CELEBRAMOS PRESENTANDO EL LABORATORIO DE SUELOS

Aprovechando las celebraciones del Día Mundial del Medio Ambiente 2010 y el Día del Ingeniero la Escuela de Ingeniería Ambiental, en colaboración con la Escuela de Ingeniería Civil, de la Universidad Alas Peruanas - Filial Huancayo tiene el honor de presentar el equipamiento disponible en los recien inagurados Laboratorios de Suelos. Estos equipos están disponibles para apoyar las diversas labores de investigación sobre las propiedades fisicas, quimicas y biológicas del suelo realizadas por nuestros alumnos, en todos los niveles de educacion y de exigencia académica.

1. Balanzas
Quizas la mejor colección de la Facultad de Ingeniería es la referida a las balanzas, las cuales se ha podido juntar balanzas que pesan la insignificancia de un grano de suelo, (el menor valor q podemos medir es de 1 miligramo, 0.001 g) hasta bloques experimentales de concreto. Debemos recordar que la precisión es una característica de la ingeniería:

1.1 Balanza mecánica de 3 brazos con precision de 0.1 g y pesaje de hasta 2,610 g con la ayuda de sus pesas. Marca American Weight Systems.


1.2 Balanza electrónica portátil con precisión de 0.1 g y pesajes de hasta 200 g y marca OHAUS. Buena para labores que incluyen salidas al campo debido a su tamaño y funcionamiento con pilas AA.


1.3 Balanza electrónica portátil con precisión de 0.01 g y pesajes de hasta 200 g y marca OHAUS. La más utilizada en los laboratorios de nuestra universidad.


1.4 Balanza analítica de precisión. La balanza más sofisticada con la que contamos (en proceso de construcción de su soporte para su instalación permanente) para la preparación más precisa de soluciones y el pesaje de reactivos. Tiene una precisión de 0.001 g, pesaje de hasta 160 g y marca OHAUS.


1.5 Balanza electronica industrial. Tiene alta capacidad de pesaje de hasta 6 kg, con una precisión de 1 g y tambien es de la reconocida marca OHAUS en la serie EB. Esta orientada para aplicaciones más diversas y robustas de la labor industrial.


2. Hornos
Contamos con hornos de secado con diferente tipo de control de temperatura y con valores de hasta 250ºC. Estos hornos tambien pueden utilizarse para fines de esterilización, secado, tratamiento térmico, evaporación y otras diversas aplicaciones.

2.1 Horno con control digital de temperatura. Tiene una capacidad alta de contenido de muestras cerca de 2 pies cubicos. De fabricación nacional, marca LVA. Máxima temperatura de hasta 350ºC.


2.2 Horno con control mecánico de temperatura. Tiene una capacidad volumétrica moderada y dimensiones internas de 30 cm de ancho, 30 cm de alto y 30 profundidad. De fabricación americana, marca QuincyLab. Máxima temperatura de hasta 225ºC.


2.3 Recipientes para determinación de humedad. Contamos con los recipientes fabricados de aluminio de 1 mm de grosor con su respectiva tapa para la colecta adecuada de muestras de suelo en el campo, así como para su pesado y su utilización directa en el horno lo que reduce la posibilidad de perdidas de muestras de suelo o de humedad.


3. Medidores de temperatura
En la Escuela se cuenta con 3 tipos de sistemas de medición de temperatura:

3.1 Termómetro de alcohol. Habitualmente usado para mediciones ambientales y de bajas temperaturas sin una precisión ni una respuesta rápida muy exigente.

3.2 Termómetro digital. Para una respuesta rápida de los cambios de temperatura y una medición más precisa. Cuenta con con una varilla metálica en punta para realizar las mediciones hasta una profundidad de al menos 10 cm.

3.3 Termómetro de suelos. Similar diseño al digital pero para instalación permanente en el suelo, contando con una varilla metálica para introducir en el suelo hasta una profundidad de 10 cm.


3.4 Termocuplas. Para una mejor definición pueden ver:

Una termocupla se hace con dós alambres de distinto material unidos en un extremo (soldados generálmente). Al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño (efecto Seebeck) del orden de los milivolts el cual aumenta con la temperatura.

Contamos con dos tipos de termocuplas: las de tipo T, para bajas temperaturas de hasta 200 ºC (color azul y marron en la foto inferior) , y las de tipo K, para altas temperaturas de hasta 800ºC (color metálico en la foto inferior). Las termocuplas de tipo T son una combinación de alambres de Cobre y Niquel y las termocuplas K están hechas con Cromel (Cromo - Aluminio) y Alumel (Aluminio - Niquel).

Para un uso más sofisticado este sistema de termocuplas tambien incluye un adquisidor de datos, marca Data Taker, el cual tiene posibilidad de colectar y almacenar simultáneamente la información de hasta 6 termocuplas. Las cuales por ejemplo, pueden ser instaladas a diferentes profundidades del suelo o alturas sobre el suelo, y asi poder tener una mejor información sobre los cambios de temperatura en los cultivos o como maneja el suelo la transferencia de calor. Aqui pueden ver su uso durante un experimento para evaluar el efecto del fuego en la emisión del CO2 del suelo (ver figura 5)


4. Análisis de partículas
Otra evaluación util para entender mejor el rol de los suelos en los diferentes aspectos de la labor de la ingeniería es la determinación de las fracciones granulométricos del suelo y la distribución de particulas. Por ello, con la finalidad de facilitar la separación de solidos y soluciones acuosas disponemos de diferentes sistemas de separación y evaluación de las particulas presentes en el suelo, desde las más grandes hasta las más finas. De acuerdo al requerimiento se pueden adaptar a la filtración de muestras en seco o como pasta ya que son fabricados de material inoxidable.

4.1 Tamices. Para las fracciones mas gruesas del suelo contamos con las siguientes medidas de tamices: #10, #18, #20, #35, y #60.



4.2 Equipo para la determinación de textura. La textura nos permite determinar el porcentaje de arena, limo y arcilla presentes en los suelos. Basados en el método de Bouyoucous podemos realizar dicha labor. Este método consiste en la determinación de la densidad de la solucion suelo agua en diversos momentos y asi poder separar e identifcar cada fracción.

El equipo consta de lo siguiente:
- Probetas graduadas de alta precisión de 1 L (+/-5 mL).
- Equipo dispersor, marca Hamilton Beach (antes tambien pueden hacer su milkshake).
- Vaso metálico con deflectores internos.
- Solución dispersante de Hexametafosfato de sodio.
- Hidrómetro de Bouyoucous.


4.3 Equipo para la separación de particulas finas. Las particulas más finas tiene una gran fuerza de atracción que hace muy dificil su separación por medios simples sean físicos o químicos. Adicionalmente, a la textura algunos estudios requieren saber con mucho detalle la composición de la fracción más fina. Algunas de estas aplicaciones tienen que ver con la materia orgánica que adhiere fuertemente con las arcillas. Tambien sirve para el rompimiento de las paredes celulares de microorganismos.
Un método sofisticado para poder separar estas fracciones es mediante el uso de ondas electromagnéticas que logren "soltar" estos enlaces para su posterior separación y análisis para su cuantificación. El equipo consta de una punta de acero (ver imagen) donde se produce esta intensa emisión de energia que ademas puede ser regulada según el estudio. Nuestra filial cuenta con este equipo denominado Sonicator de marca Fisher Scientific el cual fue utilizado para estudiar las fracciones de la materia organica del suelo durante un proyecto auspiciado por el FINCYT.


5. Carbono en el suelo
Uno de los temas más actuales de investigación es el cambio climático, que es debido principalmente al incremento de CO2 en la atmósfera. Una de las preguntas menos entendidas es cual es el rol de los suelos en la dinámica del carbono global y asi mismo como los cambios ambientales pueden estar afectando este rol. Menos aún se sabe sobre los suelos andinos.
Uno de los equipos que determina la emisión de CO2 del suelo es de marca PPSystem, el cual permite determinar el flujo de CO2 del suelo hacia la atmósfera mediante la determinación de la gradiente de concentración de CO2 en relación al incremento de tiempo.


Tambien vale indicar que gracias al proyecto del FINCYT donde participaron docentes y una alumna de nuestra escuela se aprendió sobre diversas metodologías para la evaluación del carbono en el suelo y la determinación de diversas propiedades relacionadas como la biomasa microbiana o metodos alternos de la determinacion de la emisión de CO2 del suelo, como es el metodo de la incubación de NaOH usado por los alumnos de Ecologia II.

6. Otras propiedades del suelo
El suelo es un sistema complejo donde interactuan los componentes físicos, quimicos y biológicos. Son 5 los factores principales que influyen en las propiedades actuales de un suelo: clima, el tiempo de formación, el material parental de origen y los microorganismos. Por ello es necesario considerar diversas propiedades del suelo para poder tener un entendimiento cercano a la complejidad que todos los componentes e interacciones representan.

6.1 pH y Conductividad del suelo. El pH es una de las propiedades mas influyentes en el suelo tanto para su funcionamiento como para la disponibilidad de nutrientes y su reacción frente a diversos contaminantes. De similar modo la conductividad del suelo nos orienta. Para ello utilizamos el multiparámetro de marca Hanna el cual nos brinda simultáneamente el pH, la conductividad eléctrica, y para otras aplicaciones, los solidos totales disueltos (TDS).


En ese sentido, también debemos recordar para una correcta medición del pH, la necesidad de utilizar los vasos de plástico para evitar inteferencias de los materiales de vidrio.



6.2 Límite líquido. Esta propiedad de nos permite determinar la humedad a la cual el suelo se halla en el límite entre los estados líquido y plástico. Esto se realiza mediante la cazuela de Casagrande, fabricada en Colombia por Tamiequipos Ltda y que cumple la norma ASTM 4138.


6.3 Densidad de campo. Se cuenta con el cono de arena. Este ensayo permite obtener la densidad de terreno y así verificar los resultados obtenidos en faenas de compactación de suelos, en las que existen especificaciones en cuanto a la humedad y la densidad.



6.4 Consistencia de concreto. Mediante el cono de Abrams se realiza la prueba de la consistencia ("fluidez" del hormigón). Esto consiste en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con 25 golpes de varilla – pisón y, luego de retirar el molde, medir el asentamiento que experimenta la masa de hormigón colocada en su interior. Esta medición se complementa con la observación de la forma de derrumbamiento del cono de hormigón mediante golpes laterales con la varilla – pisón.

7. Prensas
Un equipo clave para la fabricación óptima de materiales de construccion es la prensa. Nuestra escuela cuenta con dos sistemas de prensas.

7.1 Prensa digital de concreto. Para realizar pruebas de compactación, resistencia, dureza y entre otros. Fabricado en Colombia por Tamiequipos Ltda. que cumple la norma ASTM-C-39 NTC 673. Este equipo con un panel digital para su control.

7.2 Moldes para cilindros de concreto. Se suministra con una placa, base y tapa. Se puede sacar muestras de · 15 x 30.

7.3 Prensa digital para CBR (California Bearing Ratio). El ensayo CBR (ensayo de Relación de Soporte de California), mide la resistencia al corte de un suelo bajo condiciones de humedad y densidad controladas. Este ensayo permite determinar la resistencia de un suelo que está sometido a esfuerzos cortantes, además evaluar la calidad relativa del suelo para subrasante, sub-base y base de pavimentos.

7.4 Molde de concreto para CBR. Molde especialmente diseñado para su funcionamiento con la prensa digital para determinación de CBR.

8. Otros equipos complementarios
Para diversas labores son necesarios equipos complementarios que ayuden a realizar las labores de investigación.

8.1 Refrigeradora. Esta es exclusiva para el almacenamiento de muestras de suelo. Recordar la necesidad de tener las muestras almacenadas a bajas temperaturas especialmente para la realización de análisis relacionados al componente biológico.

8.2 Módulos para experimentos. Son los ambientes acondicionados para poder instalar los diversos experimentos asi como poder realizar labores de investigación, almacenamiento de muestras de suelos, reactivos y equipos. También se cuenta con abundante material de vidrio de laboratorio para la realizacion de los experimentos.

9. Algunos experimentos en ejecución
Durante el curso de Ecologia II los alumnos se encargan de realizar la manipulación de diversas variables ambientales para poder evaluar de manera cuantitativa sus efectos sobre el crecimiento de las plantas o la dinámica de elementos en el suelo.

9.1 Temperatura y alteraciones en las plantas. Los pronósticos más serios sugieren un incremento de temperatura de cerca 2 grados para los próximos 100 años debido al calentamiento global. Por ello, este experimento evalua el efecto que tiene el efecto que tiene la temperatura, tanto un incremento como una reduccion, sobre el crecimiento de algunas especies típicas de la agricultura de la región.

9.2 Disponibilidad de luz. La contaminación del aire puede ocasionar cambios en la cantidad de luz que utilizan las plantas para realizar la fotosíntesis. Por ello, este experimento evalua el efecto que tiene la variación de la calidad y cantidad de luz solar en la actividad fotosintética de plantas de habas.

9.3 pH y crecimiento de las plantas. Las lluvias ácidas pueden promover severos cambios en el pH del suelo y esto a su vez disponibilizar o no disponer los nutrientes para su utilización por las plantas. Por ello, este proyecto evalua el efecto de la acidez del suelo en el crecimiento de la cebada.