OBJETIVOS

Determinar en el laboratorio la densidad aparente, densidad real, la porosidad y humedad del suelo por tres métodos.

Discutir e interpretar el grado de precisión de cada uno de los métodos ensayados.

MÉTODOS:

a) MÉTODO DE LA PROBETA (Densidad Aparente Densidad Real, Porosidad).

Densidad Aparente:

Pesar no más de 40 gr. de TFSA. Colocarlos en una probeta de 100 ml. limpia y seca. Golpea suavemente el fondo de la probeta contra la palma de la mano

para dar compactación a la muestra. Determinar el volumen total de la muestra. Calcular la densidad aparente del suelo.

Densidad Real o de las Partículas y Porosidad:

Sacar la muestra de la probeta de la experiencia anterior en papel limpio. En la probeta ya vacía, agregar 60 ml. De agua destilada. Agregar la muestra dejada en el papel, a la probeta, (agitar de vez en

cuando para facilitar la salida del aire de la muestra). Determinar el volumen de las partículas de la muestra. Calcular la densidad real o de las partículas del suelo y su porosidad.

b) MÉTODO DEL PICNÓMETRO O FIOLA (Densidad Real o del la Partícula).

Pesar la fiola de 100 ml. limpia y seca. Pesar entre 10 y 15 gr. de TFSA. Agregar esta TFSA, en la fiola. Enrasar la fiola con agua destilada hasta su capacidad, agitando de vez en

cuando con movimiento giratorio, tratando de eliminar totalmente el aire de los poros de la muestra, luego secar el exterior de la fiola con papel absorbente y pesar.

Determinar el volumen de las partículas de la muestra. Calcular la densidad real del suelo.

c) MÉTODO DEL CILINDRO (Densidad Aparente y Humedad)

Marcar un cilindro muestreador limpio y seco. Determinar sus dimensiones: peso, altura, diámetro, peso de tapas,

volumen total. Constituidos en el suelo a muestrear, se pueden, obtener muestras

superficiales y/o a diferentes profundidades (en el perfil del suelo). Una vez introducido el cilindro en el suelo, con ayuda de la palana

extraerlo, enrasar sus extremos con una espátula y taparlo herméticamente, tratando de no comprimir su contenido (para no alterar su porosidad).

En el laboratorio, pesar todo el conjunto (suelo + agua + cilindro + tapas), luego retirar las tapas del cilindro y colocarlo en la estufa, por espacio de 24 horas a 105 ºC.

Pesar el cilindro con el suelo seco y determinar el peso del suelo seco por diferencia.

Calcular el volumen total del suelo que es equivalente al volumen del cilindro.

Calcular la densidad aparente del suelo. Calcular la humedad del suelo en el momento del muestreo.

estufa

DENSIDAD – POROSIDAD Y HUMEDAD DEL SUELO.

1. DENSIDAD:

1.1. Definición:

la densidad de una sustancia, simbolizada habitualmente por la letra griega ro ( ), es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. Aunque toda la materia posee masa y volumen,   la misma masa de sustancias diferentes tienen ocupan distintos volúmenes, así notamos que el hierro o el hormigón son pesados, mientras que la misma cantidad de goma de borrar o plástico son ligeras. La propiedad que nos permite medir la ligereza o pesadez de una sustancia recibe el nombre de densidad. Cuanto mayor sea la densidad de un cuerpo, más pesado nos parecerá. La densidad se define como el cociente entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa.

Así, como en el S.I. la masa se mide en kilogramos (kg) y el volumen en metros cúbicos (m3) la densidad se medirá en kilogramos por metro cúbico (kg/m3). Esta unidad de medida,  sin embargo, es muy poco usada, ya que es demasiado pequeña. Para el agua, por ejemplo, como un kilogramo ocupa un volumen de un litro, es decir, de 0,001 m3. La mayoría de las sustancias tienen densidades similares a las del agua por lo que, de usar esta unidad, se estarían usando siempre números muy grandes. Para evitarlo, se suele emplear otra unidad de medida el gramo por centímetro cúbico (gr/c.c.).

La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Por eso la madera flota sobre el agua y el plomo se hunde en ella, porque el plomo posee mayor densidad que el agua mientras que la densidad de la madera es menor, pero ambas sustancias se hundirán en la gasolina, de densidad más baja.

1.2. Densidad Aparente y Densidad Real:

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente más ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material poroso si se compactase.

En el caso de un material mezclado con aire se tiene:

La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y depende de su compactación.

La Densidad aparente del suelo (Da) se obtiene secando una muestra de suelo de un volumen conocido a 105°C hasta peso constante.

Donde:WSS: Peso de suelo secado a 105°C hasta peso constante.VS: Volumen original de la muestra de suelo.

Se debe considerar que para muestras de suelo que varíen su volumen al momento del secado, como suelos con alta concentración de arcillas 2:1, se debe expresar el contenido de agua que poseía la muestra al momento de tomar el volumen.

1.3. Importancia de la Densidad:

La densidad del suelo es un indicativo de la relación peso por volumen del suelo, y está en relación a la porosidad. Un suelo muy poroso será menos denso; un suelo poco poroso será más denso. A mayor contenido de materia orgánica, más poroso y menos denso será el suelo.

La importancia es en el aspecto biológico radica en el grado de compactación de las partículas que lo forman, como se ha mencionado la porosidad es importante para el desarrollo de las plantas al establecerse las raíces, también por la cantidad de materia orgánica necesaria para el crecimiento de las plantas.

2. POROSIDAD:

2.1. Definición:

La porosidad del suelo viene representada por el porcentaje de huecos existentes en el mismo frente al volumen total. La porosidad depende de la textura, de la estructura y de la actividad biológica del suelo. Cuanto más gruesos son los elementos de la textura mayores son los huecos entre ellos, salvo si las partículas más finas se colocan dentro de esos huecos o sí los cementos coloidales los obturan. No obstante lo más corriente es que los suelos con elementos gruesos presenten poros también gruesos y los suelos limosos y arcillosos, huecos muy numerosos pero de pequeño tamaño. La materia orgánica contribuye a aumentar sensiblemente la porosidad. Son por tanto los suelos coloidales los que tienen la mayor porosidad.

Como consecuencia de la textura y estructura del suelo tenemos su porosidad, es decir su sistema de espacios vacíos o poros.Los poros en el suelo se distinguen en: macroscópicos y microscópicos. Los primeros son de notables dimensiones, y están

generalmente llenos de aire, en efecto, el agua los atraviesa rápidamente, impulsada por la fuerza de la gravedad. Los segundos en cambio están ocupados en gran parte por agua retenida por las fuerzas capilares. Los terrenos arenosos son ricos en macroporos, permitiendo un rápido pasaje del agua, pero tienen una muy baja capacidad de retener el agua, mientras que los suelos arcillosos son ricos en microporos, y pueden manifestar una escasa aeración, pero tienen una elevada capacidad de retención del agua.

La porosidad puede ser expresada con la relación:

Donde:P = porosidadVe = volumen de espacios vacíos, comprendiendo los que están ocupados por gases o líquidosV = volumen total de la muestra, comprendiendo sólidos, líquidos y gases.

La porosidad puede ser determinada por la fórmula:

Donde:P = porosidad en porcentaje del volumen total de la muestra;S = densidad real del suelo;Sa = densidad aparente del suelo.

En líneas generales la porosidad varía dentro de los siguientes límites:

Suelos ligeros: 30 – 45 %Suelos medios: 45 – 55 %Suelos pesados: 50 – 65 %Suelos turbosos: 75 – 90 %

2.2. Importancia:

Una porosidad elevada es extremadamente favorable a la vegetación ya que facilita el arraigamiento, asegura la conservación del agua y favorece los cambios entre el vegetal y el suelo, permitiendo la difusión del agua y del aire. Pero el espacio poroso se halla distribuido entre toda la masa del suelo, existiendo huecos de diferentes formas y tamaños con orientaciones muy distintas.

Las grietas de retracción pueden tener varios centímetros de anchura y alcanzar hasta un metro de profundidad pero en el momento en que el suelo se humedece se cierran y desaparecen. Por ellas puede circular el agua aunque usualmente pertenecen al dominio del aire. Algo similar ocurre con los espacios existentes entre los agregados del suelo, de menor tamaño que las anteriores pero pertenecientes también al dominio gaseoso.

Los huecos intrapedales, del interior de los agregados, suelen pertenecer a la microporosidad aunque también pueden existir algunos de mayor tamaño. Naturalmente, la circulación del agua está influida por el volumen ocupado por la macroporosidad, pero también por la forma y distribución de los poros correspondientes.

En ocasiones se forman una especie de burbujas conocidas como "vesículas", que no están interconectadas con el resto del sistema poroso por lo que aunque su tamaño es grande no participan del sistema de circulación del agua y siempre están llenas de gas. Una correcta distribución de los fluidos del suelo requiere una buena distribución entre macro y microporosidad, que suele estimarse en volumenes semejantes, de modo que cada una ocupe entre un 40 % y un 60 % del total. Las desviaciones hacia la microporosidad generan un ambiente asfixiante y reductor con escaso suministro de oxígeno a las raíces. La contraria supone un buena aireación pero una retención de agua insuficiente. Es más importante está distribución que el valor total de porosidad del suelo.

La medida de ambos valores suele hacerse en función del agua retenida con determinada intensidad, como veremos en el apartado correspondiente, pudiendo calcular a partir de ella el valor de la microporosidad, mientras que el de la macroporosidad se obtiene por diferencia entre la anterior y el valor total.

El porcentaje de porosidad vendrá expresado por:

P = 100 ( 1 - da/dr ) %

CUADROS DE RESUMEN:

1. MÉTODO DE LA PROBETA:

Peso TFSA.gr.

Vol. Totalc.c.

Vol Aguac.c.

Vol. Sol.c.c.

Volo. Porosc.c.

35.02 28 60 15 13

Da.gr./c.c.

Dr.gr./c.c.

% Poros % Poros = (1−DaDr )×1001.25 2.33 46.43% 46.35 %

VT = VS + VP

VP = VT - VT

VP = 28 – 15VP = 13

Da = MVt

= 35.0228

= 1.25 gr/c.c.

Dr = MVs

= 35.0215

= 2.33 gr/c.c.

%P.

50 gr. -------- 100% X = 61. 84 %A0

30.92 gr. -------- X

% Poros = (1−1.252.33 )×100% Poros = 46.35 %

2. MÉTODO DEL PICNÓMETRO O FIOLA

Peso Fiolagr.

Peso TFSAgr.

Peso F+S+H2Ogr.

Vol. Sólidosc.c.

Dr.gr./c.c.

56.71 12.24 163.54 5.46 2.24

PH2O = 163.54 – (56.71 + 12.24) = 94.59 = VH2O

Vol. Sólidos = 100 ml. – 94.59 ml = 5.41 c.c.

Dr. = 12.245.41

= 2.24 gr./c.c.

3. MÉTODO DEL CILINDRO:

#Φ

cm.Altura h

cm.Peso tapas

gr.Peso gr.

C+S+H2O+tapasPeso suelo

Seco gr.

2

Peso H2Ogr.

Vol. Totalc.c.

Da.

CUESTIONARIO:

1. ¿Cómo explicaría usted, la variación del valor de la densidad aparente en relación a la textura?

La textura de un suelo esta determinado por sus partículas constituyentes (arcillas, limos y arenas). Si un suelo es arcilloso su porcentaje de poros va a ser menor, si un suelo es arenoso su porcentaje de poros es mayor eso quiere decir que va a existir mas cantidad de aire que es menos pesado que cualquier partícula constituyente.

2. Con los resultados obtenidos por el método de probeta en su práctica, calcular el peso de una hectárea de suelo a una profundidad de 35cm.

Solución:

1 ha = 10 000 m2

35 cm. = 0.35 m.

VT = A×h = 10 000 m2×0.35mVT = 3500 m3

Da = 1.25 gr/c.c. = 1.25 TM/m3

Pha = Da× VT

Pha = 1.25 TM/m3 × 3500 m3

Pha = 4375 TM.