Clasificación del suelo

Los ingenieros geotécnicos clasifican los suelos según sus propiedades geotécnicas, en función de su uso como cimientos o materiales de construcción. Los sistemas modernos de clasificación geotécnica están diseñados para facilitar la transición de las observaciones de campo a las predicciones básicas de las propiedades y el comportamiento geotécnico del suelo.

El sistema de clasificación de suelos más común en Norteamérica es el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (USCS). El USCS cuenta con tres grupos principales: (1) suelos de grano grueso (p. ej., arenas y gravas ); (2) suelos de grano fino (p. ej., limos y arcillas ); y (3) suelos altamente orgánicos (conocidos como " turba "). El USCS subdivide aún más estas tres clases principales de suelos para mayor claridad. Distingue las arenas de las gravas por el tamaño del grano, clasificando algunas como "bien graduadas" y otras como "mal graduadas". Los limos y las arcillas se distinguen por sus límites de Atterberg , separándose así en suelos de "alta plasticidad" y de "baja plasticidad". Los suelos moderadamente orgánicos se consideran subdivisiones de los limos y las arcillas, y se distinguen de los suelos inorgánicos por los cambios en sus propiedades de plasticidad (y límites de Atterberg) durante el secado. El sistema europeo de clasificación de suelos (ISO 14688) es muy similar, diferenciándose principalmente en la codificación y en la adición de una clasificación de "plasticidad intermedia" para limos y arcillas, y en detalles menores.

Otros sistemas de clasificación de suelos para ingeniería en los Estados Unidos incluyen el Sistema de Clasificación de Suelos AASHTO , que clasifica los suelos y agregados en relación con su idoneidad para la construcción de pavimentos, y el sistema Burmister Modificado , que funciona de manera similar al USCS pero incluye más codificación para diversas propiedades del suelo. ^{[ 3 ]}

Una descripción geotécnica completa del suelo también incluirá otras propiedades, como el color, el contenido de humedad in situ, la resistencia in situ y un nivel de detalle mayor sobre las propiedades del material que el que proporciona el código USCS. El código USCS y la descripción de ingeniería adicional están estandarizados en la norma ASTM D 2487. ^{[ 4 ]}

En lo que respecta a los recursos del suelo, la experiencia ha demostrado que un enfoque de sistema natural para la clasificación , es decir, agrupar los suelos según sus propiedades intrínsecas ( morfología del suelo ), comportamiento o génesis , da como resultado clases que pueden interpretarse para diversos usos. Los distintos conceptos de pedogénesis y las diferencias en la importancia de las características morfológicas para los diversos usos del suelo pueden afectar el enfoque de clasificación. A pesar de estas diferencias, en un sistema bien estructurado, los criterios de clasificación agrupan conceptos similares, de modo que las interpretaciones no varían mucho. Esto contrasta con un enfoque de sistema técnico para la clasificación de suelos, donde estos se agrupan según su idoneidad para un uso específico y sus características edáficas .

Los enfoques de sistemas naturales para la clasificación de suelos, como el Sistema Francés de Referencia de Suelos (Référentiel pédologique français), se basan en la génesis presunta del suelo. Se han desarrollado sistemas, como la taxonomía de suelos del USDA y la Base de Referencia Mundial para los Recursos del Suelo , ^{[ 5 ] [ 6 ]} que utilizan criterios taxonómicos que involucran la morfología del suelo y pruebas de laboratorio para informar y refinar las clases jerárquicas . Otro enfoque es la clasificación numérica, también llamada ordenación , donde los individuos del suelo se agrupan mediante métodos estadísticos multivariados como el análisis de conglomerados . Esto produce agrupaciones naturales sin requerir ninguna inferencia sobre la génesis del suelo.

En el estudio de suelos , tal como se practica en los Estados Unidos, la clasificación de suelos generalmente implica criterios basados ​​en la morfología del suelo, además de las características desarrolladas durante su formación . Los criterios están diseñados para orientar las decisiones sobre el uso de la tierra y la gestión del suelo . Como se indicó, este es un sistema jerárquico que es un híbrido de criterios naturales y objetivos. La taxonomía de suelos del USDA proporciona los criterios básicos para diferenciar las unidades cartográficas de suelos. Esta es una revisión sustancial de la taxonomía de suelos del USDA de 1938, que era un sistema estrictamente natural. La clasificación del USDA fue desarrollada originalmente por Guy Donald Smith , director de las investigaciones de estudios de suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos . ^{[ 7 ]} Las unidades cartográficas de suelos basadas en la taxonomía de suelos se clasifican adicionalmente en clases según sistemas de clasificación técnica. Las clases de capacidad de la tierra , el suelo hídrico y las tierras agrícolas de primera calidad son algunos ejemplos.

La taxonomía de suelos del USDA clasifica los suelos en categorías jerárquicas, que incluyen órdenes, subórdenes, grandes grupos, subgrupos y familias. En Estados Unidos se reconocen doce órdenes de suelos, cada uno de los cuales refleja procesos y características de formación de suelos distintos, como el clima, la vegetación y la composición mineral. Según la Universidad de Idaho ^{[ 8 ]} , comprender estos órdenes ayuda a los científicos y gestores de tierras a predecir el comportamiento del suelo para la agricultura, la conservación y el desarrollo territorial. Los sistemas internacionales, incluido el sistema de clasificación de suelos canadiense, utilizan criterios similares con algunas variaciones para reflejar las condiciones locales y los avances en la investigación, lo que subraya la importancia de los métodos estandarizados para comparar suelos entre regiones.

Investigaciones recientes sobre suelos canadienses proponen la adición de un orden leptosólico (suelos poco profundos o sobre roca madre), complementando los órdenes de suelos existentes del USDA e internacionales, y destacando las variaciones regionales y el perfeccionamiento continuo de los sistemas de clasificación de suelos. ^{[ 9 ]}

La Unión Europea utiliza la Base de Referencia Mundial para los Recursos del Suelo (WRB), actualmente vigente la cuarta edición. ^{[ 5 ]} Según la primera edición de la WRB (1998), ^{[ 10 ]} el folleto "Suelos de la Unión Europea" ^{[ 11 ]} fue publicado por el antiguo Instituto de Medio Ambiente y Sostenibilidad (ahora: Unidad de Recursos Terrestres, Centro Europeo de Datos del Suelo/ESDAC).

Además de los sistemas científicos de clasificación de suelos, también existen sistemas vernáculos . Las taxonomías populares se han utilizado durante milenios, mientras que los sistemas con base científica son desarrollos relativamente recientes. ^{[ 12 ]} El conocimiento sobre la distribución espacial de los suelos ha aumentado drásticamente. SoilGrids es un sistema para el mapeo automatizado de suelos basado en modelos ajustados utilizando perfiles de suelo y datos de covariables ambientales. A escala global, proporciona mapas con  una resolución espacial de 1,00 a 0,25 km. ^{[ 13 ]} Si bien la sostenibilidad podría ser el objetivo final para la gestión de los recursos globales del suelo, estos nuevos desarrollos requieren que los suelos estudiados se clasifiquen y se les dé su propio nombre. ^{[ 14 ]}

La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (OSHA) exige la clasificación de suelos para proteger a los trabajadores de lesiones cuando trabajan en excavaciones y zanjas. OSHA utiliza tres clasificaciones de suelos más una para roca, basadas principalmente en la resistencia, pero también en otros factores que afectan la estabilidad de los taludes de corte: ^{[ 15 ]}

• Roca estable : materia mineral sólida natural que puede excavarse con paredes verticales y que permanece intacta mientras está expuesta.
• Tipo A : suelos plásticos cohesivos con una resistencia a la compresión no confinada superior a 1,5 toneladas por pie cuadrado (tsf) (144 kPa) y que cumplen otros requisitos (lo que induce una presión lateral del terreno de 25 psf por pie de profundidad ^{[ 16 ]} ).
• Tipo B : suelos cohesivos con resistencia a la compresión no confinada entre 0,5 tsf (48 kPa) y 1,5 tsf (144 kPa), o roca seca inestable, o suelos que de otro modo serían de tipo A (presión lateral del terreno de 45 psf por pie de profundidad ^{[ 16 ]} ).
• Tipo C : suelos granulares o suelos cohesivos con resistencia a la compresión no confinada inferior a 0,5 tsf (48 kPa) o cualquier suelo sumergido o con filtración libre o suelos con estratificación adversa (presión lateral de tierra de 80 psf por pie de profundidad ^{[ 16 ]} ).
• Tipo C60 : un subtipo de suelo tipo C, aunque no está reconocido oficialmente por OSHA como un tipo separado, induce una presión lateral de tierra de 60 psf por pie de profundidad ^{[ 17 ] [ 18 ].}

Cada una de las clasificaciones de suelo tiene implicaciones para la forma en que debe realizarse la excavación o las protecciones (taludes, apuntalamiento, protección, etc.) que deben proporcionarse para proteger a los trabajadores del derrumbe del talud excavado. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

La clasificación del suelo en trabajos de excavación es importante porque los diferentes tipos de suelo varían en su capacidad para soportar peso y evitar derrumbes. Según la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional ^{[ 21 ]} , la identificación adecuada de las condiciones del suelo ayuda a determinar los sistemas de protección necesarios para reducir el riesgo de fallas en la zanja y lesiones a los trabajadores. Múltiples factores, como el contenido de humedad, las vibraciones de la maquinaria cercana y la presencia de fisuras, pueden reducir la estabilidad del suelo y deben considerarse durante la evaluación del sitio. Estas clasificaciones basadas en la seguridad difieren de los sistemas de taxonomía científica del suelo, ya que están diseñadas principalmente para guiar las prácticas de construcción en lugar de estudiar la formación del suelo o las características ambientales.

• Buol, SW, Southard, RJ, Graham, RC y McDaniel, PA (2003). Génesis y clasificación de suelos, 5.ª edición. Iowa State Press - Blackwell, Ames, IA.
• Driessen, P., Deckers, J., Spaargaren, O. y Nachtergaele, F. (Eds.). (2001). Apuntes de conferencias sobre los principales suelos del mundo. Roma: FAO.
• W. Zech, P. Schad, G. Hintermaier-Erhard: Suelos del mundo. Springer, Berlín 2022. ISBN 978-3-540-30460-9
• Grupo de Trabajo WRB de la IUSS: Base de Referencia Mundial para los Recursos del Suelo, cuarta edición. Unión Internacional de Ciencias del Suelo, Viena, 2022. ISBN 979-8-9862451-1-9().
• P. Schad: Base de Referencia Mundial para los Recursos del Suelo - Su cuarta edición y su historia. En: Journal of Plant Nutrition and Soil Science 186, 2023, págs.  151–163. doi: 10.1002/jpln.202200417 ().

• Comité de Expertos en Estudios de Suelos de Agricultura Canadá. (1987). El sistema canadiense de clasificación de suelos (2.ª ed.). Ottawa: Centro de Publicaciones del Gobierno Canadiense.
• Avery, BW (1980). Clasificación de suelos para Inglaterra y Gales: categorías superiores. Cranfield, Inglaterra: Universidad de Cranfield, Centro de Estudios de Suelos e Investigación de Tierras/Instituto Nacional de Recursos del Suelo.
• Baize, D. y Girard, MC (Eds.). (1995). Référentiel pédologique 1995. París: Institut National de la Recherche Agronomique.
• Baize, D. y Girard, MC (Eds.). (1998). Una sólida base de referencia para los suelos: el "Référentiel Pédologique" (traducción al inglés de Hodgson JM, Eskenazi NR y Baize D. ed.). París: Institut National de la Recherche Agronomique.
• Baize, D. y Girard, MC (Eds.). (2008). Référentiel pédologique, troisième édition. Association française pour l'étude du sol (Afes). Versalles, Francia.
• Hewitt, AE (1992). Clasificación de suelos en Nueva Zelanda: legado y lecciones. Australian Journal of Soil Research, 30, 843–854.
• Hewitt, AE (2010). Clasificación de suelos de Nueva Zelanda, tercera edición. Manaaki Whenua - Landcare Research. Lincoln, Canterbury, Nueva Zelanda.
• Isbell, RF y el Comité Nacional de Suelos y Terrenos. (2016). Clasificación de suelos australianos, segunda edición. CSIRO. Clayton South, Victoria, Australia.
• Grupo de Trabajo sobre Clasificación de Suelos. (2018). Clasificación de suelos: un sistema natural y antropogénico para Sudáfrica, tercera edición. Consejo de Investigación Agrícola; Instituto de Suelo, Clima y Agua. Pretoria, Sudáfrica.
• Personal de Estudios de Suelos. (1999). Taxonomía de suelos: un sistema básico de clasificación de suelos para realizar e interpretar estudios de suelos (2.ª ed.). Washington, DC: Servicio de Conservación de Suelos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.

Los sistemas de clasificación técnica de suelos se centran en representar alguna característica o cualidad específica del suelo, en lugar de una clasificación pedogenética directa. Estas clasificaciones técnicas se desarrollan teniendo en cuenta aplicaciones específicas, como las relaciones suelo-agua, la evaluación de la calidad del terreno o la ingeniería geotécnica.

• Boorman, DB, Hollis, JM y Lilly, A. (1995). Hidrología de los tipos de suelo: una clasificación hidrológica de los suelos del Reino Unido (n.º 126): Instituto de Hidrología del Reino Unido.
• Klingebiel, AA, y Montgomery, PH (1961). Clasificación de la capacidad terrestre. Washington, DC: Oficina de Imprenta del Gobierno de los Estados Unidos.
• Sanchez, PA, Palm, CA, & Buol, SW (2003). Clasificación de la capacidad de fertilidad del suelo: una herramienta para ayudar a evaluar la calidad del suelo en los trópicos. Geoderma, 114(3–4), 157–185.
• Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales, 1985, D 2487–83, Clasificación de suelos para fines de ingeniería: Libro anual de normas ASTM. Vol. 04.08, pp 395–408.

• Baldwin, M., Kellogg, CE, & Thorp, J. (1938). Clasificación de suelos. En Suelos y hombres: Anuario de agricultura (págs.  979–1001). Washington, DC: Departamento de Agricultura de los Estados Unidos.
• Simonson, RW (1989). Aspectos históricos del estudio y la clasificación de suelos, con énfasis en los Estados Unidos, 1899–1970. Wageningen, NL: Centro Internacional de Referencia e Información de Suelos (ISRIC).

• Eswaran, H., Rice, T., Ahrens, R., & Stewart, BA (Eds.). (2002). Clasificación de suelos  : una referencia global. Boca Raton, Florida: CRC Press.
• Butler, BE (1980). Clasificación de suelos para estudios de suelos. Oxford: Oxford Science Publications. Science, 96,
• Cline, MG (1949). Principios básicos de la clasificación de suelos. Ciencia del suelo, 67(2), 81–91.
• Cline, MG (1963). Lógica del nuevo sistema de clasificación de suelos. Suelo 17–22.
• Webster, R. (1968). Objeciones fundamentales a la séptima aproximación. Journal of Soil Science, 19, 354–366.
• Terzaghi Karl (1924). Mecánica de suelos en la práctica de la ingeniería, Wiley-Interscience; 3.ª subedición (enero de 1996, ISBN 0-471-08658-4)
• Kevin Hart (1923) lo fundó.

• McBratney, AB, & de Gruijter, JJ (1992). Un enfoque continuo para la clasificación de suelos mediante k-medias difusas modificadas con extragrados. Journal of Soil Science, 43(1), 159–175.