Practica 4. Determinación de la humedad, densidad real, densidad aparente y porosidad.

Remediación de suelos

M.C. Ana Victoria Martínez Ayala

Equipo:

Cruz Rodríguez Alexia Guadalupe García Picazo Francisco Javier Ibarra Sánchez Daniel Ramírez Rosillo Daniel

Fecha: 2 de Noviembre del 2015

Practica 4. Determinación de la humedad, densidad real, densidad aparente y porosidad.

1. Humedad (H)

Se trata de determinar la humedad de un suelo expresada en porcentaje de peso de suelo seco. Para ellos se pesa una muestra de suelo seco al aire (P), y a continuación se saca la muestra en estufa a temperatura de 105 °C, hasta un peso constante (P´). Así la humedad resulta:

% Humedad ( H )=(P−P ´ )P ´

∙100

P: Peso en g de la muestra de suelo seca al aire.P´: Peso en g de la muestra seca en estufa a 105 °C

2. Densidad real (dr).

La densidad real es la densidad de las partículas sólidas del suelo. Se determina dividiendo el peso del suelo secado a estufa por el volumen que ocupan los sólidos, excluyéndose, por tanto, el peso del agua y el volumen de poros. La densidad real de los suelos minerales más comunes varía de 2.5 a 2.7 g/cm3

Para medir la densidad real del suelo se procede de la siguiente forma:

Se pesa la tierra contenida en un cilindro lleno de ella: Pt

Se echa todo el agua que admita la tierra y se pesa de nuevo: Pt+a. La diferencia entre las dos pesados nos da el peso del volumen de agua ocupado por los poros.

Pvp ¡=Pt+a−P t

Se pea el agua contenida en el cilindro llena de ella, con lo cual se conoce el volumen del cilindro: Pvc.

Se divide el peso de la tierra por la diferencia entre el volumen del cilindro y el de los poros, que debe corresponder al volumen que ocupan los sólidos.

Desnsidad relativa (dr )=Pt

Pvc−Pvp [ gcm3 ]

3. Densidad aparente (da).La densidad aparente se refiere a la densidad de una muestra tal como es, incluyendo el volumen ocupado por los poros. Para determinar se divide el peso de un determinado volumen de tierra secada a estufa por ese volumen de suelo (que es igual al peso de ese mismo volumen de agua) y el resultado se expresa en g/cm3

En nuestra práctica se procederá al cálculo de la densidad aparente de la siguiente forma: se toma un agregado (o varios para hacer una media) de la muestra y se seca en estufa a 105 o C y una vez frío se pesa (p) y se le ata un hilo. Inmediatamente, se introduce en un baño de parafina fundida y se saca rápidamente (para que no se deshaga el agregado) y se deja que solidifique la película de

parafina que rodea al agregado. A continuación se introduce en una probeta enrasada con agua, y el incremento de volumen coincidirá con el volumen del agregado (v).

Densidad aparente (da )= Pv [ g

cm3 ]p=peso del agregado engramos .v=volumen del agregado encm3

4. POROSIDAD (Po)

Los poros del suelo son los espacios comprendidos entre las partículas sólidas. Los poros del suelo son muy irregulares en cuanto a tamaño, forma y dirección. En lo referente al crecimiento de las plantas es el tamaño de los poros más importante que su volumen total. Los suelos arcillosos, con poros pequeños y numerosos, retienen una gran cantidad de agua y exigen cuidados para mantener una aireación adecuada. En cambio, los suelos arenosos, que tienen poros grandes, retienen poca cantidad de agua y no presentan problemas de aireación. Los suelos más adecuados para el desarrollo de los cultivos son aquéllos de textura meda, con equilibro entre poros grandes (que permiten buena aireación) y poros pequeños (que retienen agua).

Las labores de cultivo efectuadas en condiciones adecuadas de humedad mullen el suelo temporalmente, pero su efecto desaparece al cabo de unas cuantas semanas. El exceso de labores es perjudicial, porque provoca la disgregación de los agregados y reduce el tamaño de muchos poros. Al disgregarse los agregados, la capa superficial queda expuesta al impacto directo de las gotas de lluvia, que aumentan la disgregación. Una parte del material disgregado penetra con el agua dentro del suelo, obstruyendo muchos poros, con lo cual disminuye la permeabilidad al aire y al agua. Por otra parte, la capa superficial, demasiado disgregada, forma al secarse una costra muy dura y algunas plántulas recién germinadas no pueden romperla y mueren.

La porosidad se calcula mediante la siguiente expresión:

Porosidad (Po )=dr−dadr

∙100 [ % ]

Cuando no tengamos o no podamos calcular la densidad real se tomará como referencia:

dr=densidad real=2.65 gr /cm3

Resultados y Discusión.

1. Determinación de humedad del suelo.

En la tabla 1 se muestran los resultados obtenidos de porcentaje de humedad para cada

uno de las muestras analizadas.

Horizonte P (g) P' (g)%

Humedad

1 200.0 196.568 1.746%

2 200.0 197.085 1.479%

3 200.0 197.274 1.382%

4 200.0 197.748 1.139%

5 200.0 193.342 3.444%

6 200.0 179.975 11.127%

Tabla 1. Peso de la muestra al aire (P), peso de la muestra secada en estufa a 105 °C por 72 horas (P’) y

%Humedad calculado.

2. Determinación de la densidad real.

Los resultados de los ensayos se muestran en la tabla 2.

Horizonte Pt (g) Pvp (g) Pvc (g) dr (g cm-3)

1 53.407 16.541 40.919 2.191

2 58.285 14.838 39.068 2.405

3 58.512 13.808 39.158 2.308

4 52.591 17.060 39.534 2.340

5 50.268 18.690 39.461 2.420

6 42.877 13.848 39.636 1.663

Tabla 2. Peso de la muestra secada en estufa a 105 °C por 72 horas (Pt, g), peso del volumen de los poros

(Pvp, g), peso del volumen del cilindro (Pvc, g) y densidad real (dr, g cm-3) de las seis muestras de suelo.

3. Determinación de la densidad aparente.

La masa de suelo utilizado para la determinación y el volumen desplazado por el mismo

se muestran en la tabla 3.

Horizonte p (g) v (cm3) da (g cm-3)

1 11.909 5.5 2.165

2 10.333 5.0 2.067

3 3.784 2.0 1.892

4 3.957 1.5 2.638

5 5.020 3.0 1.673

6 1.716 1.0 1.716

Tabla 3. Peso de la muestra de suelo (p, g), volumen de agua desplazado por la masa de suelo (v, cm3) y

densidad aparente de la muestra de suelo (da, g cm-3) de las seis capas de suelo analizadas.

4. Determinación de la porosidad del suelo.

La porosidad del suelo se calculó con los datos obtenidos en los puntos 2 y 3. Los

resultados se muestran en la tabla 4.

Horizonte dr (g cm-3) da (g cm-3) %Po

1 2.191 2.165 1.16%

2 2.405 2.067 14.09%

3 2.308 1.892 18.03%

4 2.340 2.638 -12.74%

5 2.420 1.673 30.86%

6 1.663 1.716 -3.21%

Tabla 4. Densidad real (dr, g cm-3), densidad aparente (da, g cm-3) y porcentaje de porosidad (%Po).

De la tabla 1 se aprecia que las capas 5 y 6 son las que presentan mayor porcentaje de humedad,

esto corresponde a que son las capas con mayor contenido de arcilla. Las otras capas (1, 2 ,3 y 4)

contienen un mayor porcentaje de material arenoso lo cual les confiere un nivel de humedad más

bajo respecto a los arcillosos.

La menor densidad real le corresponde a la capa 6 la cual consiste de arcilla, esto es congruente

ya que los suelos de arcillas son poco porosos y tienen minerales más ligeros. La segunda menor

densidad real es para la capa 1, la cual consiste en una capa de material orgánico mezclado con

arena, esta fracción de material orgánico es la que reduce la densidad real. Las otras cuatro capas

(2, 3, 4 y 5) presentan menor desviación con respecto al valor estándar de 2.65 g cm-3, debido a

que presentaban total o parcialmente material arenoso.

Los resultados de densidad aparente son más consistente con pruebas realizadas anteriormente.

Las dos densidades aparentes más bajas le corresponden a las capas 5 y 6, las cuales tienen el

mayor contenido de arcilla (ésta última más que la primera). La densidad de 1.892 g cm -3 le

corresponde a la capa 3 que es la de mayor contenido de materia orgánica. Las capas 1, 2 y 4

tienen densidades mayores a 2 g cm-3 correspondientes a suelos con arena, lo cual coincide con

estudios realizados previamente.

Las capas más porosas resultaron ser las 2, 3 y 5; las primera corresponden a material arenoso y

húmico. La porosidad alta de la capa 5 probablemente se deba a que la muestra contenía una

fracción de arena. Las porosidades más bajas las muestran las capas 1 y 6, que son las de mayor

contenido arcilloso y húmico.