Propiedades Fisico-quimicas Del Suelo Y Su Relacion Con Los Movimientos Del Agua

Introducción

Este ensayo hablara sobre las aplicaciones de la física mecánica en la ingeniería ambiental basándose de la información recopilada desde varios puntos de vista y de una sustanciosa investigación sobre las propiedades físico-químicas del suelo y su relación con el movimiento del agua. La carrera revisando desde el objetivo de la física es muy compleja pero de actividades muy interesantes.

Lo que quiero demostrar en este ensayo es cómo podemos utilizar la física mecánica en esta ingeniería para el mejoramiento de nuestra calidad de vida, por lo tanto hablaremos sobre las distintas fases que tiene este tema y unos ejemplos que lo demuestran científicamente.

Propiedades físico-químicas del suelo y su relación con los movimientos del agua

La comprensión de las relaciones suelo-agua permite conocer el conjunto de factores y procesos físicos que ocurren dentro del suelo y en su superficie, que son importantes para el crecimiento de las plantas y manejo del suelo y el agua. A partir del conocimiento de las leyes físicas y las propiedades del suelo y el agua es posible modificar adecuadamente las condiciones de cultivo.

Los tres componentes principales de los suelos son:

• Sólidos (que pueden ser inorgánicos o minerales y orgánicos).

• Agua.

• Aire.

Las proporciones de aire y agua están sujetas a rápidas y grandes fluctuaciones. Así mismo, la composición del subsuelo difiere de la capa superficial. El subsuelo tiene menor contenido en materia orgánica, el espacio poroso es algo menor y contiene un alto porcentaje de pequeños poros que se encuentra llenos más tiempo por agua que por aire, es decir, el suelo junto con proveer anclaje y soporte físico, reserva de agua y nutrientes, es un medio dinámico que influye significativamente en el crecimiento de las plantas.

I. Fase sólida.

a) Constituyentes inorgánicos.

La porción inorgánica de los suelos es bastante variable en tamaño y composición. Dentro de los componentes minerales del suelo podemos distinguir aquellos minerales que persisten con pequeños cambios en su composición, conocidos como minerales primarios (por ejemplo cuarzo y feldespatos). Son los que predominan en la fracción arena. Otros minerales, como silicatos de la arcilla y óxidos de hierro, han sido formados por alteración de minerales menos resistentes. Son llamados minerales secundarios y predominan en la fracción arcilla.

b) Constituyentes orgánicos.

La materia orgánica contenida en un suelo mineral es pequeña, variando de 1 a 6% en la zona superficial y menor en el subsuelo. A pesar de su pequeña cantidad, su influencia en las propiedades de los suelos es muy grande: agrega las partículas minerales, incrementa la cantidad de agua que puede retener el suelo, es fuente de nutrientes (N, P, S), es capaz de retener iones, etc. La materia orgánica es un constituyente transitorio del suelo, permaneciendo desde unas pocas horas hasta unos cientos de años.

Además de los residuos de plantas y animales y sus productos de ruptura, la materia orgánica del suelo incluye compuestos complejos que son relativamente resistentes a la degradación. Estos materiales complejos junto con otros que han sido sintetizados por los microorganismos del suelo, son conocidos como humus.

Cambio iónico.

Se define el cambio iónico como los procesos reversibles por los cuales las partículas sólidas del suelo, adsorben iones de la fase líquida liberando al mismo tiempo otros iones en cantidades equivalentes, estableciéndose el equilibrio entre ambos.

Es un proceso dinámico que se desarrolla en la superficie de las partículas. Como los iones adsorbidos quedan en posición asimilable constituyen la reserva de nutrientes para las plantas.

Las causas que originan el intercambio iónico son los desequilibrios eléctricos de las partículas del suelo. Para neutralizar las cargas se adsorben iones, que se pegan a la superficie de las partículas. Quedan débilmente retenidos sobre las partículas del suelo y se pueden intercambiar con la solución del suelo.

Existen tres teorías que tratan de explicar el porqué de este proceso.

• Red cristalina. Considera las partículas de los minerales como sólidos iónicos. Los iones de los bordes están débilmente retenidos por lo que pueden abandonar la estructura y pueden cambiarse con los de la solución del suelo.

• Doble capa eléctrica. Considera el contacto entre el sólido y la fase líquida como un condensador plano. Entre el metal (el sólido) y el electrólito (la disolución) existe una diferencia de potencial que atrae a los iones de la solución del suelo. Se forma una doble capa eléctrica formada por los iones del sólido y los atraídos en la solución.

• Membrana semipermeable. La interfase sólido-líquido actúa como una membrana semipermeable que deja pasar los iones de la solución y a los de la superficie de las partículas pero no a los del interior de los materiales.

Básicamente las tres teorías son compatibles y simplemente se trata de enfoques distintos:

- iones débilmente retenidos para la teoría cristalina.

- desequilibrios eléctricos para la teoría de la doble capa eléctrica.

- diferentes concentraciones para la teoría de la membrana semipermeable.

II. Fase líquida.

La fase líquida está constituida por una disolución acuosa. Hay dos aspectos del agua del suelo que subraya el especial significado de este constituyente.

El agua es retenida por los poros del suelo con diferente intensidad dependiendo de la cantidad de agua presente y el tamaño de los poros. Cuando el contenido de humedad del suelo es óptimo, el agua de los poros grandes e intermedios puede moverse por el suelo en cualquier dirección:

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