El movimiento, retención, disponibilidad, y pérdida de agua en el suelo están controlados por gradientes energéticos. Las formas de energía implicadas son: energía potencial (en relación a la posición), cinética (en relación al movimiento) y eléctrica (en relación con las especies iónicas en disolución).
El potencial es la diferencia entre la energía del agua en el suelo y la del agua pura “libre” a la misma temperatura (el potencial del agua pura de referencia es cero, por lo cual la del agua en el suelo será negativa). Así, potencial (total) del agua es la 'cantidad de trabajo necesario por unidad de cantidad de agua pura que debe realizarse por fuerzas externas al sistema, para transferir reversible e isotérmicamente una cantidad infinitesimal de agua desde el estado de referencia al estado energético considerado'. Este gradiente energético o potencial determina la dirección y velocidad del movimiento del agua en el suelo.
El potencial del agua en el suelo se compone de potencial gravitacional, potencial de presión y potencial osmótico.

  • Potencial gravitacional. Es la parte de potencial del agua debida a la diferencia en cota del estado de referencia (agua pura) y la del agua en el suelo. Normalmente es positivo. La expresión matemática es:

image002.gif
donde g es la aceleración gravitatoria y h es la altura con respecto a la cota del estado de referencia (z0-zh).
  • Potencial de presión. Se subdivide en dos:

  • Potencial Matricial: Es la parte de potencial del agua causada por la atracción de las moléculas de agua y las partículas sólidas, representado fundamentalmente por los procesos de adsorción y capilaridad. Va a depender del tipo de material. Normalmente es negativo (suelos no saturados), aunque por debajo del nivel freático es cero.
  • Potencial neumático o presión de aire: Expresa la influencia de un exceso de presión de gas.

  • Potencial osmótico. Es la parte del potencial del agua debido a la presencia de solutos en solución. Pueden ser especies inorgánicas o componentes orgánicos. La atracción de moléculas de agua a especies iónicas reduce la energía del agua. El potencial energético del agua también va a estar condicionado por los procesos de adsorción iónica en las superficies de carga mineral (la incorporación de las moléculas de agua en la capa difusa externa conlleva un descenso en la energía del agua).

Osmotico.jpg


Al conjunto de fuerzas que retienen el agua del suelo se llama potencial de succión. Es igual al potencial matricial más el osmótico. Frente a él está el potencial gravitacional que tiene un signo positivo y tiende a desplazar el agua a capas cada vez más bajas.
El potencial (sea matricial o sea total) se puede relacionar con el contenido en agua o humedad del suelo.

Potencialsmall.JPG

La evolución potencial, y las curvas que lo representan, son distintas si se considera un proceso de humectación (aumento de la humedad) o de secado, debido a un fenómeno de histéresis.

Histeresis.jpg

Para un determinado contenido de humedad, cuando vamos desecando un suelo se necesita aplicar un potencial mayor que cuando este se va humedeciendo (por norma internacional, las medidas de humedad y retenciones se calculan siempre desecando las muestras de suelo, previamente humedecidas).