Universidad Nacional
“Santiago Antúnez de Mayolo”
Facultad De Ciencias Agrarias
Escuela Académica De Ingeniería Agrícola
Curso: Edafología
Profesor: Pajuelo Roldan Clay Eusterio
Tema: características físicas del suelo
Integrantes: Villafane Gómez Hilbert
Capcha vega nelson
Catire Solano Ronald
Ramirez Sanchez yofan
1. INTRODUCCIÓN
El siguiente informe del curso de edafología nos ayudara a entender las
propiedades físicas del suelo. Las propiedades físicas de los suelos son
importantes para determinar el uso del suelo. El suelo es una mezcla de
partículas minerales, material orgánico, aire y agua. Los primeros poseen
la parte sólida y los dos últimos se hallan el espacio poroso. A diferencia de
la textura y estructura que se refiere a la parte sólida, la densidad aparente
y la real son características físicas que se relacionan con otras tales como:
la porosidad, compactación, aireación y distribución de los poros.
Conociendo los valores de las densidades del suelo, se pueden calcular la
porosidad total de un suelo a través de la fórmula:
. Además
se puede estimar el peso de la capa arable, y el grado de la compactación
del suelo.
2. OBJETIVOS
Determinar la densidad real y densidad aparente de muestras de
suelo.
Calcular el porcentaje de porosidad a partir de los datos de densidad
aparente y densidad real.
3. MARCO TEÓRICO
3..1. DENSIDAD APARENTE (Da).
La Da es la relación entre el volumen y el peso seco de la muestra,
incluyendo huecos y poros que contenga.
La densidad aparente refleja el contenido total de porosidad en un suelo
y es importante para el manejo de los suelos (refleja la compactación y
facilidad de circulación de agua y aire). También es un dato necesario
para transformar muchos de los resultados de los análisis de los suelos
en el laboratorio. La Da de los suelos no cultivados varía generalmente
entre 1 y 1.6 g/cm3. La variación es debida en su mayor parte a
diferencias en el volumen total de poros, reconociéndose dos fuentes
de origen principales: la textura y la estructura. Generalizando,
podemos decir que el espacio poroso total se incrementa a medida que
la textura es más fina, resultando en una disminución de la densidad
aparente. El tamaño de los poros que generan las partículas de arcilla
es extremadamente pequeño respecto del generado por partículas de
arena, pero existe considerablemente mayor cantidad de poros en una
muestra de textura arcillosa que en una arenosa (no confundir tamaño
de poros con volumen de poros). Por otro lado, además del tamaño de
la partícula, tiene influencia en la densidad aparente la forma de la
misma. Las partículas de arcilla son planas y tienden a empaquetarse al
azar, es decir en forma desordenada, y no como ladrillos perfectamente
acomodados en una pared. En este sentido son más eficientes en
ocupar una unidad de volumen las partículas esféricas (forma
aproximada de las arenas y limos), resultando en un empaquetamiento
más denso que el de las partículas planas. Una gran proporción de
limo, que no promueve la agregación, provoca un aumento de la
densidad aparente al taponar los poros generados entre las partículas
de arena; en cambio un incremento en las proporciones de arcilla y
materia orgánica aumenta el volumen de pequeños poros y promueve
la agregación (formación de estructura) provocando una disminución de
la densidad aparente. Por otro lado, siempre generalizando, la DA
aumenta de estructura migajosa o granular a prismática, columnar,
laminar o masiva, porque en este sentido disminuye el volumen
ocupado por la fase porosa. La compactación (debida al pisoteo de
animales, al laboreo, las precipitaciones, etc.) disminuye el volumen de
poros, incrementando, por tanto el peso por unidad de volumen. La
pérdida de materia orgánica puede incrementar el peso del suelo de
dos formas:
a) la materia orgánica es más liviana que la mineral,
b) su disminución se encuentra por lo general asociada a reducciones en el
volumen total de poros.
La densidad aparente en cierto sentido refleja el estado del espacio poroso,
como se observa en la siguiente Tabla (valores aproximados):
- Relación entre DA (gr/cm3) y porosidad (%).
--------------------------------------------------------
DA 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
Poros 63 59 56 52 48 45 41 37 33 30
Los valores de densidad aparente inferiores a 1 gr/cm3 se obtienen
normalmente en suelos orgánicos. También poseen baja Da los suelos
derivados de cenizas volcánicas.
3..2. DENSIDAD REAL
Es la relación entre la unidad de peso y la unidad de volumen de la fase
sólida del suelo seco (150ºC), siendo más o menos constante, ya que
está determinado por la composición química y mineralógica de la fase
sólida.
El peso específico de los componentes del suelo es variado, por
ejemplo menor de 2,5 gr/cm3 (humus y yeso), 2,5 a 3,0 (arcillas, cuarzo,
feldespatos, calcitas, micas), de 3,0 a 4,0 (limonitas, piroxenos, olivinos)
y mayor de 4,0 (hematitas y magnetitas).
No obstante, considerando que la mayor parte de los componentes del
suelo (aluminosilicatos, sílice) poseen una densidad oscilante entre 2,6
y 2,7 g/cm3, se toma un valor medio de 2,65 gr/cm3 (valor adoptado al
realizar el análisis granulométrico).
El contenido de los distintos elementos constituyentes de los suelos es
el que determina las variaciones de su densidad real, por lo que la
determinación de este parámetro permite por ejemplo estimar su
composición mineralógica. Si la densidad real es muy inferior a 2,65
gr/cm3, podemos pensar que el suelo posee un alto contenido de yeso o
de materia orgánica, si es significativamente superior a 2,65 gr/cm3
podemos inferir que posee un elevado contenido de óxidos de Fe o
minerales ferro magnésicos
3..3. POROSIDAD
Es el volumen de los espacios vacios llenos de agua o aire, expresado
en el porcentaje del volumen total del suelo. Dependen el
comportamiento del suelo frente a la fase liquida y gaseosa.
3..4. MÉTODOS PARA CALCULAR LA DENSIDAD
a) Método del picnómetro
Este método consiste en determinar la densidad real midiendo el
volumen de fluido desplazado por una masa conocida d suelo en
un frasco volumétrico o picnómetro (fiola). Para determinar el
volumen de agua desplazada se aplica el principio de
Arquímedes, midiendo la pérdida de peso sufrida por el suelo
sumergido en agua (empuje), e igualándola al volumen de suelo.
b) Método del cilindro
Se basa en la medición de la masa (peso) de una muestra de
suelo extraída en el campo utilizando un cilindro de volumen
conocido.
4. MATERIALES
a) Método del picnómetro
3 fiolas 200ml.
Balanza de platillo.
Un suelo problema
Un suelo arenoso
b) Método del cilindro
Un cilindro metálico.
Lampa.
Latas de aluminio
Espátula o cuchillo.
Martillo o comba
Balanza de platillo
Estufa.
Vernier.
5. PROCEDIMIENTO
a) Método del picnómetro
1. identificar el picnómetro (fiolas) para cada tipo de suelo.
2. pesar 20g para cada muestra del suelo (P1)
3. llenar las fiolas con agua destilada hasta la marca e enrasado
y pesar(el exterior de la fiola debe estar completando seco).
P2
4. Vaciar el agua de las fiolas dejando aprox. ¼ de su volumen
con el líquido.
5. Depositar los 20g de suelo a las fiolas y con ayuda de una
vagueta 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 P3.
7. Hallar el peso de agua desplazado P2 – (P3 – P1)
8. La densidad del agua es 1g/cc, el peso del agua desplazado
es igual al volumen de agua desplazada. Este último
representa al volumen de sólidos.
9. Determinar la densidad real. Masa del suelo/ volumen de
solidos.
b) Método del cilindro
1. Con la ayuda de vernier, proceder a medir la altura y el
diámetro interno del cilindro metálico para calcular su volumen.
2. Realizar una calicata de 60 cm de profundidad, y tomar
mustras en sus estratos de o a 20 cm, de 20 a 40 cm, de 40 a
60 cm.
3. Introducir el cilindro en el suelo ayudado con un pedazo de
madera que debe colocarse en la parte superior del cilindro y
golpear sobre en con el martillo. Los filos externos del cilindro
deben ser biselados o cortantes.
4. Extraer el cilindro con la muestra de suelo contenida en el con
un cuchillo afilado o espátula cortar en capas delgadas el
suelo sobrante de los extremos hasta llegar al nivel de los
bordes del cilindro.
5. Tomar completamente pequeñas porciones de suelo en cada
profundidad y determinar su textura al tacto.
6. Transferir las muestras de suelo contenidas en los cilindros de
las latas de aluminio previante pesadas.
7. Secar las muestras a 105°C en una estufa.
8. Luego de 24 hooras, extraer las latas de la estufa y pesarlas.
9. Registrar los datos en el cuadro respectivo y calcular la
densidad aparente.
10.
6. CALCULOS Y RESULTADOS
a) Método del picnómetro
MUESTRAS PESO DEL
SUELO
(g)
PESO DE LA
FIOLA +
AGUA
(g)
PESO DE
LA FIOLA +
AGUA +
SUELO
(g)
PESO DEL
AGUA
DESPLAZADO
(g)
VOLUMEN
DE LOS
SOLIDOS
(cc)
DENSIDAD
REAL
g/cc
P1 P2 P3 P2-(p3-p1)
Orgánico 20 156.8 165.49 11.31 8.69 2.3
S. Carhuaz 20 156.8 162.2 14.6 5.4 1.36
Arenoso 20 156.8 169.09 7.71 12.29 1.63
Resolver:
Se tiene un cubo de suelo de medidas 10 x 10 x 10 cm, con una masa total de
1500 g, de los cuales 250 g son agua. Si la densidad de agua es 1 g/ cm3 y el
volumen ocupado por aire es 278 cm3 calcule:
a) Densidad aparente (g/ cm3).
b) Densidad real (g/ cm3)
c) Volumen de sólidos (%).
d) % de porosidad.
e) % de espacio aéreo.
Solución:
i. Volumen del sólido.
ii.
iii.
iv.
v.
Respuestas:
a)
b)
c) (
)
d)
e)
Hallar el peso de la capa arable de 1 hectárea (ha) y el porcentaje de poros (%)
de los siguientes suelos (considerar que la profundidad = 20 cm)
a) Arcilloso
b) Franco
c) Arena franca
suelos Da
(g/cc)
Peso de
suelos
(T/ha)
Profundidad
(m)
% poros
Arcilloso 1.2 2400 0.20 54.72
Franco 1.4 2800 0.20 47.17
Arena
franca
1.6 3200 0.20 39.62
b) Método del cilindro
PROFUNDIDAD
DE MUESTREO
(CM)
VOLUMEN
DEL
CILINDRO
(CC)
PESO
DE LA
LATA
(g)
PESO DE
LA
LATA+
PESO
DEL
SUELO
HUMEDO
(g)
PESO
DE LA
LATA +
PESO
DEL
SUELO
SECO A
ESTUFA
(g)
PESO
DEL
SUELO
SECO A
ESTUFA
(g)
DENSIDAD
APARENTE
(g/cc)
POROS
(%)
TEXTURA
AL TACTO
2.5 119.13 171.22 426.6 377.8 206.58 1.73 34.72 Arenoso
9 119.13 171.22 443.3 391.67 220.45 1.85 30.19 Arenoso
15 119.13 171.22 415.4 367.62 196.40 1.64 38.11 Arenoso
7. CUESTIONARIO
1. ¿Bajo qué condiciones se modifica la densidad aparente? ¿por
qué?
La densidad aparente se modifica cuando se varia las porcentajes
de porosidad y de humedad de un suelo; por que la densidad
aparente es la relación entre la masa del suelo y el volumen de
solido (materia orgánica + materia inorgánica).
2. ¿Qué métodos de campo puede tomar para medir?
a) Pesar la masa del suelo húmedo y luego esa misma masa secado y
sacar su volumen luego relacionarlo para encontrar la densidad
aparente.
b) Con el tacto, se conoce el tipo de suelo y de ahí se puede inferir su
densidad aparente según el cuadro.
3. Un cilindro hueco por ambos extremos, cuyo diámetro es de 7 cm
y su altura de 2 pulgadas, nos sirvió para extraer una muestra de
suelo sin disturbar, la que peso 300g conteniendo 15% de
humedad gravimétrica. Por otro método se determinó que la
densidad real era 2.5 g/cm3. Calcule todas las otras propiedades
físicas que le sea posible.
Solución:
Altura del cilindro (h)= 2 pulg. = 5.08 cm.
Diámetro del cilindro (D)= 7cm.
Radio del cilindro (r)=3.5 cm.
Volumen del cilindro = πr2xh= (π cm) (3.5 cm) (5.8 cm) =195.5 cm3
Peso de suelo =300 g
Peso del suelo seco =85% del suelo= 85%(300) =255g.
Densidad real= 2.5 g/cm3
Densidad aparente =
Densidad aparente =
Densidad aparente = 1.3 g/cm3……………..respuesta
%porosidad =
%porosidad = 48%.
%humedad = Da x humedad = 1.3 g/cm3x 15 %
% humedad= 19.5 %
%grado de aireación= % porosidad - %humedad = 28.5 %
Textura= franco
4. Se tomó una muestra de suelo húmedo que peso 55.2g (15% de
humedad gravimétrica), cuyo volumen medido en una probeta fue
de 40 cm3. Luego se agregaron 50ml de agua destilada y el
volumen de la mezcla con este suelo húmedo fue de 76.4 cm3.
Encontrar:
a) Densidad aparente y densidad real.
b) % de porosidad.
c) % de espacio aéreo para las condiciones del suelo húmedo.
d) Inferir la textura de ese suelo.
Solución:
Volumen medido= 40 cm3
Volumen de la mescla = 76.4 cm3
Peso de suelo = 55.2 g
Peso del suelo seco =85% del suelo= 85%(55.2) =46.92g.
a) Densidad aparente =
Densidad aparente =
Densidad aparente = 1.17 g/cm3……………..respuesta
Vs = Vm – Vmedio
Vs = (76.4 - 40) cm3
Densidad real =
Densidad aparente =
Densidad real = 1.3 g/cm3……………..respuesta
b) %porosidad =
%porosidad = 9%.
c) %humedad = Da x humedad = 1.17 g/cm3x 15 %
% humedad= 16.5%
%grado de aireación= % porosidad - %humedad = 8.5 %
d) Textura= arcilloso
5. Un terrón secado a estufa de 23.4g de peso se cubrió con una
película de parafina; luego al volverlo a pesar, este pesaba 25.9g
(densidad de la parafina=0.9 g/cm3). ¿Cuál debería ser el peso de
este terrón cubierto de parafina al sumergirlo en agua, si se sabe
que su densidad aparente es de 1.45 g/ cm3?
Solución:
Peso de terrón secado = 23.4 g
Peso del terrón más parafina =25.9g.
Densidad aparente = 1.45 cm3
P.parafina = 25.5- 23.4 = 2.5 g
P.Parafina = 2.5*0.9 = 2.25 g/cm3
a) Densidad aparente =
1.45=
Vt +par. = 17.862 cm3
Pt +par. = Vt +par.* Dt +par
Pt +par.= 17.862*1.45
Pt +par.=25.899 g
6. Para el problema anterior: ¿Cuál debería ser la densidad aparente
del terrón para que virtualmente flote? Se entiende cubierto de
parafina.
La densidad para que el terrón pueda flotar deberá ser menor a la
densidad del agua.
7. Se tienen dos suelos de textura y composición mineralógica
semejante. ¿cree Ud. que podrían presentar deferentes porcentaje
de porosidad? ¿por qué?
Sí, porque la porosidad está dado por la densidad aparente y esta a su
vez por el peso y volumen total el que tenga la misma densidad
aparente, no significa que los pesos y volúmenes sean los mismos.
8. CONCLUSIONES
La densidad real es la densidad media de sus partículas sólidas y la
densidad aparente es teniendo en cuenta el volumen de poros.
La densidad real es constante en el tiempo
La densidad aparente varia en el tiempo dependiendo de la
estructura
La densidad de nuestra muestra ayuda en la determinación del
grado de compactación del suelo, propiedad que puede ser
cambiada de acuerdo al manejo que se le dé al suelo.
El suelo analizado presenta una porosidad no satisfactoria porque
su porcentaje de porosidad es menor del 50%.
El contenido de humedad del suelo no es un indicador suficiente
para expresar su respectivo estado de disponibilidad para las
plantas.
9. BIBLIOGRAFÍA
Brady, N.C. The Nature and Properties of Soils. 10th edition. Cornell
University and United States agency for international development.
Forsythe, W. Física de Suelos. Manual de laboratorio. San José, Costa
Rica: instituto interamericano de cooperación para la agricultura.
NARRO F.E. Física De Suelos Con Enfoque Agrícola. México: Ed.
Trillas, 1994.
Zavaleta A. edafología. El suelo en relación con la producción.
CONCYTEC. lima. Perú, 1992.