ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO O TEXTURAL

El suelo es un sistema abierto y dinámico constituido por las fases, sólida, líquida y

gaseosa. En un suelo bien equilibrado la fase sólida (constituida por las partículas minerales

y la materia orgánica del suelo) ocupará aproximadamente el 50 % y las fases gaseosa y

líquida el restante 50 %. Gráficamente se puede representar de la siguiente manera:

45%

5%

25%

25%partículas minerales

materia orgánica

aire del suelo

agua del suelo

La fracción mineral del suelo, o fase sólida inorgánica, está constituida por un

conjunto de partículas (de formas muy variables e irregulares) procedentes de la

fragmentación y alteración de la roca madre y/o del aporte de materiales transportados por

el agua o por el viento.

La granulometría o textura se define como la proporción relativa de las distintas

partículas minerales individuales, menores a 2 mm de diámetro, agrupadas por clases de

tamaños en fracciones granulométricas. Es decir, es un estudio de la fase sólida inorgánica

del suelo, que consiste en determinar las proporciones relativas de arena, limo y arcilla de

una muestra de suelo previamente desagregada y tamizada por 2 mm.

A los efectos prácticos de la determinación de la textura, se supone a las partículas

esféricas. Sin embargo se debe recordar que las partículas naturales no son generalmente

esféricas 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 composición

química 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 la

determinación de laboratorio las sales solubles en agua (por Ej. Cl Na, Cl2Ca), semisolubles

(SO4Ca), insolubles (CO3Ca), algunos geles inorgánicos (Fe2O3.H2O, Al2O3.H2O), que a

veces se encuentran en forma de concreciones, y sustancias orgánicas, con el objeto de

evitar interferencias en el análisis, ya que dichos compuestos unen, por complejamiento o

cementación, 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 análisis

básico de los mismos.

Es una de las características más “estables” del suelo y de gran utilidad ya que al

estar relacionada (y condicionar) a otras propiedades del suelo como: estructura, densidad

aparente (Fig. 1), permeabilidad (Fig. 2), materia orgánica y capacidad de intercambio

catiónico, permite inferir parámetros aproximados directamente relacionados con el uso y

manejo 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 laboreo

Fracciones granulométricas y texturales :

Se consideran fracciones granulométricas al conjunto de las partículas que se incluyen dentro de un

valor 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 como

sinónimos granulometría y textura cuando nos referimos a la última o a fracciones texturales incluimos las

partículas de hasta 2 mm de diámetro máximo. En este sentido las gravas serían una fracción granulométrica

pero no textural.

Los límites establecidos en las clasificaciones más comúnmente utilizadas en la Ciencia del suelo, (de

la Sociedad Internacional de la Ciencia del Suelo y del Departamento de Agricultura de EEUU), son los

siguientes:

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 y

su límite inferior (2 mm) indica el comienzo de una débil retención de agua; las partículas no

presentan cohesión y las fuerzas de unión son muy tenues a partir de este tamaño.

-Fracción arena fina: predominan casi exclusivamente los minerales primarios. Por debajo

del límite inferior no es posible visualizar las partículas a "ojo desnudo".

-Fracción limo: está constituida fundamentalmente por minerales primarios y también

minerales secundarios. En esta fracción comienzan a aparecer algunas de las propiedades

de los coloides (pueden flocular). El predominio de partículas de este tamaño le confiere al

suelo características físicas desfavorables tales como susceptibilidad al encostramiento

superficial, deficiente movimiento del agua, inestabilidad estructural, etc. El límite de 20 µm

utilizado por la ISSS es arbitrario.

-Fracción arcilla: está constituida casi exclusivamente por minerales secundarios. Estas

partículas se caracterizan por su elevada superficie específica e importante carga eléctrica

superficial.

En el presente curso se utilizarán los límites propuestos por la clasificación USDA

debido a que en los suelos derivados de loess, las partículas de limo se comportan como

tales hasta 50 μm.

Clases texturales :

Proporciones variables de las fracciones texturales arena, limo y arcilla, dentro de

determinados límites, establecen una clase textural. Cada una de estas clases agrupa

suelos 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 partículas

ver fig 1 (se comparan los tamaños de arena y limo) y fig 2 (se comparan los tamaños

entre limo y arcilla)

Las distintas clases texturales se representan en el triángulo de textura (Fig. 4). En

la base de este triángulo se representa la fracción arena, aumentando ésta de derecha a

izquierda y de 0 a 100 %; en el lateral izquierdo del triángulo la fracción arcilla, aumenta

de abajo hacia arriba y de 0 a 100 %; y en el lateral derecho la fracción limo, aumenta de

arriba hacia abajo y de 0 a 100 %.

El Departamento de Agricultura de EEUU ha presentado un triángulo de textura en el

cual se definen 12 clases texturales. En algunas de ellas predomina una fracción en forma

absoluta, 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 de

porcentajes 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 es

que en la denominación de la clase se pone énfasis en que la acción de ciertas fracciones

es más acentuada que otras para determinar el comportamiento del suelo.

Cada fracción tiene un comportamiento diferente, pero su incidencia en el conjunto

no es la que cabría esperar de su proporción, sino que algunas tienen más peso que las

restantes; así observamos que la actividad de la arcilla es mucho mayor que la de las otras

fracciones y pequeños contenidos se hacen notar de inmediato, quedando claramente

manifestado en las denominaciones de las clases. Con sólo 20 % de arcilla la denominación

de la clase textural incluye la calificación de arcilloso; mientras que se necesitan al menos

40 % de limo para hablar de un horizonte “limoso” y más de 44 % de arena para hablar de

un horizonte “arenoso”.

Determinación de la granulometría o textura:

1) Determinación en campaña (textura al tacto). Cualitativa

2) Determinación en laboratorio. Cuantitativa

2.1) 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). ARENAS

2.4) Por sedimentación.

2.4.1) Método de la pipeta de Robinson.

2.4.2) Método del hidrómetro de Bouyoucos. Lo hará Ud. En el Laboratorio

1) Textura al tacto. (en guía de viajes)

Como método empírico puede practicarse en campaña, procediendo de la siguiente

forma: se toma una pequeña muestra de suelo y se humedece hasta formar una pasta fácil

de amasar. Se presiona la muestra entre el pulgar y los dedos tratando gradualmente de ir

formando un cilindro. Si el cilindro se forma y se puede cerrar para formar un anillo sin

dificultad se trata de una muestra con alta proporción de arcilla. En cambio si éste no se

forma y la muestra se desmorona se trata de una textura arenosa. Las muestras de textura

franca permiten formar una cinta o cilindro pero estos se rompen muy fácilmente.

También resulta de utilidad la sensación al tacto que dejan las distintas fracciones

texturales, además de apreciar sus condiciones de plasticidad y adhesividad en húmedo. El

limo se muestra suave en seco, con una sensación táctil de talco o harina. En húmedo

tiene moderada plasticidad pero muy escasa adhesividad. La arcilla posee alta

plasticidad y adhesividad. Finalmente la arena presenta un aspecto rugoso

característico, y no es plástica ni adhesiva. En la siguiente imagen puede observarse un

diagrama textural simplificado, útil para estimar la textura sobre la base de estas

apreciaciones 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 suelo

basados en diferentes principios. No obstante, los más aceptados y utilizados se basan en

la ley de Stockes, que aplicándola a nuestro caso puede sintetizarse diciendo: "la velocidad

de caída de las partículas del suelo (a las que se supone esféricas) en agua, será función

del 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 n

v: 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 =981

cm/s2; d1 =2,65 gr/cm3 (densidad del cuarzo); d2 =se toma como la unidad, y la viscosidad

del agua varía con la temperatura.

De modo que para un lugar determinado y a una determinada temperatura la

velocidad de caída será igual a:

v = K r2

Se 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 las

partículas lo conocemos al haberlo fijado al determinar las fracciones texturales.

La velocidad de caída se puede conocer tomando el tiempo de sedimentación y fijando una

cierta profundidad para la misma.

Todo esto está estandarizado, con lo cuál se simplifica el método que consiste en: una

etapa previa de dispersión, en la que se destruyen todos los agentes aglutinantes de las

partículas minerales (humus, coloides, calcáreos) o floculantes (sales) de manera que las

mismas se encuentren en forma individual, y otra etapa de sedimentación en la que se

deja decantar a la muestra y se cuantifica, a través de distintas técnicas, la proporción de

arcilla, 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 el

método del densímetro o Bouyoucos.

2.1) Recuento microscópico:

Se obtiene una dispersión de las partículas, de las que se toma una gota sobre un

portaobjeto, se la acondiciona adecuadamente y se efectúa el recuento de las partículas de

determinado tamaño. Esta operación requiere de numerosas repeticiones para obtener un

valor medio que confiera seguridad a los resultados.

2.2) Tamizado:

Consiste en la separación de grupos de partículas mediante la utilización de juegos

de tamices de tamaño de abertura variable. De modo tal que partiendo con un peso

conocido de muestra, se pesan las distintas fracciones que quedan retenidas en cada uno

de los tamices utilizados, obteniéndose el porcentaje correspondiente a cada tamiz, sobre el

peso total inicial de la muestra. Sólo es factible la utilización de esta técnica para fracciones

gruesas (arenas).

2.3) Levigación:

Estos métodos se fundamentan en la acción de una corriente de agua que circula

dentro de una serie de recipientes verticales de dimensiones convenientemente estudiadas

(aparato de Schoene, de Kopecky, etc.) La velocidad variable de la corriente permite

arrastrar las partículas cuyo tamaño es inferior a cierto límite y que luego son recogidas en

filtros 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 de

distinto diámetro, por lo que el análisis consiste en efectuar extracciones a profundidades y

tiempos 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 por

calentamiento suave sobre mechero Bunsen.

2) Agregar gotas de alcohol amílico y 50 ml de agua oxigenada de 100 vol. para destruir la

materia orgánica. El agregado de alcohol amílico tiene por objeto anular la producción de

espuma que se produce con el agregado de agua oxigenada. Se deja actuar durante otras

24 horas y se evapora nuevamente sobre mechero Bunsen en forma suave. Para producir

la eliminación total del agua oxigenada se puede agregar agua destilada y evaporar

nuevamente.

Las reacciones que tienen lugar son las siguientes:

CO3= + HAc- ======= Ac- + H2O + CO2

C-org + H2O2 ====== H2O + CO2

3) El siguiente paso consiste en eliminar los electrolitos presentes a fin de favorecer la

dispersión posterior de la muestra. Esto se realiza filtrando al vacío con filtro Buchner y

papel de filtro banda blanca, o por centrifugación, evitando en esta operación la pérdida de

muestra al traspasarla a la botella de centrífuga.

4) Terminado el lavado, se procede a dispersar la muestra. Se utiliza la misma botella de

centrífuga 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 lo

lleva 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. Se

lleva la misma a una cubeta de agua para uniformar la temperatura (esto requerirá de un

día más aproximadamente). El contenido de la probeta se agita luego, invirtiéndola unas 20

veces con el fin de homogeneizar la suspensión. Posteriormente debe determinarse la

temperatura del agua de la cubeta (que será la misma de la muestra). Sobre la base de este

dato se establecen la profundidad y tiempo que deben transcurrir para realizar la extracción

por 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 de

46" (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 tomar

cuidadosamente la temperatura y se recurre a la tabla (por Ej. para 20°C, para un tiempo de

3½ hs., le corresponde una profundidad de 4,40 cm).

7) El volumen correspondiente a cada extracción se coloca en un pesafiltro previamente

tarado y se lleva a estufa a 105-110 °C hasta peso constante, que se logra

aproximadamente a las 24 hs.

Cálculos:

1) % Arcilla + limo (< 50 μm):

(B - A) grs . 100 .1000 ml

Arc+Limo = =

25 ml . 20 grs

A = tara del pesafiltro.

B = peso pesafiltro + (arcilla + limo).

2) % Arcilla (< 2 μm):

(B - A) grs. 100 .1000 ml

Arcilla = =

25 ml . 20 grs

A = 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 y

se 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 arena

de un suelo, sin separarlos. La muestra se dispersa en una máquina batidora haciendo uso

de un agente dispersante, la suspensión se vierte en un cilindro largo y dentro se coloca un

hidrómetro de diseño especial. Éste, por el principio de Arquímedes, tenderá a sumergirse

en 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 y

determinar así la densidad de la suspensión. Restando la densidad del medio (agua) puede

determinarse la cantidad de partículas. Luego, a partir de la profundidad y tiempo de

sedimentación, se calcula la velocidad y con ello el diámetro de las partículas. A fin de

facilitar los cálculos se han confeccionado monogramas.

El método fue calibrado por Bouyoucos en 1962, quien determinó que luego de transcurrido

un intervalo de 40 segundos la arena (diámetro mayor a 0,005 mm) se deposita y no

interfiere en la determinación de la cantidad de limo + arcilla en suspensión. Por diferencia

se obtiene la cantidad de arena. Cuando se deja transcurrir el tiempo (2 horas) suficiente

para que el limo (mayor de 0,002 mm) se asiente se puede determinar el porcentaje de

arcilla leyendo directamente sobre la escala del hidrómetro y con dicho dato se calcula la

cantidad de limo. La arcilla muy fina se determina después de un período de 24 horas de

sedimentación empleando un hidrómetro de gran sensibilidad.

Según Sampat (1979) el método del hidrómetro es más rápido pero menos digno de

confianza que el de la pipeta; en algunos casos la adherencia de las partículas a los

salientes del hidrómetro produce inexactitud en los resultados.