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Mapas de traficabilidad de Suelos: Mecánica de Suelos y Nuevas Tecnologías

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Mapas de traficabilidad de Suelos: Mecánica de Suelos. Fuente Google imágenes

Hoy es uno de esos días en los que redacto una entradilla con bastante temor, sintiendo que puedo hundirme bajo arenas movedizas, aunque sería más correcto hablar, en este caso, de licuefacción de suelo. Cuando me incorpore de joven a un Instituto del CSIC, me hablaban del “Plan de los Americanos”. Por los años 50, el Gobierno de la Dictadura Española del General Franco, llegó a un  acuerdo con EE.UU., permitiendo que se asentaran sólidamente  en el solar hispano varias bases aéreas norteamericanas. Tal hecho garantizaba una cierta legitimidad tácita a la Dictadura, despreciada en Europa después de la caída de los Nazis. Entre la calderilla que recibíamos, mí instituto obtenía una financiación más que interesante, a la par que las fuerzas aéreas de EE.UU. llevaba a cabo y regalaban la primera colección de fotografías aéreas de la que disfrutó este país, pudiendo aplicarse la fotogrametría para realizar mapas de suelos. Uno de los primeros productos que me mostraron resultaron ser mapas de traficabilidad. Yo pensé ¿Es que nos van a invadir pronto?. Aproximadamente 15 años después, en una excursión de la SECS, dos de sus más relevantes popes discutían. El autobús paró. Ellos salieron y la mayoría de los colegas también les seguimos aunque no sabíamos cuál era la razón de tal acalorada discusión entre esas figuras antaño poderosas en la edafología española. De pronto, uno de ellos comenzó a hundirse en el suelo, es decir el medio edáfico había alcanzado el límite de licuefacción.  Luego le ocurrió a otro edafólogo. La mayor parte de nosotros nos reíamos a carcajadas, pero conforme pasaban los minutos comenzó nuestra inmersión asincrónica, en función de pesos y estaturas. Lo que comenzó como allgrabía estuvo a punto de tornarse en tragedia, aunque si lo fue para el aterrado conductor del autocar cuando nos vio a todos embadurnados de barro entrar y sentarnos en los asientos.

Debería hablar del tema de la mecánica de suelos en mayor profundidad, explicando todos sus entresijos, aunque por desgracia, al menos en España, el concepto de suelo que utilizan los ingenieros civiles y los edafólogos era, y creo que sigue siendo, completamente diferente. Abajo podéis constar en Wikipedia las abismales diferencia de contenidos entre las páginas tituladas Suelos y Suelos (Ingeniería). Los ingenieros civiles o de obras públicas necesitan llevar a cabo prospecciones para conocer los riesgos de generar infraestructuras en terrenos (suelos + regolito + sedimentos) de su interés. Obviamente si el sustrato es inestable sus obras pueden devenir en tragedias (y así ocurre a menudo), si no se llevan a cabo con los datos apropiados en las manos. Se trata pues de grandes columnas de suelos que pueden alcanzar decenas de metros de espesor.

Por su parte los edafólogos nos encontramos interesados en la física de suelos de los dos metros superficiales por diversas razones, como evitar la compactación del suelo por maquinaria pesada, el impacto de gotas de lluvia (sellado del suelo), etc. utilizando instrumental como por ejemplo el archiconocido penetrometro. Mi formación profesional en estos temas también deja mucho que desear, por desgracia.  La compactación del suelo y subsuelo resultan ser de gran importancia en materia de productividad agraria y lo que en su día denominamos fertilidad física, aunque también del manejo de suelos y su maquinaria pesada (como por ejemplo los tractores). Empero ya hemos hablado de estos temas, por lo que no nos repetiremos una vez más. En la práctica se aplica la denominada física de suelos para ciertos fines, mientras que la mecánica de suelos para otros. No obstante, desde el punto de vista teórico, lógicamente la mecánica es parte de la física aquí que…….

Términos como: Límites de Atterberg, Índices relativos a la resistencia del suelo, Índice de liquidez, Densidad relativa, Expansividad de los suelos, etc. son algunos entre otros muchos vocablos en la frontera entre la física y la mecánica, en el sentido que hemos mentado arriba. No olvidemos recordar que un factor importante a la hora de compactarse un suelo, además de su textura/ granulometría es la más fluctuante humedad, ya que depende de varias variables, como la meteorología, que cambia de un día para otro.

Sin embargo, también en la frontera entre una y otra se encuentra la traficabilidad de los suelos, que tanto interesaba al ejército de EE.UU. (y por supuesto a otros). Es obvio que cualquier movimiento de  vehículos y aun de personas, puede ser dificultoso e incluso imposible/impracticable en ciertos tipos de suelos, especialmente si se encuentran húmedos, como los que son muy ricos en arcilla (por ejemplo, los Vertisoles) tras lluvias generosas.  Imagínense cuando un ejército pretende moverse con sus carros blindados, camiones, artillería, etc., y se adentra en terrenos de “arenas movedizas”, por ejemplo. ¡Desastre total!

Y de sobre ese tema versa la noticia de hoy. La NASA y Fuerzas Aéreas Norteamericanas, unen sus fuerzas para utilizar la información satelital de un sensor que mide la humedad del suelo, pudiendo producirse mapas de traficabilidad (obviamente añadiendo otras muchas fuentes de información) cada pocos días e incluso saber las condiciones del terreno en tiempo real. Obviamente, estos mapas e información acerca de la calidad y fiabilidad de los nuevos productos de traficabilidad superan con creces aquellos intentos que se realizaban en las décadas de los años 50 y 60 del siglo XX. No obstante, debido a mi ignorancia, no vislumbro meridianamente, como un sensor solo estime la humedad de los 5 cm superficiales del suelo aporte información de sumo interés. Intuyo algo pero, también se me escapa mucho. Eso sí, seguro, esta vez, que todo es fruto de mi ignorancia.  ¡Mil perdones!.

Os dejo pues con la noticia traducida del suajili al español-castellano, la información de lo que aporta el sensor en estos y otros ámbitos, como las investigaciones acerca del cambio climático, y otro material relacionado especialmente con la física y la mecánica de suelos. Mis conocimientos no dan más de sí. Debe pues entérese este post como una introducción al tema para que los lectores interesados puedan seguir indagando.

Juan José Ibáñez

Continúa…….

Un satélite de la NASA estudiará la humedad del suelo de la Tierra

8 de enero de 2014: Un nuevo satélite de la NASA, que estudiará la capa superior del suelo de la Tierra para medir el agua que yace oculta, y que tiene influencia sobre las condiciones del tiempo y el clima, está en sus etapas finales de preparación ya que será lanzado el 29 de enero, al amanecer, desde California.

La misión llamada “Instrumento Activo – Pasivo para la Detección de la Humedad del Suelo” (Soil Moisture Active Passiveo SMAP, por su acrónimo en idioma inglés) registrará el pulso de una medición clave del agua de nuestro planeta: cómo el agua dulce experimenta ciclos sobre las superficies terrestres bajo la forma de humedad en el suelo. La misión producirá los mapas globales más exactos y de más alta resolución que jamás se han obtenido desde el espacio. Dichos mapas mostrarán la humedad presente en la capa de los suelos de la Tierra hasta una profundidad de 5 centímetros (2 pulgadas). También detectará y confeccionará mapas en el caso de que el suelo esté congelado o descongelado. Esta información será utilizada para mejorar los conocimientos de los científicos sobre los procesos que relacionan los ciclos del agua, de la energía y del carbono en la Tierra.

La próxima misión de la NASA destinada a estudiar la Tierra es un instrumento generador de mapas de la humedad del suelo conocido como SMAP (Instrumento Activo – Pasivo para la Detección de la Humedad del Suelo, en idioma español, o Soil Moisture Active Passive o SMAP, por su acrónimo en idioma inglés). Los datos proporcionados por el SMAP serán utilizados para mejorar el conocimiento de los procesos que vinculan los ciclos del agua, la energía y el carbono, y también para aumentar la capacidad de los modelos para predecir las condiciones meteorológicas y el clima, que incluyen los avances en la capacidad para predecir inundaciones y monitorizar sequías.

“Con información provista por el SMAP, científicos y responsables de la toma de decisiones sobre el tema en todo el mundo estarán mejor equipados para comprender de qué manera la Tierra funciona como un sistema y cómo la humedad del suelo tiene un impacto sobre innumerables sucesos vinculados con los seres humanos, desde las inundaciones y las sequías hasta los pronósticos meteorológicos y el rendimiento de las cosechas”, dijo Christine Bonniksen, quien ocupa un cargo ejecutivo en el programa SMAP, que pertenece a la División de Ciencias de la Tierra (Earth Science Division, en idioma inglés), del Directorio de Misiones Científicas, en las oficinas centrales de la NASA, ubicadas en Washington. “Las mediciones de la humedad del suelo en el mundo que llevará a cabo el SMAP harán posible mejorar nuestros conocimientos respecto del clima en la Tierra”.

Globalmente, el volumen de la humedad del suelo varía de entre un tres y un cinco por ciento, en las zonas desiertas y áridas, a entre un 40 y un 50 por ciento, en los suelos saturados. En general, la cantidad depende de factores tales como los patrones de precipitación, la topografía, la vegetación y la composición del suelo. No existen sensores suficientes en tierra como para confeccionar mapas de la variabilidad en la humedad del suelo global al nivel de detalle que necesitan los científicos y los responsables de la toma de decisiones sobre el tema. Desde el espacio, el SMAP producirá mapas globales con 10 kilómetros (6 millas) de resolución cada dos o tres días.

Los investigadores necesitan medir con más precisión la humedad del suelo y su estado de hielo y de deshielo por numerosas razones. Las plantas y los cultivos toman agua del suelo a través de sus raíces para crecer. Si la humedad del suelo es inadecuada, las plantas tienen dificultades para crecer, lo cual, con el tiempo, puede ocasionar bajos rendimientos de las cosechas. Además, la energía del Sol evapora la humedad del suelo, de este modo enfría la temperatura de la superficie y también aumenta la humedad en la atmósfera, facilitando así la pronta formación de nubes y las precipitaciones. De este modo, la humedad del suelo tiene efectos significativos tanto para los fenómenos meteorológicos regionales a corto plazo como para el clima global a largo plazo.

En verano, las plantas de las regiones boreales de la Tierra (los bosques ubicados en altas latitudes del norte de la Tierra) toman dióxido de carbono del aire y lo utilizan para crecer, pero quedan latentes durante el período helado del invierno. Si todo continúa como hasta ahora, cuanto más largo sea el período de crecimiento, más carbono incorporarán las plantas y más efectivos serán los bosques que quitan el dióxido de carbono del aire. Dado que el comienzo del período de crecimiento está marcado por períodos de deshielo y de re-congelamiento del agua en el suelo, la confección de mapas del estado de congelamiento/descongelamiento del suelo por medio del instrumento SMAP ayudará a los científicos a precisar con mayor exactitud cuánta cantidad de carbono extraen (o “limpian”) las plantas de la atmósfera cada año. Esta información permitirá realizar mejores cálculos de la acumulación de carbono en la atmósfera y, por consiguiente, mejorar las valoraciones vinculadas con el futuro calentamiento global.

La información proporcionada por el SMAP brindará seguridad en las proyecciones sobre cómo responderá el ciclo del agua en la Tierra a los cambios climáticos.

NASA soil data joins the Air Force

Datos del suelo de la NASA se unen a las Fuerzas Aéreas
by Carol Rasmussen NASA Earth News; Pasadena CA (JPL) Nov 20, 2019

Getting stuck on a muddy road is a hassle for anyone, but for the U.S. Army it could be far more serious – a matter of life and death in some parts of the world. That’s one of the reasons the U.S. Air Force HQ 557th Weather Wing is now using data about soil moisture from a NASA satellite in the weather forecasts, warnings and advisories that it issues for the Army and the Air Force.

NASA’s Soil Moisture Active Passive (SMAP) spacecraft, launched in 2015 and managed by NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, California, measures the amount of water in the top two inches (5 centimeters) of soil. Near-real-time SMAP data began flowing into Air Force computers on Nov. 19 to be used within the modeling environment powered by NASA’s Land Information System (LIS). This implementation will be the first instance of assimilating SMAP data in an operational, near-real-time environment in the world.

Quedarse atrapado en un camino embarrado es una molestia para cualquiera, pero para el Ejército de los EE. UU., podría ser mucho más grave, una cuestión de vida o muerte en algunas partes del mundo. Esa es una de las razones por las cuales el ala meteorológica HQ 557th de la Fuerza Aérea de los EE. UU. Ahora está utilizando datos sobre la humedad del suelo de un satélite de la NASA en los pronósticos, advertencias y avisos meteorológicos que emite para el Ejército y la Fuerza Aérea.

 La nave espacial Soil Moisture Active Passive (SMAP) de la NASA, lanzada en 2015 y gestionada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, mide la cantidad de agua en las dos pulgadas superiores (5 centímetros) del suelo. Los datos SMAP casi en tiempo real comenzaron a fluir a las computadoras de la Fuerza Aérea el 19 de noviembre para ser utilizados dentro del entorno de modelado impulsado por el Sistema de Información Terrestre (LIS) de la NASA. Esta implementación será la primera instancia de asimilación de datos SMAP en un entorno operativo, casi en tiempo real, en el mundo.

Besides dictating how muddy or dry the land surface is, soil moisture is also a key weather-maker: It evaporates into water vapor, rises and condenses into clouds. “The forecasting model output is going to be different depending on whether soil is dry or moist,” said Frank Ruggiero, the lead engineer for USAF’s Numerical Weather Modeling program, run by Hanscom Air Force Base in Lexington, Massachusetts. “Sometimes those differences can significantly affect the overall forecast.”

In 2005, the Air Force’s 557th Weather Wing at Offutt Air Force Base near Omaha, Nebraska, was looking to replace its existing Land Information System. That year, they partnered with NASA’s Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, to collaborate on the development of the LIS, a software framework that integrates satellite and ground-based data using advanced mathematical techniques to improve performance of weather and climate computer models.

“The initial idea was to use NASA’s state-of-the-art modeling system to move new research findings and data sources into Air Force operations more rapidly,” said Goddard’s Sujay Kumar, who, with Christa Peters-Lidard, is the technical lead for transitioning the LIS to the Air Force. “That kick-started a 15-year relationship with the Air Force.”

The NASA-Air Force LIS team began researching the feasibility of adding SMAP data to the Land Information System even before the satellite was launched. The Air Force forecasting tools were already using soil moisture data from older satellites, Kumar said. “But once we had SMAP data and conducted several studies to look at the quality of it, we were pleased to find that its high information content was likely to improve the accuracy of the soil moisture characterization in the Air Force systems,” Kumar added.

Además de dictar cuán lodoso o seco es la superficie de la tierra, la humedad del suelo también es un factor clave para el clima: se evapora en vapor de agua, se eleva y se condensa en nubes. “La producción del modelo de pronóstico va a ser diferente dependiendo de si el suelo está seco o húmedo“, dijo Frank Ruggiero, ingeniero principal del programa de Modelización Numérica del Clima de la USAF, dirigido por la Base de la Fuerza Aérea Hanscom en Lexington, Massachusetts. “Algunas veces esas diferencias pueden afectar significativamente el pronóstico general”.

En 2005, el 557º ala meteorológica de la Fuerza Aérea en la Base Offutt de la Fuerza Aérea cerca de Omaha, Nebraska, estaba buscando reemplazar su Sistema de Información Terrestre existente. Ese año, se asociaron con el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, para colaborar en el desarrollo del LIS, un marco de software que integra datos satelitales y terrestres utilizando técnicas matemáticas avanzadas para mejorar el rendimiento de los modelos informáticos meteorológicos y climáticos.

La idea inicial era utilizar el sistema de modelado de vanguardia de la NASA para mover los nuevos hallazgos de investigación y fuentes de datos a las operaciones de la Fuerza Aérea más rápidamente”, dijo Sujay Kumar de Goddard, quien, con Christa Peters-Lidard, es el líder técnico, por hacer la transición del LIS a la Fuerza Aérea. “Eso inició una relación de 15 años con la Fuerza Aérea”.

El equipo LIS de la Fuerza Aérea de la NASA comenzó a investigar la viabilidad de agregar datos SMAP al Sistema de Información Terrestre incluso antes de que se lanzara el satélite. Las herramientas de pronóstico de la Fuerza Aérea ya estaban utilizando datos de humedad del suelo de satélites más antiguos, dijo Kumar. “Pero una vez que obtuvimos los datos SMAP y realizamos varios estudios para analizar su calidad, nos complació descubrir que su alto contenido de información probablemente mejoraría la precisión de la caracterización de la humedad del suelo en los sistemas de la Fuerza Aérea“, agregó Kumar.

Military Weather Forecasts Are Different
The Army and Air Force have specific information needs that civilian weather forecasts don’t address. “We tend to be very focused on weather impacts, and some are unique compared to impacts for civilians,” Ruggiero said.

“You, as a regular person, might want to know if it’s mostly sunny or mostly cloudy so you’ll know if it’s a good beach day. But clouds affect the signal of a lot of the instrumentation we use, so we need detailed, 3D cloud depiction to know how much our signal is going to be affected.”

That doesn’t mean, however, that the military has to build a weather forecasting model from scratch. Instead, it enhances a civilian weather model – the Unified Model, developed by the United Kingdom’s Met Office – to create a system that can produce the tailored forecasts its users need.

The Air Force is a partner of the Met Office and about 10 other weather agencies that utilize and adapt the Unified Model. It has been using the model – considered one of the best in the world – as the basis for its own primary forecasting model since 2015. Because other U.S. coalition partners, including the U.K., Australia and South Korea, also use it, the Air Force is assured that in joint actions, the partners operate with the same basic weather assumptions.

Los pronósticos del tiempo militar son diferentes

El Ejército y la Fuerza Aérea tienen necesidades de información específicas que los pronósticos del clima civil no abordan. “Tendemos a estar muy centrados en los impactos climáticos, y algunos son únicos en comparación con los impactos para los civiles“, dijo Ruggiero.

“Usted, como una persona normal, puede querer saber si está mayormente soleado o mayormente nublado para saber si es un buen día de playa. Pero las nubes afectan la señal de muchos de los instrumentos que utilizamos, por lo que necesitamos detalles, Representación de la nube en 3D para saber cuánto va a verse afectada nuestra señal”.

Sin embargo, eso no significa que los militares tengan que construir un modelo de pronóstico del tiempo desde cero. En cambio, mejora un modelo de clima civil, el Modelo Unificado, desarrollado por la Oficina Meteorológica del Reino Unido, para crear un sistema que pueda producir los pronósticos personalizados que necesitan sus usuarios.

La Fuerza Aérea es socia de la Oficina Meteorológica y de otras 10 agencias meteorológicas que utilizan y adaptan el Modelo Unificado. Ha estado utilizando el modelo, considerado uno de los mejores del mundo, como base para su propio modelo de pronóstico primario desde 2015. Debido a que otros socios de la coalición de EE. UU., Incluidos el Reino Unido, Australia y Corea del Sur, también lo utilizan, la Fuerza Aérea Se asegura que en las acciones conjuntas, los socios operen con los mismos supuestos básicos del clima.

A Wide, and Widening, Value
Scientists in the Met Office also look at new capabilities created by the partners and can choose to adopt them into the Unified Model. Jerry Wegiel, a NASA Goddard support scientist stationed at Offutt Air Force Base is NASA Goddard’s lead liaison for the Unified Model partnership.

“The developers of the Unified Model are in the process of adopting [NASA's Land Information System] as a result of this multi-agency collaboration. It’s currently under validation and verification, but they’re going down the road of transferring this capability into their own operational suites in the future,” Wegiel said. “The Air Force is providing value back to the Unified Model partnership.”

Wegiel pointed out that the LIS has other users besides weather forecasters, among them, the U.S. Department of Agriculture. “The USDA was one of the very first adopters. Once a month they produce agricultural forecasts that are used in places like the Chicago Mercantile Exchange, and that affects U.S. policies on global agriculture sectors as we try to position U.S. commodities to remain world leaders on the competitive stage.” With users in a wide array of fields, including military and civilian weather forecasters worldwide, SMAP’s soil moisture data in the LIS are benefiting people around the globe.

Un valor amplio y creciente

Los científicos de la Met Office también analizan las nuevas capacidades creadas por los socios y pueden optar por adoptarlas en el Modelo Unificado. Jerry Wegiel, un científico de apoyo de Goddard de la NASA estacionado en la Base de la Fuerza Aérea Offutt es el principal enlace de la NASA Goddard para la asociación del Modelo Unificado.

“Los desarrolladores del Modelo Unificado están en el proceso de adoptar [el Sistema de Información Terrestre de la NASA] como resultado de esta colaboración de múltiples agencias. Actualmente está bajo validación y verificación, pero están en el camino de transferir esta capacidad a su propias suites operativas en el futuro “, dijo Wegiel. “La Fuerza Aérea está devolviendo valor a la asociación del Modelo Unificado”.

Wegiel señaló que el LIS tiene otros usuarios además de los meteorólogos, entre ellos, el Departamento de Agricultura de los EE. UU. “El USDA fue uno de los primeros en adoptar. Una vez al mes producen pronósticos agrícolas que se utilizan en lugares como la Bolsa Mercantil de Chicago, y eso afecta las políticas estadounidenses en los sectores agrícolas globales a medida que intentamos posicionar las materias primas estadounidenses para seguir siendo líderes mundiales en la etapa competitiva “. Con usuarios en una amplia gama de campos, incluidos los meteorólogos militares y civiles de todo el mundo, los datos de humedad del suelo de SMAP en el LIS están beneficiando a personas de todo el mundo.

También se implementó el prototipo de generación de mapas de traficabilidad a partir de imágenes ópticas y de radar. De todas las capas y componentes necesarios para determinar mapas de traficabilidad se incidió especialmente

en la actualización automática de los mapas de cubiertas del suelo que es pueden derivar a partir de la cartografía multinational geospatial coproduction program (MGCP) y en el análisis del modelo hidrogeológico (que tiene en cuenta las propiedades del suelo y la meteorología para determinar el contenido de agua del suelo). La zona de estudio fue la área de Granollers y se usaron imágenes Pleiades (pancromático de 0,5 m y multiespectral de 2 m) y TerraSAR-X SpotLight (1 m).

Traficabilidad del Suelo

Publicado en 20/06/2018 por amer.oudeh (meteoblue)

El meteograma Traficabilidad del Suelo: otra innovación de meteoblue para agricultura y construcción.

El meteograma Traficabilidad del Suelo muestra la capacidad del suelo para soportar vehículos en movimiento en función del desarrollo del contenido de agua en la capa superior del suelo (0-10 cm). El desarrollo de la Traficabilidad del Suelo es representada en un gráfico por una línea (negra) que define 3 condiciones de traficabilidad: buena (verde), restringida (amarillo) y insuficiente (rojo). El desarrollo de traficabilidad del suelo se calcula para cuatro tipos de suelo. Arena, Arcilla Lamacenta, Lodo y Arcilla, cada uno de los cuales tiene una capacidad de retención de agua diferente y reacciona de manera diferente a las condiciones climáticas.

El cálculo usa información de la cantidad de precipitación, las horas de sol, la capacidad de retención de agua específica del suelo y otras, por el año pasado y la previsión de 7 días.

Las condiciones actuales en los terrenos pueden cambiar significativamente dependiendo de las diferencias espaciales, el tipo de cultivo del suelo, la cobertura de la tierra, el crecimiento de las plantas, el riego y otros factores. La presentación de la traficabilidad del suelo muestra principalmente las diferencias en los cambios oportunos en diferentes suelos y ayuda en la planificación del trabajo de campo, especialmente durante las fases de trabajo críticas como preparación del suelo, tratamientos de protección de cultivos y cosecha, así como para fines de construcción.

FAO

Calidades de la tierra relacionadas con el manejo y los insumos Las calidades citadas se pueden referir al uso agrícola, a la producción animal o a la forestal

Factores del terreno que afectan la mecanización (traficabilidad); Factores del terreno que afectan la construcción y mantenimiento de caminos de acceso (accesibilidad) Tamaño de las unidades potenciales de manejo (p. ej. bloques de bosques, fincas, campos) Ubicación en relación a los mercados y al abastecimiento de insumos.

USDA (traficabilidad)

Mecánica de Suelos (Wikipedia) Geotecnia, Ingenieros Civiles. Es muy completo desde el punto de vista ingenieril.

Los ingenieros geotécnicos clasifican los tipos de partículas del suelo en función de varios experimentos (secado, paso por tamizes y moldeado). Estos experimentos aportan la información necesaria sobre las características de los granos del suelo que los componen. Hay que decir que la clasificación de los tipos de granos presentes en el suelo no aporta información sobre la “estructura” o “fábrica” del suelo, condiciones que describen la compacidad de las partículas y el patrón en la disposición de las partículas en una zona de carga tanto como el tamaño del poro o la distribución de fluido en los poros. Los ingenieros geológicos también clasifican el suelo en función de su génesis o su historial de estratificación. La clasificación más común es la S.U.C.S.

Un estudio de mecánica de suelos nos debe llevar a obtener un conjunto de datos que nos permita tener una mejor idea acerca de las características que presenta el suelo donde vamos a construir. Hablando de esas características lo que un ingeniero civil o el proyectista requiere son las propiedades físicas del subsuelo, para esto se deben de tomar muestras del suelo las cuales serán llevadas a un laboratorio donde una persona preparada en el tema nos reportara los datos que necesitamos. Existen dos tipos de sondeos los preliminares y los definitivos.

Pruebas índice en los suelos parcialmente saturados, saturados y secos Contenido de humedad W%=W_W/W_S *100 Relación de vacíos e=V_V/V_S Porosidad n%=V_V/V_M *100 Peso específico o volumétrico γ=W/V Grado de saturación Gw%=V_W/V_V *100 Densidad de sólidos Ss=W_S/(V_S γ_W )

Clasificación de los granos del suelo

En Estados Unidos y otros países se usa el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (Unified Soil Classification System o USCS). En Reino Unido se emplea la Norma British Standard BS5390 y también es muy conocida la clasificación del suelo de la AASHTO. En España se usa la clasificación del PG-3 para obras de carreteras.

Véase también

Ingeniería geotécnica

Ingeniería civil

Universidad Nacional De Colombia. Mecánica de los suelos (2002). .

  1. Universidad de Wisconsin. «Propiedades de los suelos en la ingeniería».
  2. Junta de Andalucía. «Instrucción para el diseño de firmes para carreteras en Andalucía».

Desde el punto de vista de la ingeniería, suelo es el sustrato físico sobre el que se realizan las obras, del que importan las propiedades físico-químicas, especialmente las propiedades mecánicas. Desde el punto de vista ingenieril se diferencia del término roca al considerarse específicamente bajo este término un sustrato formado por elementos que pueden ser separados sin un aporte significativamente alto de energía.

Se considera el suelo como un sistema multifase formado por:

  • sólidos, que constituyen el esqueleto de la composición del suelo
  • fase líquida (generalmente agua)
  • fase gaseosa (generalmente aire) que ocupan los intersticios entre los sólidos.

Pueden distinguirse tres grupos de parámetros que permiten definir el comportamiento del suelo ante la obra que en él incide:

  • los parámetros de identificación
  • los parámetros de estado
  • los parámetros estrictamente geomecánicos.

Entre los parámetros de identificación son los más significativos la granulometría (distribución de los tamaños de grano que constituyen el agregado) y la plasticidad (la variación de consistencia del agregado en función del contenido en agua). El tamaño de las partículas va desde los tamaños granulares conocidos como gravas y arenas, hasta los finos como la arcilla y el limo. Las variaciones en la consistencia del suelo en función del contenido en agua diferencian también las mencionadas clases granulométricas principales.

Los parámetros de estado fundamentales son la humedad (contenido en agua del agregado), y la densidad, referida al grado de compacidad que muestren las partículas constituyentes.

En función de la variación de los parámetros de identificación y de los parámetros de estado varía el comportamiento geomecánico del suelo, definiéndose un segundo orden de parámetros tales como la resistencia al esfuerzo cortante, la deformabilidad o la permeabilidad.

La composición química y/o mineralógica de la fase sólida también influye en el comportamiento del suelo, si bien dicha influencia se manifiesta esencialmente en suelos de grano muy fino (arcillas). De la composición depende la capacidad de retención del agua y la estabilidad del volumen, presentando los mayores problemas los minerales arcillosos. Estos son filosilicatos hidrófilos capaces de retener grandes cantidades de agua por adsorción, lo que provoca su expansión, desestabilizando las obras si no se realiza una cimentación apropiada. También son problemáticos los sustratos colapsables y los suelos solubles.

De manera genérica, es usual hablar de movimiento de suelos incluyendo en el concepto el trabajo con materiales, como rocas y otros, que sobrepasan la definición formal

Etc….

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Un Ciudad Milenaria Bajo el Suelo de la Catinga del tamaño de las Islas Británicas (230.000 kilómetros cuadrados)

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Fuente: Colaje Imágenes Google.

Personalmente no soy un estudioso en lo que concierne al análisis de los insectos sociales. Sin embargo, hemos editados numerosos post sobre las increibles y continuas sorpresas que nos deparan las sociedades y estructuras creadas por las hormigas y termitas que habitan bajo el suelo, como podréis comprobar en nuestra categoría biología y ecología del suelo. A la hora de escribir este post, un  nuevo estudio ha sido publicitado debido a su sorprendente contenido a este respecto, aunque no tanto como aparece en los medios de comunicación de masas.  Ya hablamos de las asombrosas extensiones que pueden desarrollar sus estructuras subterráneas la siguiente entrega: Las Hormigas y su Sorprendente Globalización Territorial y Social. No obstante la nota de prensa de hoy corrige en parte lo redactado entonces, cuando, “al parecer” se descubrió por primera vez “algo semejante”. El Título de la presente entradilla ya habla por sí solo, pero el contenido resulta ser aún más sorprendente  para los expertos en ciencias del suelo. Al margen de la extensión, las noticias que os muestro abajo, en español-castellano, dan cuenta del volumen del suelo que han removido en la Caatinga brasileña. ¡Impresionante!. Obviamente se trata de un tipo de macroporsidad (más bien un ahuecamiento del solum, que no estimamos, pero que debiera serlo, de disponer de la instrumentación y medios necesarios.

Os muestro dos notas de prensa distintas. La primera me parece más acertada que la segunda y en parte la contradice, ya que esas estructuras espaciales, en parte aéreas y en parte subterráneas, no son tan regulares como pudiera aparecer. Empero lo más importante es el mecanismo empleado por estos bichitos en tal magna ingeniería, mediante procesos de auto-organización típicos de los sistemas no lineales. Os aconsejo pues que leáis las dos, aunque a la vez, en lo que respecta a los patrones espaciales, deis más crédito a la primera que a la última. Tan solo  me gustaría conocer un dato que, lógicamente, la ciencia aun no puede responder: ¿Cuántos kilómetros de carreteras/pasillos bajo el suelo atesora este pequeño “hormiguero?. Posiblemente la respuesta pudiera ser más que todas las redes viales de Europa y Latinoamérica juntas.  Y como ambas notas de prensa se encuentran bien redactadas en nuestro idioma, me paro aquí para que las leáis atentamente. Increíble. Lección de sustentabilidad, así como de lograr alcanzarla en medios hostiles creando megápolis sustentables. En cambio con todo el talento que se nos presupone, los seres humanos somos incapaces de llevar a cabo obras de tal envergadura sin generar enormes destrozos en nuestro entorno.

Os dejo pues ya con las noticias y unos videos. Antes colocaba más material de videos en los post, empero ahora me inclino por las fotos, ya que aquellos suelen cambiar co  demasiada frecuencia de URL, y en poco tiempo dejan de poder visionarse en los enlaces añadidos a la hora de redactar estas entregas. Os dejo por tanto los enlaces al final de la primera nota de prensa.

Juan José Ibáñez

Continúa……

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La Textura del suelo: Cuando lo Observado en el Campo no Coincide con los Resultados del Laboratorio (Régulo León Arteta)

 A principios de los años setentas, los colegas Nery Genes y Cachón Ayora, realizaban la cartografía de los suelos aledaños a Chapingo. Este fue el inicio de  la entonces Sección de Génesis Morfología y Clasificación, de la Rama de Suelos del Colegio de Postgraduados de la Escuela Nacional de Agricultura, cuyo fundador fue el oxfordiando Dr. Heriberto Cuanalo de la Cerda.  Como sabemos en la descripción de perfiles se realiza la determinación al tacto, donde con la práctica se alcanza un alto grado de precisión. Inclusive para la Asociación de Cafetaleros de Colombia pragmáticamente,  “al tacto” es su método rutinario de determinación de textura. Tras la descripción de los perfiles, se toman muestras para su análisis en el laboratorio, donde entre otras, se determina la textura. El método clásico era el de Bouyoucos, usando como dispersante meta-silicato y oxalato de sodio y la lectura máxima a 2 horas, que en algún país de Sudamérica le llaman universal. Pero cuando los colegas comparaban ambos resultados, no coincidían y todas las texturas para el laboratorio eran francas o migajones como les llamamos en México. Pero según lo observado en el campo por los colegas la diversidad era mayor.

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Determinación de la Textura del Suelo en el Campo. Fuente: México Forestal

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