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GUIA PARA ESTUDIOS DE MECANICA DE SUELOS PARTE I .- CIMENTACIONES.

por: Ingeniero Guillermo Arizpe Narro

1. PREÁMBULO:

Para llevar a cabo el diseño de la cimentación de una estructura, tal como una vivienda, un tanque, un muro de contención, u otras de las requeridas en los desarrollos habitacionales, el proyectista necesita contar con información específica, correcta y detallada respecto a ciertas propiedades del suelo sobre el cual va a ser apoyada la ya mencionada estructura..

El conocimiento de la información requerida será obtenido por medio de la exploración, la obtención de muestras, asi como de la prueba o ensaye de dichas muestras en laboratorio, o bien, en algunos casos, de pruebas de campo, o in situ.

1.1. Exploración:

La exploración.se llevará a cabo en tres fases o etapas:

• El Reconocimiento Superficial del terreno. • La Exploración Preliminar. • La Exploración Detallada (la cual incluye los sondeos).

La exploración debe proporcionar datos confiables en un corto plazo de tiempo, pero considerando que el grado de confiabilidad del Estudio Geotécnico que se realiza, en buena parte depende de la que proporcionen los trabajos de exploración, es por lo que éstos deben ser llevados a cabo en forma profesional, cuidadosa y aplicando los métodos, criterios y normas establecidos para ello.

En esta Guía, se mencionan y definen, en forma muy breve, algunos de los métodos de exploración más usuales, con objeto de uniformar el criterio al respecto.

1.1.a. Métodos de exploración indirectos ( geofísicos)

Serán todos aquellos métodos que recurran a la medición de alguna o algunas propiedades físicas del suelo estudiado, y que por medio de su interpretación permitan definir en forma aproximada, la geometría estratigráfica así como extrapolar resultados en forma directa.

1.1.b. Métodos de exploración semidirectos.

Serán los métodos consistentes en llevar a cabo pruebas de campo para estimar las propiedades de los suelos, por medio de correlaciones empíricas.

1.1.c. Métodos de exploración directos:

Se designará así a aquellos métodos que obtienen muestras de suelo para someterlas a prueban de laboratorio. Las muestras pueden ser de tipo Alterado o Inalterado, pero representativas del suelo interpretado.

1.2. Muestras:

Muestras Representativas Alteradas: Se designará así a todas aquellas muestras cuyo acomodo estructural está alterado en forma significativa debido al muestreo o al manejo. Servirán para clasificar los suelos y determinar propiedades índice.

Muestras Representativas Inalteradas: Se designará así a aquellas muestras cuyo acomodo estructural no fue afectado en forma significativa por el muestreo o manejo. Se podrán emplear para la clasificación de suelos y para determinación de propiedades índice y mecánicas. Debido a que no obstante que el muestreo se lleve a cabo con cuidado, las muestras de tipo inalterado sufren cambios volumétricos debidos al cambio de esfuerzos; en algunos problemas será necesario considerar este efecto.

Pruebas de campo..

Aquellas pruebas que se llevan a cabo en el sitio con el fin de determinar directamente alguna de las propiedades del suelo.

2 . RECONOCIMIENTO.

2.1. Recopilación de la Información disponible.

El estudio geotécnico se debe iniciar con la recopilación de la información disponible sobre la topografía, la geología así como el comportamiento de las estructuras construídas, de haberlas, en la zona. Se incluirán, si las hubiese, fotografías aéreas, planos topográficos, cartas geológicas, así como datos estratigráficos y edafológicos (una fuente de información pueden ser las cartas editadas por dependencias de estudios del territorio nacional). Se recabará información relativa a sismología y climatología de la región en la cual se ubica la obra. Se informará sobre fuentes de agua, posibles escurrimientos, drenes agrícolas y arroyos. Se incluirá la información que al respecto de las construcciones, registren el o los reglamentos federales, estatales y/o municipales aplicables al proyecto específico de que se trate.

2.2. Reconocimiento geológico.

< del magnitud y tipo dependerá reconocimiento este de alcance El . rellenos cortes sobre información obteniendo formación proceso el interpretando suelos; rocas tipos Clasificando rellenos. fisuras fracturas, fallas, las localizando geológicas, estructuras identificando campo, un cabo llevará geotecnia, en especialista 2.1., etapa la mencionada base>

2.3. Definición del programa de exploración.

Sin perder de vista la información obtenida, mencionada en las etapas anteriores, y tomando en cuenta la magnitud y características específicas de la obra, se definirá el tipo de pruebas que deben efectuarse para la obtención de datos necesarios a fin de determinar las características e información requeridos para el diseño de las cimentaciones.

Cuando se trate de áreas grandes, pudiera caber la posibilidad de la conveniencia del uso de métodos geofísicos, en función de tiempo y costo.

El número y distribución de sondeos dependen de la heterogeneidad o uniformidad de la formación estratigráfica, por lo que posiblemente sea conveniente iniciar una zonificación general para conocer las características estratigráficas, para continuar con sondeos intermedios en las áreas en que fuese necesario definir cambios estratigráficos importantes, y tomando en cuenta los cortes y rellenos correspondientes. La localización de los puntos en los cuales se sitúen sondeos o pruebas de penetración podrán

seleccionarse eligiendo zonas representativas, de acuerdo con sondeos preliminares o por revisión de la información con que se cuente, como se menciona en 2.1 y 2.2. Deberá tenerse en cuenta que un programa de exploración puede requerir cambios conforme va siendo obtenida mayor información sobre el terreno.

Relaciones volumétricas y gravimétricas de los suelos parte 1

Definiciones. Lo suelto o lo compacto de una muestra de suelo puede determinarse cuantitativamente en el laboratorio. Los términos porosidad, relación de vacíos, y el peso específico relativo de los sólidos se usan comúnmente para definir la densidad de la muestra. La fig. 1.4 es un diagrama de una muestra de suelo en un recipiente sellado, con el aspecto que presentaría si fuera posible separa las fases sólida, líquida y gaseosa. El volumen de sólidos se designa por el símbolo Vs, el volumen de agua por Vw, y el volumen de gas por Vg. Como la relación entre Vg y Vw cambia usualmente con las condiciones del agua en el subsuelo, así como bajo el efecto de las cargas aplicadas, es conveniente designar todo el volumen que no está ocupado por material sólido como volumen de vacíos, Vv . Si se designa el volumen total de la muestra por V, entonces la porosidad se define con la ecuación:

Porosidad, n = Vv / V 1.1

Figura 1.4. Diagrama de una muestra de suelo que ilustra el significado de los símbolos usados en las relaciones gravimétricas y volumétricas.

Usualmente, este valor se expresa como porcentaje. Cuando un suelo se comprime, cambian los valores de la ecuación anterior tanto del numerador como del denominador, por lo que es conveniente en muchos de los cálculos que es necesario efectuar para determinar los asentamientos, referir el espacio vacío a un denominador invariable. Por esta razón se usa la cantidad conocida como relación de vacíos u oquedad. Se define como:

Relación de vacíos, e = Vv / Vs 1.2

Una de las propiedades índice más importantes de los suelos finos es el contenido de agua o humedad, w. Se define como:

Humedad, w (%) = 100 Ww / Ws 1.3

En esta ecuación, Ww es el peso del agua y Ws es el peso de la material sólida secada en el horno. El peso del agua se refiere a la cantidad invariable Ws en vez de al peso total de la muestra. Al aumentar la temperatura de una mezcla de suelo y agua que se está secando, la mezcla continua perdiendo humedad, hasta que a una temperatura relativamente elevada, los minerales que constituyen el suelo se descomponen y pierden el agua de constitución. Por esta razón, las comparaciones de humedades no tienen significado, a menos que la temperatura a la que se seca el suelo se estandarice. La temperatura estándar del horno es de 105° a 115°C.

Muchos suelos que se encuentran abajo del nivel del agua freática y algunos suelos finos que están arriba del mismo, se encuentran saturados. Sin embargo, los vacíos de la mayor parte de los suelos que están arriba del nivel del agua freática están llenos en parte de agua y en parte de aire. Incluso algunos suelos sumergidos tienen una proporción importante de aire o de gas. El grado de saturación se define como:

Grado se saturación, Sg (%) = 100Vw / V 1.4

Por lo tanto, cuando el grado de saturación es de 100 por ciento todo el espacio vacío está lleno de agua.

El peso por unidad de volumen o peso volumétrico g es una de las propiedades físicas más importantes de un suelo. Por ejemplo, deberá conocerse para poder calcular la presión de tierra o la producida por sobrecargas.

Por definición:

Peso volumétrico, g = W / V 1.5

en la que W es el peso total del suelo incluyendo el agua y V es el volumen total. Es conveniente indicar los valores especiales del peso volumétrico por medio de subíndices. Si el suelo está completamente saturado, es decir, si Vg = 0, su peso volumétrico se designa por gsat . Si el suelo está secado en el horno, su peso se indica con gd llamándose peso volumétrico seco, y se define.

Peso volumétrico seco, gd = Ws / V 1.6

Capacidad de carga y asentamiento.

Habiendo supuesto que resulta práctico construir un tipo de cimentación determinado, bajo las condiciones que prevalecen en el lugar, es necesario juzgar el probable funcionamiento de la cimentación con respecto a dos tipos de problemas. Por una parte, toda la cimentación, o cualquiera de sus elementos puede fallar porque el suelo o la roca sean incapaces de soportar la carga.

Por otra parte, el suelo o roca de apoyo pueden no fallar, pero el asentamiento de la estructura puede ser tan grande o tan disparejo, que la estructura puede agrietarse y dañarse. El mal comportamiento del primer tipo se relaciona con la resistencia del suelo o roca de apoyo y se llama falla por capacidad de carga.

El del segundo tipo está asociado a las características de la relación de esfuerzo-deformación del suelo o roca, y se conoce como asentamiento perjudicial. En realidad, los dos tipos de mal comportamiento frecuentemente están tan íntimamente relacionados, que la distinción entre ellos es completamente arbitraria. Por ejemplo, una zapata en arena suelta se asienta más y más, fuera de proporción con el incremento de carga, incluso hasta el punto en que para incrementos muy pequeños se producen asentamientos intolerables; sin embargo, no se produce un hundimiento catastrófico de la zapata en el terreno.

En otros casos, la distinción es clara; una zapata colocada sobre arcilla firme que tiene un subestrato de arcilla blanda, puede estar completamente a salvo contra falla del terreno, pero el asentamiento debido a la consolidación de la arcilla blanda puede ser excesivo. En muchos problemas prácticos pueden investigarse los dos tipos de mal comportamiento separadamente, como si fueran causas independientes. Esta separación simplifica mucho el enfoque del ingeniero.

En cada uno de los capítulos siguientes, se considera una de las principales clases de depósitos naturales. En cada clase se hace una lista de los diferentes tipo de cimentaciones, y se describen métodos para determinar la carga que puede transmitirse con seguridad al suelo por la cimentación sin que se produzcan

asentamientos excesivos. Finalmente, se da para cada clase de depósito natural, un resumen de las dificultades de construcción que puedan tener alguna influencia en la funcionalidad de cada tipo de cimentación.

FACTORES QUE DETERMINAN EL TIPO DE CIMENTACIÓN

Etapas de la selección del tipo de cimentación.

El tipo de cimentación más adecuado para una estructura dada, depende de varios factores, como su función, las cargas que debe soportar, las condiciones del subsuelo y el costo de la cimentación comparado con el costo de la superestructura. Puede ser que sea necesario hacer otras consideraciones, pero las anteriores son las principales.

Debido a las relaciones existentes entre estos varios factores, usualmente pueden obtenerse varias soluciones aceptables para cada problema de cimentación. Cuando diferentes ingenieros con su experiencia se ven ante una situación dada, pueden llegar a conclusiones algo diferentes. Por lo tanto, el criterio juega un papel muy importante en la ingeniería de cimentaciones. Es de dudar que alguna vez pueda elaborarse un procedimiento estrictamente científico para el proyecto de cimentaciones, aunque los progresos científicos hayan contribuido mucho al perfeccionamiento de la técnica.

Cuando un ingeniero experimentado comienza a estudiar una obra nueva, casi instintivamente desecha los tipos más inadecuados de cimentación y se concentra en los más prometedores. Cuando su elección se ha reducido a unas cuantas alternativas que se adaptan bien, a las condiciones del subsuelo y a la función de la estructura, estudia la economía relativa de estas selecciones, antes de tomar la decisión final.

Los ingenieros con menos experiencia pueden seguir un procedimiento semejante, sin peligro de cometer errores serios, si aprovechan los resultados de los estudios científicos y el trabajo experimental de otros. Sin embargo, para que sea útil esta información, debe estar organizada lógicamente. En la parte C de este libro se hace una relación de la experiencia con varios tipos de cimentaciones y condiciones del subsuelo, presentada de manera que el lector pueda familiarizarse con los procesos mentales usados por hombres que han tenido existo en la práctica. Haciéndolo así, el lector puede usar técnicas semejantes y esperar llegar a soluciones razonables, excepto para los problemas de cimentación más complejos.

Al elegir el tipo de cimentación, el ingeniero debe dar los siguientes 5 pasos sucesivos:

1. Obtener cuando menos, información aproximada con respecto a la naturaleza de la superestructura y de las cargas que se van a transmitir a las cimentaciones.

2. Determinar las condiciones del subsuelo en forma general. 3. Considerar brevemente cada uno de los tipos acostumbrados de cimentación, para juzgar si

pueden construirse en las condiciones prevalecientes; si serían capaces, de soportar las cargas necesarias, y si pudieran experimentar asentamientos perjudiciales. En esa etapa preliminar se eliminan los tipos evidentemente inadecuados.

4. Hacer estudios más detallados y aún anteproyectos de las alternativas más prometedoras. Para hacer estos estudios puede ser necesario tener información adicional con respecto a las cargas y condiciones del subsuelo, y generalmente, deberán extenderse lo suficiente para determinar el tamaño aproximado de las zapatas o pilas, o la longitud aproximada y número de pilotes necesarios. También puede ser necesario hacer estimaciones más refinadas de los asentamientos, para predecir el comportamiento de la estructura.

5. Preparar una estimación del costo de cada alternativa viable de cimentación, y elegir el tipo que represente la transacción más aceptable entre el funcionamiento y el costo.

En los pasos 3 y 4, se requiere el conocimiento del comportamiento probable de cada tipo de cimentación para cada tipo de condiciones del subsuelo. La presentación de esta información es el objeto principal de la Parte C.

Erosión de Suelos UL 25

En ingeniería, por lo general, a los suelos que son muy susceptibles a sufrir erosión se les conoce como

suelos dispersivos, y quizá puedan, en un intento de definición sencilla, decirse que: son suelos muy

susceptibles a permitir que sus partículas se separen entre sí, así como a formar grietas y túneles bajo la

acción y efecto del agua. Este tipo se suelos pueden ser afectados por flujos de agua y en algunos casos aún

por agua en reposo.

La primera información se obtiene de las observaciones iniciales, ya que en este tipo de suelos generalmente

se presentan erosiones, las cuales pueden ser muy profundas, dependiendo de la formación estratigráfica, la

cual en algunos casos puede observarse en zonas erosionadas o bien en fallas por carencia de estabilidad

en los taludes, generalmente verticales que se tienden a formar. El suelo debe inspeccionarse con

detenimiento para detectar túneles y grietas, que en muchos casos pueden ser profundos. En algunos casos

puede observarse, en terrenos erosionables, sobre todo poco después de una lluvia, como los charcos que

se forman contienen agua muy turbia, sus bordes tienden a ser verticales y de acuerdo con la formación

estratigráfica será su profundidad. Estas observaciones sólo pueden proporcionarnos una idea general de

que existen suelos erosionables, pero deberá efectuarse su clasificación detallada.

En una forma muy general, puede decirse que para estos casos existen pruebas de laboratorio tanto de tipo

químico como de tipo físico. Dentro de los primeros debe determinarse sobre todo el Sodio, tanto la

proporción de absorción como el porcentaje de Sodio intercambiable. Deben llevarse a cabo básicamente,

además de las pruebas comunes de clasificación de suelo, las denominadas como:

• De Doble Hidrómetro ( ASTM D 4221-90.)

• Pinhole Test (ASTM D 4647-93), (Agua en movimiento)

• Crumb (5400-89, Bureau of Recl.), (Agua en Reposo)

No olvide que en áreas grandes pueden existir zonas con diferentes características.

 

 

 

 

1. Propiedades físicas del suelo 2. Textura 3. Estructura 4. Color 5. Permeabilidad 6. Porosidad 7. Drenaje 8. Profundidad efectiva 9. Consistencia

1. PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO Como se ha explicado, el suelo es una mezcla de materiales sólidos, líquidos (agua) y gaseosos (aire). La adecuada relación entre estos componentes determina la capacidad de hacer crecer las plantas y la disponibilidad de suficientes nutrientes para ellas. La proporción de los componentes determina una serie de propiedades que se conocen como propiedades físicas o mecánicas del suelo: textura, estructura, color, permeabilidad, porosidad, drenaje, consistencia, profundidad efectiva.

TEXTURA La textura de un suelo es la proporción de los tamaños de los grupos de partículas que lo constituyen y está relacionada con el tamaño de las partículas de los minerales que lo forman y se refiere a la proporción relativa de los tamaños de varios grupos de partículas de un suelo. Esta propiedad ayuda a determinar la facilidad de abastecimiento de los nutrientes, agua y aire que son fundamentales para la vida de las plantas.

Para el estudio de la textura del suelo, éste se considera formado por tres fases: sólida, líquida y gaseosa. La fase sólida constituye cerca del 50 % del volumen de la mayor parte de los suelos superficiales y consta de una mezcla de partículas inorgánicas y orgánicas cuyo tamaño y forma varían considerablemente. La distribución proporcional de los diferentes tamaños de partículas minerales determina la textura de un determinado suelo. La textura del suelo se considera una propiedad básica porque los tamaños de las partículas minerales y la proporción relativa de los grupos por tamaños varían considerablemente entre los suelos, pero no se alteran fácilmente en un determinado suelo.

El procedimiento analítico mediante el que se separan las partículas de una muestra de suelo se le llama análisis mecánico o granulométrico y consiste en determinar la distribución de los tamaños de las partículas. Este análisis proporciona datos de la clasificación, morfología y génesis del suelo, así como, de las propiedades físicas del suelo como la permeabilidad, retención del agua, plasticidad, aireación, capacidad de cambio de bases, etc. Todos los suelos constan de una mezcla de partículas o agrupaciones de partículas de tamaños similares por lo que se usa su clasificación con base en los límites de diámetro en milímetros.

Clasificación de las partículas del suelo según el United States Departament of Agriculture.

Nombre de la partícula límite del diámetro en milímetros TAMAÑO

Arena 0.05 a 2.0

Muy gruesa 1.0 a 2.0

Gruesa 0.5 a 1.0

Mediana 0.25 a 0.5

Fina 0.10 a 0.25

Muy fina 0.05 a 0.10

Limo 0.002 a 0.05

Arcilla menor de 0.002

Figura 2: Triángulo textural según clasificación del USDA

Clases de texturas

Los nombres de las clases de textura se utilizan para identificar grupos de suelos con mezclas parecidas de partículas minerales. Los suelos minerales pueden agruparse de manera general en tres clases texturales que son: las arenas, las margas y las arcillas, y se utiliza una combinación de estos nombres para indicar los grados intermedios. Por ejemplo, los suelos arenosos contienen un 70 % o más de partículas de arena, los areno-margosos contiene de 15 a 30 % de limo y arcilla. Los suelos arcillosos contienen más del 40 % de partículas de arcilla y pueden contener hasta 45 % de arena y hasta 40 % de limo, y se clasifican como arcillo-arenosos o arcillo-limosos. Los suelos que contienen suficiente material coloidal para clasificarse como arcillosos, son por lo general compactos cuando están secos y pegajosos y plásticos cuando están húmedos. Las texturas margas constan de diversos grupos de partículas de arena,

limo y arcilla y varían desde margo-arenoso hasta los margo-arcillosos. Sin embargo, aparentan tener proporciones aproximadamente iguales de cada fracción.

ESTRUCTURA La estructura es la forma en que las partículas del suelo se reúnen para formar agregados. De acuerdo a esta característica se distinguen suelos de estructura esferoidal (agregados redondeados), laminar (agregados en láminas), prismática (en forma de prisma), blocosa (en bloques), y granular (en granos).

La estructura del suelo se define por la forma en que se agrupan las partículas individuales de arena, limo y arcilla. Cuando las partículas individuales se agrupan, toman el aspecto de partículas mayores y se denominan agregados.

Grados de estructura del suelo El grado de estructura es la intensidad de agregación y expresa la diferencia entre la cohesión dentro de los agregados y la adhesividad entre ellos. Debido a que estas propiedades varían según el contenido de humedad del suelo, el grado de estructura debe determinarse cuando el suelo no esté exageradamente húmedo o seco. Existen cuatro grados fundamentales de estructura que se califican entre O y 3, de la manera siguiente:

0 Sin estructura: condición en la que no existen agregados visibles o bien no hay un ordenamiento natural de líneas de debilidad, tales como:

• Estructura de aglomerado (coherente) donde todo el horizonte del suelo aparece cementado en una gran masa;

• Estructura de grano simple (sin coherencia) donde las partículas individuales del suelo no muestran tendencia a agruparse, como la arena pura;

1 Estructura débil: está deficientemente formada por agregados indistintos apenas visibles. Cuando se extrae del perfil, los materiales se rompen dando lugar a una mezcla de escasos agregados intactos, muchos quebrados y mucho material no agregado;

2 Estructura moderada: se caracteriza por agregados bien formados y diferenciados de duración moderada, y evidentes aunque indistintos en suelos no alterados. Cuando se extrae del perfil, el material edáfico se rompe en una mezcla de varios agregados enteros distintos, algunos rotos y poco material no agregado;

3 Estructura fuerte: se caracteriza por agregados bien formados y diferenciados que son duraderos y evidentes en suelos no alterados. Cuando se extrae del perfil, el material edáfico está integrado principalmente por agregados enteros e incluye algunos quebrados y poco o ningún material no agregado.

Clases y tipos de estructura del suelo

La clase de estructura describe el tamaño medio de los agregados individuales. En relación con el tipo de estructura de suelo de donde proceden los agregados, se pueden reconocer, en general, cinco clases distintas que son las siguientes:

• Muy fina o muy delgada; • Fina o delgada; • Mediana; • Gruesa o espesa; • Muy gruesa o muy espesa;

El tipo de estructura describe la forma o configuración de los agregados individuales. Aunque generalmente los técnicos en suelos reconocen siete tipos de estructuras del suelo, sólo usaremos cuatro tipos. Estos se clasifican del 1 al 4, de la forma siguiente:

1 Estructuras granulares y migajosas: son partículas individuales de arena, limo y arcilla agrupadas en granos pequeños casi esféricos. El agua circula muy fácilmente a través de esos suelos. Por lo general, se encuentran en el horizonte A de los perfiles de suelos;

2 Estructuras en bloques o bloques subangulares: son partículas de suelo que se agrupan en bloques casi cuadrados o angulares con los bordes más o menos pronunciados. Los bloques relativamente grandes indican que el suelo resiste la penetración y el movimiento del agua. Suelen encontrarse en el horizonte B cuando hay acumulación de arcilla;

3 Estructuras prismáticas y columnares: son partículas de suelo que han formado columnas o pilares verticales separados por fisuras verticales diminutas, pero definidas. El agua circula con mayor dificultad y el drenaje es deficiente. Normalmente se encuentran en el horizonte B cuando hay acumulación de arcilla;

4 Estructura laminar: se compone de partículas de suelo agregadas en láminas o capas finas que se acumulan horizontalmente una sobre otra. A menudo las láminas se traslapan, lo que dificulta notablemente la circulación del agua. Esta estructura se encuentra casi siempre en los suelos boscosos, en parte del horizonte A y en los suelos formados por capas de arcilla*

COLOR El color del suelo depende de sus componentes y puede usarse como una medida indirecta de ciertas propiedades. El color varía con el contenido de humedad. El color rojo indica contenido de óxidos de hierro y manganeso; el amarillo indica óxidos de hierro hidratado; el blanco y el gris indican presencia de cuarzo, yeso y caolín; y el negro y marrón indican materia orgánica. Cuanto más negro es un suelo, más productivo será, por los beneficios de la materia orgánica.

El color del suelo puede proporcionar información clave sobre otras propiedades del medio edáfico. Por ejemplo, suelos de colores grisáceos y con presencia de "moteados o manchas" son síntomas de malas condiciones de aireación. Horizontes superficiales de colores oscuros tenderán a absorber mayor radiación y por consiguiente a tener mayores temperaturas que suelos de colores claros. La medición del color del suelo se realiza con un sistema estandarizado basado en la "Tabla de Colores Munsell". En esta tabla se miden los tres componentes del color:

• Tono (hue) (En suelos es generalmente rojizo o amarillento)

• Intensidad o brillantez (chroma)

• Valor de luminosidad (value)

Hoja de colores 10YR de la Tabla de Colores Munsell. Este tono (hue) es uno de los más utilizados en suelos.

PERMEABILIDAD Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire y es una de las cualidades más importantes que han de considerarse para la piscicultura. Un estanque construido en suelo impermeable perderá poca agua por filtración.

Mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración. Algunos suelos son tan permeables y la filtración tan intensa que para construir en ellos cualquier tipo de estanque es preciso aplicar técnicas de construcción especiales. En un volumen de está colección que aparecerá próximamente se ofrecerá información sobre dichas técnicas.

¿Qué factores afectan a la permeabilidad del suelo?

Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata de factores en extremo localizados, como fisuras y cárcavas, y es difícil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable comprobación de dichas mediciones. Las observaciones sobre la textura del suelo, su estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposición por capas, los poros visibles y la profundidad de las capas impermeables como la roca madre y la capa de arcilla, constituyen la base para decidir si es probable que las mediciones de la permeabilidad sean representativas.

El suelo está constituido por varios horizontes, y que, generalmente, cada uno de ellos tiene propiedades físicas y químicas diferentes. Para determinar la permeabilidad del suelo en su totalidad, se debe estudiar cada horizonte por separado.

La permeabilidad del suelo se relaciona con su textura y estructura

El tamaño de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la tasa de filtración (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa de percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el número de los poros guardan estrecha relación con la textura y la estructura del suelo y también influyen en su permeabilidad.

Variación de la permeabilidad según la textura del suelo

Por regla general, como se muestra a continuación, mientras más fina sea la textura del suelo, más lenta será la permeabilidad:

Arenosos 5.0 cm/HR

Franco arenosos 2.5 cm/HR

Franco 1.3 cm/HR

Franco arcillosos 0.8 cm/HR

Arcilloso limosos 0.25 cm/HR

Arcilloso 0.05 cm/HR

Variación de la permeabilidad según la estructura del suelo

La estructura puede modificar considerablemente las tasas de permeabilidad mostradas anteriormente de la forma siguiente:

Tipo de estructura Permeabilidad

Laminar

- Gran traslapo

De muy lenta a muy rápida

- Ligero traslapo

En bloque

Prismática

Granular

POROSIDAD Como consecuencia de la textura y estructura del suelo tenemos su porosidad, es decir su sistema de espacios vacíos o poros.

Los poros en el suelo se distinguen en: macroscópicos y microscópicos.

Los primeros son de notables dimensiones, y están generalmente llenos de aire, en efecto, el agua los atraviesa rápidamente, impulsada por la fuerza de la gravedad. Los segundos en cambio están ocupados en gran parte por agua retenida por las fuerzas capilares.

Los terrenos arenosos son ricos en macroporos, permitiendo un rápido pasaje del agua, pero tienen una muy baja capacidad de retener el agua, mientras que los suelos arcillosos son ricos en microporos, y pueden manifestar una escasa aeración, pero tienen una elevada capacidad de retención del agua.

La porosidad puede ser expresada con la relación;

Donde:

• Ve = volumen de espacios vacíos, comprendiendo los que están ocupados por gases o líquidos; • V = volumen total de la muestra, comprendiendo sólidos, líquidos y gases.

La porosidad puede ser determinada por la fórmula:

Donde:

• P = porosidad en porcentaje del volumen total de la muestra; • S = densidad real del suelo; • Sa = densidad aparente del suelo.

En líneas generales la porosidad varía dentro de los siguientes límites:

• Suelos ligeros: 30 - 45 % • Suelos medios: 45 - 55 % • Suelos pesados: 50 - 65 % • Suelos turbosos: 75 - 90 %

DRENAJE El drenaje de un suelo es su mayor o menor rapidez o facilidad para evacuar el agua por escurrimiento superficial y por infiltración profunda.

¿Cómo saber si el drenaje es bueno o malo?

1. Si tras una lluvia o riego se forman charcos en el suelo que permanecen varios días, es síntoma de mal drenaje.

2. O haz esta prueba: cava un hoyo de unos 60 cm de diámetro y 60 cm de profundidad y llénalo de agua. Si queda un poco de agua en el fondo después de algunos días, es que el drenaje es deficiente.

3. Los técnicos, viendo los horizontes del suelo, también lo saben. Se abre un agujero o perfil y si a unos 50 cm. de profundidad o más, la tierra tiene un color gris, verde o gris con manchas rojas, es señal de que esa zona del suelo permanece saturada de agua parte del año.

En la fotografía de la izquierda se aprecia una "masilla" de color gris bastante impermeable.

¿Cuál es el problema del mal drenaje?

Las plantas, ya sean árboles, arbustos, flores, hortalizas o césped, lo pasan mal porque las raíces se asfixian y los hongos que viven en el suelo aprovechan la situación para infectarlas y "rematarlas".

Cierto es que hay especies vegetales que son más resistentes que otras al exceso de agua, hasta el punto que hay un grupo de Plantas Acuáticas que permanecen con las raíces permanentemente inundadas.

¿Cuándo hay más riesgo de problemas de drenaje?

• Si el suelo es arcilloso, más riesgo que si es arenoso. Aunque no todos los suelos arcillosos drenan mal.

• En áreas planas o cóncavas del terreno.

• Al pie de pendientes, que es donde llega toda el agua de escorrentía.

• Un jardín cerrado por paredes o que carezca de una salida natural del agua por superficie puede acumular más agua de lo conveniente.

¿Cómo se mejora el drenaje?

Si el drenaje es realmente malo lo mejor será instalar una red de tuberías de drenaje. Si no es para tanto, realizando algunas operaciones de las que siguen será suficiente.

1. Crea pendientes

Moldea el terreno dando pendientes suaves al terreno para que escurra el agua hacia un lado y salga por allí o bien se recoja con una canaleta. Hay que "guiar" al agua de lluvia y riego hacia donde nos interese dando pendientes adecuadas. Esta labor es fundamental al construir el jardín

2. Nivelación

Nivela el terreno con el fin de suprimir las hondonadas o depresiones que acumulen agua.

3. Canaletas o zanjas

Coloca una canaleta o zanja al pie de una pendiente.

4. Drenes verticales

En el campo se usa a veces este sistema que consiste en abrir hoyos o pozos que llegan hasta un estrato poroso del subsuelo al que va a parar el agua de drenaje. Algunas veces se lo designa "pozo de drenaje o de infiltración".

5. Aporta arena y materia orgánica al suelo

En el momento de plantar, aporta una buena cantidad de mantillo, compost, turba o estiércol para esponjar el suelo y airearlo. Si además le echas arena de río, mezclándolo todo bien, mucho mejor.

PROFUNDIDAD EFECTIVA La profundidad efectiva de un suelo es el espacio en el que las raíces de las plantas comunes pueden penetrar sin mayores obstáculos, con vistas a conseguir el agua y los nutrimentos indispensables. Tal información resulta ser de suma importancia para el crecimiento de las plantas. La mayoría de las últimas pueden penetrar más de un metro, si las condiciones del suelo lo permiten.

Un suelo debe tener condiciones favorables para recibir, almacenar y hacer aprovechable el agua para las plantas, a una profundidad de por lo menos del susodicho metro. En un suelo profundo las plantas resisten mejor la sequía, ya que a más profundidad mayor capacidad de retención de humedad. De igual manera, la planta puede usar los nutrimentos almacenados en los horizontes profundos del subsuelo, si éstos están al alcance de las raíces.

Cualquiera de las siguientes condiciones puede limitar la penetración de las raíces en el suelo:

1. Roca dura sana 2. Cascajo (pedregosidad abundante) 3. Agua (nivel, napa o manto freático cercano a la superficie) 4. Tepetales

Con vistas a planificar su uso, los suelos pueden clasificarse en cuatro grupos, de acuerdo con su profundidad efectiva:

• Suelos profundos tienen un metro o más hasta llegar a una capa limitante. • Moderadamente profundos tienen menos de un metro pero más de 0.60 m. • Suelos poco profundos tienen menos de un metro pero más de 0.60 m. • Suelos someros tienen menos de 0.25 m.

La profundidad de 0.60 m, es la mínima recomendable con vistas a la producción comercial de especies, tales como los cítricos. Esta determinación se puede hacer abriendo un perfil de al menos un metro de profundidad o haciendo uso de una barrena o sonda de suelos.

Recordemos que por estas razones la descripción y clasificación de suelos de la FAO se lleva a cabo teniendo en cuenta tan solo el metro superficial (si el material parental o la roca madre no afloran antes). Por el contrario, la USDA Soil Taxonomy tiene en cuenta los horizontes de suelos existentes hasta 2 metros de profundidad.

Barrena para muestreo de suelos

CONSISTENCIA La consistencia: es la característica física que gobierna las fuerzas de cohesión-adhesión, responsables de la resistencia del suelo a ser moldeado o roto.

Dichas fuerzas dependen del contenido de humedades pro esta razón que la consistencia se debe expresar en términos de seco, húmedo y mojado.

Se refiere a las fuerzas que permiten que las partículas se mantengan unidas; se puede definir como la resistencia que ofrece la masa de suelo a ser deformada o amasada.- Las fuerzas que causan la consistencia son: cohesión y adhesión.

Cohesión: Esta fuerza es debida a atracción molecular en razón, a que las partículas de arcilla presentan carga superficial, por una parte y la atracción de masas por las fuerzas de Van der Walls, opr otra (gavande, 1976)… Además de estas fuerzas, otros factores tales como compuestos orgánicos, carbonatos de calcio y óxidos de hierro y aluminio, son agentes que integran el mantenimiento conjunto de las partículas.

La cohesión,, entonces es la atracción entre partículas de la misma naturaleza.

Adhesión: Se debe a la tensión superficial que se presenta entre las partículas de suelo y las moléculas de agua. Sin embargo, cuando el contenido de agua aumenta, excesivamente, la adhesión tiende a disminuir. El efecto de la adhesión es mantener unidas las partículas por lo cual depende de la proporción Agua/Aire.

De acuerdo a lo anteriormente expuesto se puede afirmar que la consistencia del suelo posee dos puntos máximos; uno cuando esta en estado seco debido a cohesión y otro cuando húmedo que depende de la adhesión.

Limite Plástico: Se puede llamar una tira cilíndrica cuya finalidad es hacer una pasta de suelo con agua luego es amasada hasta crear o formar un cilindro de 10cm x 0.5cm el grosor.

Después fragmentar con una espátula, lo cual consiste en reunir los fragmentos y empezar en el numero 2. Determinar la cantidad de humedad en 105°C Para evaporarse, es decir el cambio de consistencia de friable a plástica. Luego se debe aplicar la siguiente formula:

PW = Psh - Pss x 100

-----------------

Pss

Donde:

PW = Contenido de Humedad.

Psh = Peso de Suelo Húmedo.

Pss = Peso de Suelo Seco.

Límite Líquido: En este limite el contenido de humedad (PW) en la película de agua se hace tan gruesa que la cohesión decrece y la masa de suelo fluye por acción de la gravedad. Se realiza este proceso en la cazuela y se hace una pasta de suelo: Agua.

Colocar en la cazuela y realizar una ranura con una espátula trapezoidal para hacer una ranura por medio en dos golpear hasta que a los 20 - 25 golpes.

Índice de Plasticidad: Es un parámetro físico que se relaciona con la facilidad de manejo del suelo, por una parte, y con el contenido y tipo de arcilla presente en el suelo,

Por otra: Se obtiene de la diferencia entre el limite liquido y el limite plástico:

IP = LL - LP > 10 plástico.

IP = LL - LP < 10 no plástico.

Valores Menores de 10 indican baja plasticidad, y valores cercanos a los 20 señalan suelos muy plásticos.

Determinación de la consistencia del suelo mojado

La prueba se realiza cuando el suelo está saturado de agua, como por ejemplo, inmediatamente después de una abundante lluvia. En primer lugar, determine la adhesividad, que es la cualidad que tienen los materiales del suelo de adherirse a otros objetos. Después, determine la plasticidad, que es la cualidad por la cual el material edáfico cambia continuamente de forma, pero no de volumen, bajo la acción de una presión constante, y mantiene dicha forma al desaparecer la presión.

Ensayo de campo para determinar la adhesividad del suelo mojado

Presione una pequeña cantidad de suelo mojado entre el pulgar y el índice para comprobar si se adhiere a los dedos. Después, separe los dedos lentamente. Califique la adhesividad de la manera siguiente:

0 No adherente, si el suelo no se adhiere o prácticamente no queda material adherido a los dedos;

1 Ligeramente adherente, si el suelo comienza a adherirse a ambos dedos, pero al separarlos uno de ellos queda limpio y no se aprecia estiramiento cuando los dedos comienzan a separarse;

2 Adherente, si el suelo se adhiere a ambos dedos y tiende a estirarse un poco y a partirse y a no separarse de los dedos

3 Muy adherente, si el suelo se adhiere fuertemente a ambos dedos, y cuando ambos se separan se observa un estiramiento del material.

Ensayo de campo para determinar la plasticidad del suelo mojado

Amase una pequeña cantidad de suelo mojado entre las palmas de las manos hasta formar una tira larga y redonda parecida a un cordón de unos 3 mm de espesor. Califique la plasticidad de la manera siguiente:

0 No plástico, si no se puede formar un cordón;

1 Ligeramente plástico, si se puede formar un cordón, pero se rompe fácilmente y vuelve a su estado anterior;

2 Plástico, si se puede formar un cordón, pero al romperse y volver a su estado anterior, no se puede formar nuevamente

3 Muy plástico, si se puede formar un cordón que no se rompe fácilmente y cuando se rompe, se puede amasar entre las manos y volver a formarlo varias

Determinación de la consistencia del suelo húmedo

Ensayo de campo para determinar la consistencia del suelo húmedo

El ensayo se realiza cuando el suelo está húmedo pero no mojado, como, por ejemplo, 24 horas después de una abundante lluvia.

Trate de desmenuzar una pequeña cantidad de suelo húmedo, presionándolo entre el pulgar y el índice o apretándolo en la palma de la mano. Califique la consistencia del suelo húmedo de la manera siguiente:

0 Suelto, si el suelo no tiene coherencia (estructura de grano suelto);

1 Muy friable, si el suelo se desmenuza fácilmente bajo muy ligera presión, pero se une cuando se le comprime nuevamente;

2 Friable, si el suelo se desmenuza fácilmente bajo una presión de ligera a moderada;

3 Firme ,si el suelo se desmenuza bajo una presión moderada, pero se nota resistencia;

4 Muy firme , si el suelo se desmenuza bajo fuerte presión, pero apenas es desmenuzable entre el pulgar y el índice;

5 Extremadamente firme, si el suelo se desmenuza solamente bajo una presión muy fuerte, no se puede desmenuzar entre el pulgar y el índice, y se debe romper pedazo a pedazo.

Determinación de la consistencia del suelo seco

Ensayo de campo para determinar la consistencia del suelo seco

El ensayo se realiza cuando el suelo se ha secado al aire.

Trate de romper una pequeña cantidad de suelo seco, presionándola entre el pulgar y el índice o apretándola en la palma de la mano. Califique la consistencia del suelo seco de la manera siguiente:

0 Suelto, si el suelo no tiene coherencia (estructura de grano suelto);

1 Blando, si el suelo tiene débil coherencia y friabilidad, se deshace en polvo o granos sueltos bajo muy ligera presión;

2 Ligeramente duro, si el suelo resiste una presión ligera, pero se puede romper fácilmente entre el pulgar y el índice;

3 Duro, si el suelo resiste una presión moderada, apenas se puede romper entre el pulgar y el índice, pero se puede romper en las manos sin dificultad;

4 Muy duro, si el suelo resiste una gran presión, no se puede romper entre el pulgar y el índice, pero se puede romper en las manos con dificultad;

5 Extremadamente duro, si el suelo resiste una presión extrema y no se puede romper en las manos.

Autor:

Jhojan Adolfo Herrera Barbosa

jhojan_herrera[arroba]hotmail.com

Colombia