Este documento describe las propiedades físicas del suelo relacionadas con el riego. Explica la textura, estructura, densidad aparente y real, porosidad, capacidad de retención de agua y conductividad hidráulica del suelo. Incluye definiciones, fórmulas y ejemplos para calcular estas propiedades.

1. Curso Riegos
Por:
Hiber Espiritu M.Sc.
UNIVERSIDAD NACIONAL "SANTIAGO ANTUNEZ
DE MAYOLO "
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
EL SUELO:
Propiedades físicas del suelo relacionadas con el riego

2. EL SUELO:
• Se denomina suelo a la parte superficial de
la corteza terrestre, biológicamente activa,
que proviene de la desintegración o
alteración física y química de las rocas y de
los residuos de las actividades de seres
vivos que se asientan sobre ella.
• Los suelos son sistemas complejos donde
ocurren una vasta gama de procesos
sexuales, físicos y biológicos que se ven
reflejados en la gran variedad de suelos
existentes en la tierra.
• Son muchos los procesos que pueden
contribuir a crear un suelo particular,
algunos de estos son: la deposición eólica,
sedimentación en cursos de agua,
meteorización, y deposición de material
orgánico.
Esquema del suelo:
O - Materia orgánica
A - Suelo
B - Subsuelo
C - Material parental

3. Tipos de suelos
• Por funcionalidad
• Suelos arenosos: No retienen el agua, tienen muy poca materia
orgánica y no son aptos para la agricultura, ya que por eso son
tan coherentes.
• Suelos calizos: Tienen abundancia de sales calcáreas, son de color
blanco, secos y áridos, y no son buenos para la agricultura.
• Suelos humíferos (tierra negra): Tienen abundante materia
orgánica en descomposición, de color oscuro, retienen bien el
agua y son excelentes para el cultivo.
• Suelos arcillosos: Están formados por granos finos de color
amarillento y retienen el agua formando charcos. Si se mezclan
con humus pueden ser buenos para cultivar.
• Suelos pedregosos: Formados por rocas de todos los tamaños, no
retienen el agua y no son buenos para el cultivo.
• Suelos mixtos: Tiene características intermedias entre los suelos
arenosos y los suelos arcillosos, es decir, de los dos tipos.

5. PROPIEDADES FISICAS DEL SUELO
RELACIONADAS CON EL RIEGO
1. Textura del suelo.
2. Estructura del suelo.
3. Densidad aparente o densidad seca (Da).
4. Densidad real (Dr) o Densidad de las
partículas solidas (Dp).
5. Porosidad total del suelo (Pt).
6. Capacidad de retención de agua
(porcentaje de retención, Cr).
7. Superficie especifica.
8. Conductividad hidráulica.

6. 1. Textura del suelo.
• La textura en todos los sentidos, es una
de las propiedades más importantes del
suelo y que incide en muchas otras
características o propiedades de los
suelos. En el riego y el drenaje, la textura
juega un papel fundamental, en el cálculo
de láminas de riego, de lavado, en el
proyecto y diseño de sistemas de riego y
de drenaje. Por esta razón haremos una
descripción amplia de la misma.

7. • Se han propuesto muchas escalas
granulométricas, pero dos de ellas son las más
usadas en la edafología: El Sistema
Internacional, propuesto por Atterberg, y el
sistema usado por el Departamento de
Agricultura de los Estados Unidos (U.S.D.A.),
que en parte es coincidente con el primero,
aunque establece más separaciones. Los
análisis mecánicos de suelos del Departamento
de Agricultura de los Estados Unidos se
reportan generalmente en ambos sistemas. En
nuestro país, se ha extendido el sistema del
U.S.D.A. Enseguida se presentan ambos:

8. La textura y su variación en diámetro.

9. Triángulo textural según clasificación del
USDA

10. • Como se observa en el triángulo de texturas, los nombres
de las clases de suelos básicamente se apoyan en los
términos: arena, limo, arcilla y migajón o franco, usados ya
sea como nombres o adjetivos o ambos. Las clases
texturales que se muestran son doce, éstos son:
– 1. ARENAS
– 2. ARENOSOS FRANCOS
– 3. FRANCO ARENOSA
– 4. FRANCO ARCILLO ARENOSA
– 5. FRANCO LIMOSA
– 6. LIMOSA
– 7. FRANCO ARCILLO LIMOSA
– 8. ARCILLA
– 9. ARCILLO LIMOSA
– 10. ARCILLO ARENOSA
– 11. FRANCO ARCILLOSA
– 12. FRANCO ARCILLO LIMOSO

11. Rangos de partículas correspondientes a las
distintas clases texturales.

12. 2. Estructura del suelo.
• Desde el punto de vista morfológico, es el grado,
forma o modo en que las partículas integrantes de un
suelo, se asocian entre sí, formando en forma natural
grupos unidos sin la intervención del hombre.
• La estructura afecta la penetración del agua, el
drenaje, la aireación y el desarrollo de las raíces,
incidiendo así en la productividad del suelo y las
facilidades de la labranza.
• Los diferentes tipos de estructura más comunes se
presentan enseguida:

14. Efecto de la estructura sobre la infiltración.
• De acuerdo con la
estructura
presente en un
suelo se presentan
características
específicas en
relación con otras
propiedades
físicas del suelo,
entre las más
importantes se
encuentra la
infiltración

15. • Los suelos granulares (esferoidal) y los de grano simple (sin
estructura) tienen una rápida infiltración, los bloques y los
prismáticos tienen velocidades moderadas y suelos
laminares y masivos tienen baja velocidad de infiltración.
• Relación de la estructura con la velocidad de
infiltración.

16. 3. Densidad real (Dr) o densidad de
partculas solidas (Dp).
• La densidad real de un suelo, es la relación que existe
entre el peso de solidos (Ps) y el volumen de las
partículas solidas (Vs) en estado compacto. Usualmente
se expresa en gr/cm3.
• Donde:
– Dr = densidad real (gr/cm3)
– Ps = peso de solidos (gr)
– Vs = volumen de las partículas solidas (cm3)
• La densidad real varian muy poco entre los diferentes
tipos de suelo y se encuentran dentro del rango e 2.60 a
2.75 gr/cm3.
S
S
V
M
Vs
Ps
Dr 


17. 4. La densidad aparente (Dap)
• La densidad aparente de un suelo, se define como el
cociente que resulta de dividir el peso de suelo seco o
peso de solidos (Ps) entre el volumen total (Vt), de
una muestra de suelo no disturbada. Usualmente se
expresa en gr/cm3.
Vt
Ms
Vt
Ps
Da 


18. De la figura N°1 se obtiene la siguiente relación:
Donde Dp = densidad de particulas solidas o
densidad real.
Los valores representativos de Dap para las
diferentes clases texturales se presentan a
continuación:.

19. Los valores representativos de Dap para las diferentes
clases texturales se presentan a continuación:.

20. • La determinación de la densidad aparente puede
hacerse por diferentes métodos; con muestras
alteradas e inalteradas. Entre ellos se pueden
mencionar:
– a. Método de campo utilizando plástico.
– b. Utilizando barrenas o cilindros de volumen
conocido (método de campo).
– c. Método del terrón o parafina (método de
laboratorio).
– d. Método del petróleo (método de laboratorio).

21. a. Método de campo utilizando plástico.
• Este método consiste en hacer un agujero en el sitio que se desee conocer la
Da, de dimensiones regulares de 20x20x15 cm aproximadamente, habiendo
previamente limpiado la superficie de malezas, residuos vegetales, piedras
o cualquier cosa semejante. La porción de suelo obtenida se pesa. Se
obtiene el volumen de suelo que ocupaba esa porción, mediante el uso de
plástico, el cual deberá de cubrir la oquedad lo más ajustado posible, se
vierte sobre él una cantidad de agua hasta que llegue al ras (donde se
encontraba la superficie del suelo), la cantidad de agua vertida debe ser
medida con una probeta graduada. La porción de suelo obtenida se seca en
estufa hasta peso constante.
• Donde:
– Da = densidad aparente (gr/cm3)
– Psh = peso de suelo húmedo (gr)
– Vt = volumen total de agua (cm3)
– Ps = porcentaje de humedad con respecto al peso de suelo seco (%)
)
100
(
*
100
Ps
Vt
Psh
Da



22. b. Método de la barrena de volumen
conocido.
• Este método consiste en obtener una muestra de
suelo de volumen conocido con el uso de la
barrena tipo Uhland, se pesa la muestra después
de secarse hasta peso constante .
• Se utiliza la fórmula simple para determinar la
densidad aparente.
• Donde:
– Da = densidad aparente (gr/cm3)
– Pss = peso de suelo seco (gr)
– Vc = volumen del cilindro (cm3)

23. Diagrama de la barrera comúnmente utilizada para
tomar muestras de suelo

24. 5. Porosidad (Pt)
• La porosidad se define como el porcentaje del
volumen total de suelo que está ocupado por
los poros:
• Donde:
– Pt = porosidad, %
– V = volumen de vacíos, cm3
– Vt = volumen total, cm3
C
b
a
Vt
V
Pt


 100
*

25. • Relación de poros (e) Es la relación que existe
éntrelos volúmenes de los poros (Vv) y el
volumen que ocupan los solidos del suelo (Vs)
como se representa en la figura N°3
• Entonces la porosidad también es.
)
6
....(
..........
..........
Vs
Vv
e 
Ds
Da
e
e
C
b
a
Vt
V
Pt 





 1
1
100
*

28. • Los datos obtenidos en las determinaciones de
densidad aparente y densidad real se pueden
utilizar para obtener el valor de la porosidad
total del suelo, la cual se obtiene utilizando la
siguiente ecuación:
• Donde:
– Pt = porosidad total (%)
– Dr = densidad real (gr/cm3) (generalmente 2.65)
– Da = densidad aparente (gr/cm3 )
100
*
Dr
Da
Dr
Pt



29. 6. Capacidad de retención de agua
(porcentaje de saturación Cr).
• La capacidad de retención de agua es una propiedad
muy importante del suelo, y es un fenómeno complejo
en el que intervienen varias fuerzas al interaccionar las
fases solida y liquida del suelo. Ocurre cuando el
espacio de poros de un suelo está completamente lleno
de agua, es decir no tiene nada de aire.
• Donde:
– Cr. Capacidad de retención
– Ma. Masa de agua
– Mg. Masa de aire
– Ms. Masa de suelo seco
– Dp densidad real o densidad de solidos
Vagua
Vaire
Vagua
Ms
Mg
Ma
Cr





30. • El contenido de humedad (Ɵv) donde Cr
  100
*
*
*
(%)
,
*
Dp
c
w
b
a
Cr
Pt
Cr
Vtotal
Vagua
v







31. 7. Superficie especifica.
• La superficie especifica se refiere al área de la
superficie de una partícula solida. Cuando más
pequeña es la partícula, mayor es la superficie
especifica. La superficie especifica está
relacionada con otras propiedades importantes del
suelo. Las partículas de arcilla con alta superficie
especifica tienen carga negativa que les permite
reaccionar con iones cargados positivamente
como el H+, Ca++, Mg++, K+, entre otros; y con
moléculas dipolares como el agua.

32. Superficie especifica.

33. 8. Conductividad hidráulica
• La conductividad hidráulica o permeabilidad
del suelo al agua se refiere al grado de
factibilidad con que se mueve el agua dentro
del suelo, y se mide en unidades de velocidad,
tal como cm/h. la conductividad hidráulica .
• Esta conductividad hidráulica, representa el
coeficiente k en la ley de Darcy:

34. Valores de K según tipo de suelos.
• Los métodos existentes para la determinación de
la conductividad hidráulica es un tema bastante
amplio, de hecho existen largos estudios en esta
área. En este capítulo no se abordará con detalle
ésta variable sino hasta el correspondiente al
drenaje agrícola.

35. • En la que:
• V = k i
• V = velocidad del flujo efectivo (cm/hr)
• i = gradiente hidráulico (adimensionales)
• El coeficiente k tiene las mismas dimensiones que
una velocidad. Los edafólogos suelen medirla en
cm/hr o mm/hr; los hidrólogos prefieren el
empleo de las unidades cm/día o m/día. En
cálculos de drenaje se prefiere utilizar estas
últimas.

36. Valores de conductividad hidráulica para
diferentes profundidades

37. Flujo de agua en el suelo

38. Ejemplo.
Dada una muestra cubica de suelo de 10 cm de
lado y una masa total de 1.82 kg, de lo cual 0.38
kg es agua; se pide determinar:
a) Densidad aparente
b) Espesor de la capa de sólidos c
c) Espesor de la capa del agua b
d) Espesor de la capa del aire a
e) Porosidad
f) Capacidad de retención
Densidad de sólidos 2.65 g/cm3, densidad del
agua 1 g/cm3.