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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/cm 3 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/cm 3 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

comportamiento del suelo frente a la fase liquida y gaseosa.

el

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

PESO DE LA

PESO DE

PESO DEL

VOLUMEN

SUELO

FIOLA +

LA FIOLA +

AGUA

DE LOS

AGUA

AGUA +

DESPLAZADO

SOLIDOS

SUELO

(g)

DENSIDAD REAL g/cc

(g)

(g)

(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/ cm 3 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

Peso de

Profundidad

% poros

suelos (g/cc)

(T/ha)

(m)

Arcilloso

1.2

2400

0.20

54.72

Franco

1.4

2800

0.20

47.17

Arena

1.6

3200

0.20

39.62

franca

b) Método del cilindro PROFUNDIDAD DE MUESTREO

(CM)

VOLUMEN

PESO

DEL

DE LA

LA

CILINDRO

LATA

LATA+ PESO

PESO

SECO A

DEL

DEL

ESTUFA

SUELO

SUELO

HUMEDO

SECO A

(CC)

PESO DE

(g)

PESO

PESO

DENSIDAD

DE LA

DEL

APARENTE

LATA +

SUELO

ESTUFA (g)

(g)

(g/cc)

POROS

TEXTURA AL TACTO

(%)

(g)

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 plantas.

respectivo estado de disponibilidad para las

9. BIBLIOGRAFÍA

 Brady, N.C. The Nature and Properties of Soils. 10 th 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.