DENSIDAD REAL Y APARENTE DEL SUELO

DENSIDAD REAL Y APARENTE DEL SUELO

PRACTICA N. 5

Densidad Aparente y Densidad Real del Suelo

INTRODUCCION Las propiedades fsicas de los suelos son importantes para determinar el uso del suelo. El suelo es una mezcla de partculas, minerales, material orgnico, aire y agua. Los dos primeros constituyen la parte slida y los dos ltimos se hallan en el espacio poroso. A diferencia de la textura y estructura que se refieren a la parte slida, la densidad aparente y la real son propiedades fsicas que se relacionan con otras propiedades fsicas de los suelos tales como: la porosidad, compactacin, aireacin y distribucin de los poros etc.

Conociendo los valores de las densidades del suelo, se puede calcular la porosidad total de un suelo a travs de la formula:

(1 (a /p))*100. Adems, se puede estimar el peso de la capa arable, y el grado de compactacin del suelo.Densidad aparente ( a ). Se define como la relacin que existe entre la masa (peso) y el volumen total del suelo. Este volumen total incluyendo la parte slida y el espacio poroso. Esta densidad corresponde a la densidad de campo, y es afectada por la estructura del suelo, el contenido de materia orgnica, la labranza, etc.

Densidad real o densidad de partcula (p). Es otra caracterstica del suelo que tambin relaciona la masa (peso) de un volumen de suelo, pero en este caso se refiere, slo, al volumen de la parte slida. Esta densidad se determina en laboratorio, y se relaciona con la mineraloga del suelo y la densidad de sus componentes. Por lo general es invariable en el suelo.Como es una relacin de masa a volumen ambos tipos de densidades se expresan en: g/cc, kg/dm3 o TM/m3. Segn el sistema Internacional (SI) la unidad de medidas es Mg.m-3.

OBJETIVOS

Al finalizar la prctica, los alumnos estarn capacitados para:

Determinar la densidad real y densidad aparente del suelo mediante procedimientos de laboratorio.

Calcular el porcentaje de porosidad a partir de los datos de densidad aparente y real.

DETERMINACION DE LA DENSIDAD APARENTEA. METODO DEL TERRON REVESTIDO EN PARAFINA

Se basa en la relacin de peso/volumen de un terrn de suelo, que es pesado en aire y luego pesado cuando est sumergido en agua previo recubrimiento con una fina capa de parafina. Esta prdida de peso aparente es igual al volumen del terrn + volumen de la parafina.

MATERIALES

Terrones de suelo

Balanza de torsin

Parafina

Probeta graduada

Vaso de precipitacin de 100ml

Hilo

PROCEDIMIENTO

1. Colectar terrones de tamao mediano (aproximadamente de 2 a 4 cm de dimetro) en el campo.

2. Secar los terrenos en la estufa a105C por 24 horas.3. Pesar los terrones secos.

4. Amarrar un terrn con hilo y sumergirlo en parafina ligeramente viscosa (temperatura aproximada 70C), de manera que se forme una pelcula impermeable alrededor del terrn.5. Pesar el terrn ms la parafina. La diferencia de peso del terrn con parafina y el seco a la estufa, es igual al peso de la parafina.6. Utilizando el extremo libro del hilo, suspender el terrn en el extremo de la balanza de torsin. Introducir el terrn dentro de un vaso que contiene agua y determinar el peso del terrn sumergido.7. Calcular el volumen del terrn mas la parafina, el cual corresponde al peso y volumen de agua desplazada y que a su vez es igual a la prdida aparente de peso.

8. Calcular el volumen de la parafina sabiendo que a 18C su densidad es 0,89 g/cm3. 9. Calcular el volumen del terrn restando el volumen de la parafina al volumen del terrn ms parafina.

10. Calcular la densidad aparente: masa de terrn seco a la estufa/volumen total del terrn.

DETERMINACION DE LA DENSIDAD REAL

METODO DEL PICNMETRO

Este mtodo consiste en determinar la densidad real midiendo el volumen de fluido desplazado por una masa conocida de suelo en un frasco volumtrico o picnmetro (fiola). Para determinar el volumen de agua desplazada se aplica el principio de Arqumedes.

La cuantificacin del volumen del suelo se realizara a travs de la prdida de peso sufrida por el suelo sumergido en el agua.

MATERIALES 1 fiolas de 200 mL

Balanza de platillo

Un suelo con agregados

Un suelo problema

Un suelo arenoso

PROCEDIMIENTO

1. Identificar los picnmetros (fiolas) para cada tipo de suelo.

2. Pesar 20 g para cada muestra de suelo. P13. Llevar las fiolas con agua destilada hasta la marca de enrasado y pesar (el exterior de la fiola debe estar completamente seco). P24. Vaciar el agua de las fiolas dejando aproximadamente de su volumen con el lquido.

5. Depositar los 20 g de suelo a las fiolas y con la ayuda de una bagueta de vidrio agitar suavemente para expulsar completamente el aire que se encuentra atrapado en el suelo.

6. Luego llenar la fiola con agua destilada hasta la marca de enrasado y pesar. P37. Hallar el peso del agua desplazada: P2 (P3 P1)

8. La densidad del agua se considera que es 1 g/cm3, el peso del agua desplazada es igual al volumen de agua desplazada. Este ltimo representa el volumen de slidos.

9. Determinar la densidad real: masa de suelo/volumen de slidos.

CUESTIONARIO 1. Seale algunas propiedades fsicas del suelo que afectan a la densidad aparente.

La densidad aparente se define como el peso seco de una unidad de volumen de suelo. Los factores que la afectan son principalmente tres: la textura, la estructura y la presencia de materia orgnica. Suelos con texturas arenosas tienden a tener densidades mayores que suelos ms finos, al mismo tiempo en suelos bien estructurados los valores son menores.

2. Qu est sucediendo cuando la textura de un suelo no se altera, pero su densidad aparente incrementa o disminuye?En un tipo de suelo sin variacin de textura, los valores bajos de densidad aparente implican suelos porosos, bien aireados con buen drenaje y buena penetracin de races, todo lo cual significa un buen crecimiento y desarrollo de los rboles. Mientras que la densidad aparente aumenta cuando el suelo es compacto o poco poroso, tiene mala aireacin, la infiltracin del agua es lenta, lo cual puede provocar anegamiento, y que las races tengan dificultades para elongarse y penetrar hasta donde encuentren agua y nutrientes. En estas condiciones, el desarrollo y crecimiento de los rboles es impedido o retardado consistentemente.

Tabla. Clases texturales del suelo (Soil Survey Staff USDA) y densidad aparente en (g/cm3).

Clases texturalesda (g/cm3)

Arena (Sands)1.70-1.80

Arena gruesa (Coarse sand)1.60-1.70

Arena y arena fina (Sand and Fine Sand)1.55-1.65

Arena muy fina (Very fine sand)1.55-1.65

Arena franca (Loamy sands)1.60-1.70

Arena franca gruesa (Loamy coarse sand)1.55-1.65

Arena franca, Arena franca fina (Loamy sand, Loamy fine sand)1.55-1.60

Arena franca muy fina (Loamy very fine sand)1.55-1.60

Franco arenosa (Sandy loams)1.55-1.60

Franco arenosa gruesa (Coarse sandy loam) Franco arenosa yFranco arenosa fina (Sandy loam Fine sandy loam)1.50-1.60

Franco arenosa muy fina (Very fine sandy loam)1.45-1.55

Franca y franco limosa (Loam and Silty loam)1.45-1.55

Limo (Silt)1.40-1.50

Franco arcillosa (Clay loam)1.40-1.50

Franco arcillo arenosa y franco arcillo limosa (Sandy clay loam Silty clay loam)1.45-1.55

Arcilla arenosa (Sandy clay)1.35-1.45

Arcilla limosa (Silty clay)1.40-1.50

Arcilla (Clay 35-50%)1.35-1.45

(Clay 50-65%)1.25-1.35

Fuente: www.mn.nrcs.usda.gov

3. Qu propiedades del suelo se ven afectadas con la compactacin? Bajo qu prcticas agrcolas generamos compactacin en los suelos?La compactacin es un proceso por el cual se comprime la masa de suelo como consecuencia de la aplicacin de cargas o presiones. En trminos fsicos, la compactacin disminuye el volumen de poros, modifica la estructura porosa y aumenta la densidad aparente (a).

Estos cambios estructurales por compactacin alteran las propiedades volumtricas del suelo, lo que repercute en el desarrollo y crecimiento de las plantas porque decrece la conductividad hidrulica y la capacidad de retencin de agua y se altera la difusin de gases en su interior. Estos cambios provocan una deficiente aireacin y un suministro inadecuado de oxgeno para el desarrollo de las plantas. As mismo, la degradacin de la estructura del suelo por compactacin provoca una ralentizacin o paralizacin del desarrollo de las races, al aumentar la resistencia mecnica.

Las prcticas agrcolas que generan compactacin son:

El laboreo continuo

La labranza del suelo

La presin mecnica de los implementos de labranza agrcolas y el trnsito de maquinaria pesada

Cultivo bajo condiciones de riego causa cierta compactacin debido al peso y accin del agua de riego

El golpeteo de las gotas de lluvia sobre el suelo desnudo

El sobre pastoreo4. Qu otros mtodos de medicin de la densidad aparente se pueden aplicar en campo?a) Mtodo de la cajuela

Para suelos que presentan alto contenido de gravillas, gravas, piedras, concreciones u otra caracterstica similar, es decir, aquellos donde no puede utilizarse el cilindro, es recomendable utilizar este mtodo para determinarles su densidad aparente. Tambin es el mtodo a utilizar cuando se quiere determinar la densidad aparente de materiales orgnicos como turbas o capas de litter. Para hacer la determinacin se procede de la siguiente manera:Se abre un hueco en el terreno de aproximadamente 20 cm x 20 cm, con la profundidad necesaria, teniendo la precaucin de no compactar las paredes, ni el fondo del hueco al abrirlo.

Se recoge todo el suelo extrado en una bolsa plstica y se recubre el hueco con plstico, procurando el mayor ajuste de ste a las paredes de aquel. Si el suelo tiene fragmentos de roca, lo que se extrae se pasa por un tamiz con malla de 2 mm y lo que queda retenido por l se regresa al hueco, sobre el plstico que lo recubre, puesto que la densidad aparente que interesa en el suelo es la de su tierra fina. Ntese que dichos fragmentos reducen el volumen de suelo.

Se llena el hueco completamente con agua, controlando los volmenes que se van adicionando y se mide el volumen total de lquido que se gast para el llenado.

Se pesa el suelo extrado del hueco y se toma una submuestra del mismo para determinar el contenido de humedad gravimtrica del suelo. Se determina el peso del suelo seco al horno (Pss), haciendo la correccin por humedad para el peso total del suelo extrado del hueco.

Se calcula la densidad aparente, indicado en el numeral anterior, haciendo Vc igual al volumen del lquido gastado en la determinacin.

Los resultados se registran en un formulario.5. Un cilindro hueco por ambos extremos, cuyo dimetro es de 7 cm y su altura de 2 pulgadas, nos sirvi para extraer una muestra de suelo sin disturbar, la que peso 300 g conteniendo 15% de humedad gravimtrica. Por otro mtodo se determino que la densidad real era de 2.5 g/cm3. Calcule todas las otras propiedades fsicas que le sea posible.Datos:

D = 7 cm H = 2 pulg = 5.08 cm M = 300 g (Peso del suelo Hmedo) %Hg = 15% Dr = 2.5 g/cm3Solucin :

a) Hallando el volumen

b) Hallando el Peso del suelo Seco

c) Hallando la Densidad aparente

6. Se tomo una muestra de suelo hmedo que peso 55.2 g (15% de humedad gravimtrica), cuyo volumen medido en una probeta fue de 40 cm3. Luego se agregaron 50 ml de agua destilada y el volumen de las mezcla con este suelo hmedo fue de 76.4 cm3. Hallar:

a) Densidad aparente y densidad real.

b) % de porosidad.

c) % de espacio areo para las condiciones del suelo hmedo.

d) Inferir la textura de ese suelo.Solucin :

a) Hallando el peso del suelo seco:

Suelo hmedo: 55.2 g

Hg= 15%

Pss= 48gb) Hallando la densidad aparente:

c) Calculando el volumen del aire y del agua:

d) Calculando la densidad real:

e) Calculando la porosidad:

f) Calculando el espacio aereo:

7. Un terrn secado a estufa de 23.4 g de peso se cubri con una pelcula de parafina; luego al volverlo a pesar, este pesaba 25.9 g (densidad de la parafina = 0.9 g/cm3). Cul debera ser el peso de este terrn cubierto de parafina al sumergirlo en agua, si se sabe que su densidad aparente es de 1.45 g/cm3?Datos:

Peso del terrn en estufa: 23.4 g

Peso del terrn en estufa ms el peso de la parafina: 25.9 g

Peso parafina: 25.9 g-23.4 g =2.5 g

Densidad de la parafina= 0.9 g/cm3

Solucin:

8. Para el problema anterior: Cul debera ser la densidad aparente del terrn para que virtualmente flote? Se entiende cubierto de parafina.La densidad aparente debe ser menor que la densidad del agua 1 g/cm3 para que pueda flotar. Si al densidad de la parafina es 0.92 g/cm3, la densidad aparente del terrn debe ser 0.99 g/cm39. Se tiene dos suelos de textura y composicin mineralgica semejante. Cree Ud. que podran presentar diferentes porcentajes de porosidad? Por qu?S. Son dos muestras distintas a pesar que tienen una semejanza van a presentar una diferencia de porosidad porque no son idnticas, el clima y el tiempo va influir en la textura del suelo.

10. 100 g de suelo hmedo contiene 20 g de agua (lo que representa el 100% de los espacios porosos). Si la densidad aparente de este suelo es de 1.5 g/cm3, determinar:

a) Volumen total de la muestra de suelo (cm3).

b) Volumen de los slidos (%).

c) Densidad real (g/cm3).

d) Volumen de agua (%).

e) Porosidad (%).

f) Inferir la clase textural. Datos: Soluticion :

REPORTE DE PRCTICADensidad aparente y Densidad Real del suelo

Determinacin de la Densidad AparenteMTODO DE LA PARAFINA

Completar los siguientes cuadros segn el desarrollo de la prctica

Volumen determinado con balanza de torsin

PESO DEL TERRON SECO A ESTUFA

(1)

(g)PESO DEL TERRON CON PARAFINA

(2)

(g)PESO DE LA PARAFINA

(2-1)

(g)VOLUMEN DE LA PARAFINA

( parafina = 0.89g/cc)

(3)

(cm3)VOLUMEN DEL TERRON CON PARAFINA

(Peso y Volumen del agua desplazada)

(2-4)

(cm3)VOLUMEN DEL TERRON

(2-4-3)

(cm3)DENSIDAD APARENTE

(g/cm3)POROS

(%)

11.251712.01150.75980.8537ml9ml8.1462921351.381239.02

0.821 g 0.5123 g = 0.3087 g

DATO:VOLUMEN DE LA PARAFINA = =

0.89 =

VOLUMEN DE AGUA EN LA PROBETA: 50 cc VOLUMEN DE AGUA MS TERRON Y PARAFINA: 50.7cc VOLUMEN DE TERRN:

CALCULANDO LA DENSIDAD APARENTE:

Determinacin de la densidad real de un suelo:Mtodo del Picnmetro

Completar el siguiente cuadro segn el desarrollo de la prctica

MUESTRASPESO DEL SUELO

(g)PESO DE LA FIOLA + AGUA

(g)PESO DE LA FIOLA + AGUA + SUELO

(g)PESO DEL AGUA DESPLAZADA

(g)VOLUMEN DE LOS SOLIDOS

(cm3)DENSIDAD REAL

(g/cm3)

P1P2P3P2- (P3-P1)

Lote 1120154.99165.18869.80149.8014g a ml2.6405

Lote 11:

HALLANDO LA DENSIDAD REAL:

Resolver

Se tiene un cubo de suelo de medidas 15x15x15 cm. Con una masa total de 1800 g. de los cuales 300 g. son agua.

Si la densidad del agua es 1 g/cm3 y el volumen ocupado por el aire es 250 cm3 calcule:

a) Densidad aparente (g/cm3)

b) Densidad real (g/cm3)

c) Volumen de los slidos (%)

d) % de porosidad.

e) % de espacio areo.

Hallar el peso de la capa arable de 1 hectrea (Ha) y el porcentaje de poros (%) de los siguientes suelos (Profundidad = 20 cm):

a) Arcilloso

b) Franco

c) Arena Franca

CONCLUSIONES La densidad hallada nos ayuda en la determinacin del grado de compactacin del suelo, propiedad que puede ser cambiada de acuerdo al manejo que se le da al suelo.

RECOMENDACIONES Es muy importante tener mucho cuidado al momento de recoger la muestra, porque no se debe dejar caer ninguna cantidad de tierra por pequea que sea.

La toma de informacin de las muestras de suelos debe ser precisa para que los resultados sean precisos.

BIBLIOGRAFIA Amaro Zavaleta Garca. EDAFOLOGIA el suelo en relacin con la produccin. CONCYTEC Primera edicin 1992

DENSIDAD REAL Y APARENTE DEL SUELO

ING. EDGAR MARCELINO TARMEO

INGENIERIA AMBIENTAL UNTECS