r ios días sindesbaratarseysinensuciarelagua.

Esta sencillaprueba permite e n primeraaproximacióntenerunaideadelestadodeestabilidadestructuraldelsueloydelestadode conservación d e las ligazones quemantienenunidasentresilaspartículasdelsuelo. S i estas ligazones se conservaninalteradas,las partículas nodebencederbajosupropio pesoporlaaccióndelagua;porelcontrario,silospuentescementantesson solublesenaguaohansidorotosporexcesiva labranza, o por efectos de lassales,osimplemente noexisten, laboronase desbaratará casi completamenteporlaaccióndelagua.

Estapruebatambiénsepuederealizarcon

Boronas Reconstruidas una vez que sehayandeterminado los acondicionadores específicospara cada clase de suelo. Para este fin, seconstruyen boronas de 2 cm de diámetro,amasándolas suavemente con la mano,adicionadasdelosrespectivosacondicionadoresycon la ayudade un poco deagua.Despuessedejansecaralaireyposteriormenteseobservasucomportamiento alecharlasenagua.Paraqueeltratamiento sea efectivo,lasboronasno deberándesbaratarseporlomenos durante l as siguientesventicuatrohoras.

Estapruebapermiteobservarsielsuelorespondeonoalasadicionesdeyes oy/oacondicionadoresquímicos.Sebasaenelhechodequelaspartículasdearcillacargadasnegativamente,alsaturarseconCalcio,cambian e l c o m portamientolaminar y elgrado de dispersión, confiriéndolepropiedadesfísicasfavorablesalsuelo.Laformacomoalgunasarcillasreflejanlaluzcuandoestanensuspensión

PRUEBA DEAGREGACION CON YESO YCONACONDICIONADORESQUIMICOS.

permite saber si l a arcilla tiene un comportamientolaminar disperso o granular. El comportamientolaminar delas arcillas, le confiere al suelo enormeplasticidadyengeneralesaltamente desfavorablealas buenaspropiedadesfísicas delsuelo.ElYeso enmuchos casos convierte elcomportamiento laminardelasarcillasencomportamientogranular.Estaúltimaconversiónpuede ser fácilmenteobservadaen ellaboratorio.

Lograr la agregación de laspartículas de sueloeselprimer paso para obtener un suelo formado porboronasestables.

Adicionalmente al uso del yeso, la adición deac ondicionadores qu ímicos puede ayudar

enormemente a agregar las partículas de un suelotratadoconyeso.

Para realizar estaprueba, setoman 50 gramos desuelo,sedispersan en 500 ml de agua, se divide lasuspensiónen5frascosde100mlc/u.Seleagregaacadafrasco2,4,8,16,32y64mlrespectivamentedeunasoluciónsobresaturadadeyesorecienpreparada(C.E.=4.5mmhos).Secompletaconaguahasta160ml. y s e agita durante 5 minutos. Se observa lareflectanciadelasuspensiónenfuncióndelacantidaddeyesoagregada.Sihayunadisminuciónapreciablede lareflectanciaen funcióndeladosis,esporqueelyesoestáeliminandoelcomportamientolaminardelaarcilla.

Si nose presentaunaagregaciónapreciablede laspartículas del suelo coneluso deyeso,puedesernecesario recurrir al uso de acondicionadoresquímicos como laPoliacrilamida (P.A.M.). Para talefecto,setomanlas suspensionesanterioresyselesagregasolución de P.A.M. d e 2 0 0 ppm gotaago tahastaFullFloculacióndelsuelo.Secuentaelnúmerodegotas.Elyesosebebeagregarydispersarsiempre

antesdeagregarlasolucióndeP.A.M.Avecesesnecesario o conveniente el uso de arcillas, lascualesayudanaobtenerbuenasagregacionesensuelosquenotienenbuena“agregabilidad”,comolossuelosarenosos,olassuelosquetienencenizavolcánicarelativamentegruesa.

Serealizan loscálculosteniendoencuentaque1mldesoluciónsobresaturadadeyesodeC.E.=4.5 mmhos es igual a 4.5 mg de yeso.Paratratamientosa10cmdeprofundidad,1ton/hadeyeso representa10mgdeyeso/10grdesuelo.1gotadesolucióndeP.A.M.de200ppmpesa0.072g r y contiene 0.0144 mg de P.A.M. Las dosis

ensayadascubrentratamientoshasta10cmdeprofundidadcon28tondeyesoporha.

Con losdatosanterioressecalculalamejorcombinaciónYeso-P.A.Mdesdeel punto devistatécnicoyeconómico.

Los suelos que contienen arcillasde tipoalofana, como los derivados de cenizasvolcánicas presentes en la Sabana deBogotá, n o presentan comportamientolaminar, n o tienenplasticidadya veces norespondenalasadicionesdeyeso.Pierdenestructura porlalabranza excesivaperolapueden recuperar mediante el uso deacondicionadores químicos como lospolímerospolielectrolíticosaniónicosdealtopeso molecular(P.A.M.)que imitan elpapeldelhúmusfresco.

E s t e m é t o d o s i r v e p a r a m e d i rcuantitativamente la estabilidad estructuraldelsuelo.

Sebasaensometerunamuestradesuelode0.5 - 1.0 kgaunacorriente ascendente deaguaconelfinde“Elutriar”esdecir,conelfinde quee l agua se llevelaspartículas detamañopequeño (<0.5mm)as í como laspartículasmayoresquesedesbaratanporlaaccióndelagua(avelocidadsuave).

METODODE “ELUTRIACION”.

Para llevar a caboestemétodo se toma unamuestradesuelode1kgtalcomosepreparaparasembrar;sedejasecarcompletamentealaire;setoman 800 gramosyseco locanene l elutriadorlleno d e aguaparaevitarlacaidabruscadelsuelo;seponeaguadurante10a15minutos,parandoaintervalosde5minutos;luegosedrenaelaparatoysesaca la muestradesuelo,dejándola escurrirpreviamente. Se seca la muestra de suelototalmente a l a irecomolaprimeravez;sepesaeltotalobtenidoasícomolasfraccionesretenidasenlostamicesde1.0y0.5mm.Esnecesarioqueelsuelo laprimeravezestécompletamenteseco,yaquelaestabilidad de unsueloquepermanecesiempre mojado es mayorquela de unoquesesecaysemojaalternativamente.Elpesodesuelossecoobtenido,maslasfraccionesretenidasenlostamices de 0.5 y 1.0 mm se expresan comoporcentajedeestabilidadestructural.

Unsuelovirgenricoenmateriaorgánica,comolossuelosqueseencuentransembradosdekikuyode

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APARATO UTILIZADO PARAREALIZAR LAELUTRIACION

Entradadeagua

ColumnahidrostáticadeaguaparamedirlaPresión

Columnadevidriopararealizarla"Elutriación"de75mmDiámetro.

O.5mm

1.0mm

50cm

masde10añosenlasabanadeBogotáyenlosvalles deUbaté, tienen estabilidadescercanas al100%.Porelcontrario, lossuelostrabajados encultivos de flores como clavel, rosas, etc., sinningun aporte de materia orgánica durante losúltimos8a10años,presentanestabilidadesde20al30%únicamente.

Para que un suelo no tenga problemas deestructura, es necesario quetenga estabilidadessuperiores al 80 %. Cuando la estabilidad esinferior, lapartequesedesborona,secuelaporentre los poros y grietas de la parte estable,rellenándolos completamente y produciendo elsellamientodelsuelo.(Erosiónhaciaadentro)

Sielsuelonopresentaunaestabilidadaceptable,esnecesarioentonces,procederarecomendarlasenmiendas que mas convengan, tales comomateria orgánica, cascarilla de arroz, escorias,arcillas,caolín,bentonitas,yeso,acondicionadoresquímicosetc.

Despuesde loanterior, se realiza una “Curva d eestabilidadestructural”,conelfindeestablecerlasdosisóptimasde acondicionadores y comprobarsuefectosobrelaestabilidaddelsuelo.

Cons is te e n r e a l i z a r l o s t r a tam ien tosrecomendadosasubmuestrasdesuelode1kgc/uy luegorealizarlasmedidasdeestabilidadacadatratamiento.Losresultadosdeestasmedicionessellevan a una gráfica contra las dosis deacondicionadoresescogidos y sedeterminanlasdosis óptimascomoaquellas que producenunaestabilidadigualosuperioral80%.

PararealizarlacurvadeestabilidadestucturalconacondicionadoresquímicoscomolaPoliacrilamida(P.A.M.)seprocededelasiguientemanera:

Setomauna muestra de 5 a 10kgdesuelo, ta lcomo se prepara para sembrar, se deja secarparcialmente al aire, y se divide en cincosubmuestras de 1 dm3 c/u, sin compactar, lascualessecolocanso brepapelperiódicocolocadosobrerejillasdemallaparaquedrenelibrementeyparaquesesequemasrápido.Sienlaspruebasdeagregación o de laboronasehadeterminadoquese requiereyesouotrotipodeacondicionador,sele agrega la cantidad establecida a cadasubmuestra.Setratanlassubmuestrascon300mldesolucionesdeP.A.M.de,0,62.5,125,250,500ppmrespectivamente.Enalgunoscasospuedesernecesariousar concentrasciones de hasta 1000ppmotambiénpuedensernecesariosdosomastratamientos. Se deja drenar cualquier excesolibremente.Sedejansecarlasmuestrastratadastotalmentealaireportresacuatrodiasyluegoserealiza la prueba de “Elutriación” a cadasubmuestra.Losresultadossellevanaunagráficade porcentaje (%) de estabilidad Vs. dosis deacondicionador.Silaestabilidadesinferioral70%es aconsejable repetir los tratamientos hastaobtenerestabilidadessuperioresal80%

Ensuelosconmalaestabilidad(30%)elusodeunsolo tratamiento puede conducir a obtenerestabilidades del 85%quepermanecen durante

CURVADEESTABILIDADESTRUCTURAL

variosaños.Elusodeuntratamientoinicialmasunostratamientos de mantenimiento cada tres meses,puedeconduciraobtenerestabilidades próximasal100%.Deigualmanera,tratamientosinicialesfuertesmasuntratamiento permanenteamuybajasdosis(2ppm)puedeconduciraestabilidadescercanasal100%.

Las principales estrategias que se puedenrecomendar para mejorarla estructura física de unsueloasicomosuEstabilidadsonlassiguientes:

RECOMENDACIONES

1.RealizarunAnálisisSuper-Completodesuelos,incluyendo todos los parámetros Físicos yQuímicos.

2.Realizarlaspruebas deagregaciónconYesoyAcondicionadoresQuímicos.

3.RealizarlaspruebasdelaBoronaReconstruida

4.RealizarlaCurvadeEstabilidad Estructuralconeltratamientoescogido.

5. Llevar a la práctica las recomendacionesestablecidas.(Serequieremuybuenasupervisión)

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REFERENCIAS

Dr. Calderón LABNEWS No. 2......pag 5

VálvulaNo.1VálvulaNo.2

VálvulaNo.3

Universales

Codo

TamizNo.36

TamizNo.18