E3 Física del Suelo Como Medio Poroso

Tópico

El suelo es un medio poroso compuesto por tres fases a la vez —sólida, líquida y gaseosa—, y son precisamente las propiedades hidráulicas de ese medio poroso las que determinan cómo se mueven, a través de él, el agua, el calor y los solutos disueltos.

La textura del suelo, es decir, la proporción de arena, de limo y de arcilla que lo componen, controla la distribución de tamaños de los poros del suelo, y es precisamente esa distribución de tamaños la que determina tanto la conductividad hidráulica saturada del suelo como su curva de retención de agua; la estructura del suelo, formada por sus agregados y sus macroporos, puede modificar profundamente estas mismas propiedades, sobre todo al crear caminos preferenciales por los que el agua fluye mucho más rápido que por el resto del suelo.

La curva de retención de agua describe la relación que existe entre el contenido volumétrico de agua del suelo y su potencial mátrico: cuando ese contenido de agua es alto, en un suelo húmedo, el potencial mátrico se acerca a cero y el agua drena con libertad; cuando ese contenido de agua es bajo, en un suelo seco, el potencial mátrico puede llegar hasta los menos mil quinientos kilopascales, el punto conocido como el marchitamiento permanente de las plantas, más allá del cual las raíces ya no logran extraer agua del suelo.

El modelo de van Genuchten es el ajuste empírico más usado para describir esta misma curva de retención, y sus parámetros propios dependen, igual que todo lo demás en este documento, de la textura particular de cada suelo.

La conductividad hidráulica no saturada, por su parte, cae dramáticamente a medida que el suelo se seca, siguiendo la relación de Mualem; es precisamente esa caída tan pronunciada la que hace que el agua se mueva cada vez con más dificultad dentro de un suelo que ya perdió buena parte de su humedad.

En la capa más superficial del suelo, entre los primeros veinte y cincuenta centímetros de profundidad, el calor y el vapor de agua se transportan de manera acoplada: el calor se mueve por conducción, siguiendo la ley de Fourier que ya se describió antes, y es precisamente la temperatura del suelo la que hace que ese vapor de agua se desplace, dentro del propio suelo, hacia las zonas más frías.

El comportamiento esperado de todo este sistema incluye una onda de calor que penetra en el suelo perdiendo amplitud de manera exponencial y retrasándose cada vez más a medida que avanza en profundidad, un comportamiento que queda caracterizado por la difusividad térmica propia de cada suelo. Así, desde las tres fases con las que arranca este documento hasta la onda de calor amortiguada con la que termina, pasando por la textura, la curva de retención y la conductividad hidráulica no saturada, la física del suelo como medio poroso hace que el agua, el calor y los solutos que se mueven bajo tierra queden gobernados, en última instancia, por la misma estructura porosa que define a cada suelo.

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