Informe de Laboratorio de Suelos - Determinacion de Densidad Relativa, Densidad Real y Porosidad de Un Suelo

UNIVERSIDAD DE LA SALLE

INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA

INFORME DE LABORATORIO DE SUELOS Y QUIMICA DE SUELOS

DETERMINACION DE LA DENSIDAD APARENTE, DENSIDAD REAL Y POROSIDAD DE UN SUELO

PRESENTADO A: RICARDO CAMPOS

PRESENTADO POR: KIRSTIE LOPEZ (41092207) NELSON DAVID NIÑO (41092601) OSCAR FELIPE AVILAN (41092193)

GRUPO 01 (M 7-9, V 10-11)

BOGOTA, 11 DE MARZO DE 2011 RESUMEN En este laboratorio se determinaron propiedades físicas tales como la densidad real (método picnómetro), densidad aparente (método parafina) y porosidad de una muestra de suelo.

Los datos de dichos parámetros se realizaron por medio de pruebas cuantitativas y que finalizada la práctica se obtuvieron los datos para el posterior análisis de la muestra dada. Palabras claves: Densidad aparente, densidad real, porosidad, masa, volumen INTRODUCCION La densidad aparente es una propiedad de los suelos que varía de acuerdo al estado de agregación del suelo (estructura del suelo), al contenido de agua y la proporción del volumen ocupado por los espacios intersticiales, que existen incluso en suelos compactos. La densidad aparente es afectada por la porosidad e influye en la elasticidad, conductividad eléctrica, conductividad térmica, en la capacidad calorífica a volumen constante y en la dureza. El valor de la densidad aparente se determina dividiendo la masa en gramos de una muestra de suelo seco entre su volumen en mililitros. La colección de la muestra se debe hacer con cuidado de no alterar la estructura natural del suelo. Por otra parte, la densidad real es otra propiedad física del suelo que muestra la masa por unidad de volumen de la fase solida del mismo, y esta depende principalmente de la composición, cantidad de minerales y de la proporción de materia orgánica e inorgánica que contiene. Cuando se relacionan estos dos conceptos (densidad aparente y densidad real) es posible determinar el porcentaje de porosidad de un suelo, es decir la cantidad de espacios entre las partículas sólidas del suelo. La proporción de los poros grandes y pequeños en el suelo permite establecer un equilibrio aire-agua. Así mismo, los poros permiten el desarrollo y la nutrición de las raíces y de las plantas contribuyendo en la actividad del suelo. OBJETIVOS - Determinar la densidad aparente y la densidad real de una muestra de suelo experimentalmente - Calcular el porcentaje de porosidad del suelo e indicar basados en los resultados propiedades características del suelo utilizado en la muestra MARCO TEORICO Densidad aparente Es la relación entre la masa de suelo por unidad de volumen aparente de suelo seco. Las unidades de medida son gramos por centímetro cúbico. Así mismo es una de las características del suelo que reviste mayor importancia ya que es un

buen indicador de importantes características del suelo, tales como porosidad, grado de aireación y capacidad de drenaje (En un tipo de suelo los valores bajos de densidad aparente implican suelos porosos, bien aireados y con buen drenaje). Se tiene en cuenta para conocer el espacio poroso, transformar la humedad gravimétrica, estimar el coeficiente de expansión lineal (COEL); en fertilidad para calcular la masa de la capa arable y en riegos para calcular la lámina de agua. También, se utiliza como parámetro para clasificar los suelos orgánicos y derivados de cenizas volcánicas. •

Método del terrón

La densidad aparente en agregados puede ser conocida haciendo del uso del principio de Arquímedes por lo cual el volumen de la muestra se determina en base al volumen de líquido desalojado. Para ello se cubre el agregado de suelo con una sustancia repelente al agua (parafina), se pesa primeramente al aire y luego dentro de un líquido de densidad conocida. La determinación de la densidad aparente se realiza considerando las siguientes variables: densidad del agua a la temperatura de la determinación, peso del agregado seco al aire, humedad de la muestra, peso de la muestra con la parafina en agua, peso de la parafina que recubre el agregado y densidad de la parafina.

Dónde: • Da es la densidad aparente en g/cc • Msh es la masa de suelo húmedo en g • Mss es la masa del suelo seco a 105 ºC en g • Mshpa es la masa de suelo húmedo más parafina en agua en g • Dw es la densidad del agua, en g/cc • Dp es la densidad de la parafina ( 0.89 ) g/cc • Og es el porcentaje de humedad en relación a la masa de suelo seco a (105 ºC) Nota. El terrón debe tener una humedad cercana a la humedad de campo, ya que muchos suelos tienen la tendencia a contraerse, reduciendo su volumen a medida que se secan. Al parafinar el terrón, es necesario tener cuidado que la parafina no esté muy fría ya que forma burbujas entre esta y el terrón, y que no rellene los poros, cuando este muy

caliente; por esta razón se recomienda que la parafina, para cubrir el terrón, se encuentre a una temperatura de 60oC. La determinación de volumen del terrón parafinado puede hacerse por diferencia de pesos en el aire y en el agua, o midiendo el volumen desalojado por el terrón cuando se sumerge en una probeta con agua.

Densidad de las partículas o real Es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen de la fase sólida del suelo (sin considerar tamaño ni espacio), siendo más o menos constante, ya que está determinado por la composición química y mineralógica de la fase sólida. El conocimiento de las partículas del suelo o densidad real junto con la densidad aparente permite calcular la porosidad total del suelo; también permite evaluar la concentración de los sólidos en suspensión, y determinar la velocidad de sedimentación, en la predicción de pérdida del suelo, en análisis mecánicos, en erosión y conservación del suelo. •

Método del picnómetro

Este método consiste en obtener el volumen de una muestra de suelo en forma indirecta, determinando por pesada el volumen de agua existente en un recipiente (picnómetro) con y sin muestra de suelo. El picnómetro se pesa vacío (valor A) y perfectamente seco en una balanza de precisión. Con ayuda de un embudo se agrega suelo tamizado por 2 mm, cuya humedad es conocida, hasta formar sobre el fondo del picnómetro una capa de aproximadamente 1 cm de espesor. Se pesa nuevamente (valor B). La diferencia entre los valores B y A nos da el peso en gramos del suelo que multiplicado por el factor de humedad nos da el valor del suelo seco a 105-110 °C (valor P). Se agrega con cuidado agua en el picnómetro hasta aproximadamente una tercera parte de su capacidad y se agita cuidadosamente para eliminar las burbujas de aire que pudieran quedar retenidas entre las partículas de suelo. Para asegurar la completa extracción del aire se coloca el picnómetro con su contenido en un desecador por unos minutos. Finalmente se llena con agua el

picnómetro hasta el borde y se coloca el tapón en forma tal que no queden aprisionadas burbujas de aire en su interior. El agua derramada se seca con papel de filtro para que el picnómetro quede totalmente seco. Se lo pesa en una balanza de precisión obteniendo el valor D. Se vacía el picnómetro, se lo lava, se lo llena con agua destilada y se lo vuelve a pesar (valor E). Esta última pesada determina el volumen del picnómetro.

Dónde: •

Masa del picnómetro + suelo (valor B)

•

Masa del picnómetro vacío (valor A)

•

Masa del picnómetro + agua destilada (valor E)

•

Masa del picnómetro + agua destilada + suelo (valor D)

•

Masa del suelo seco (B-A)

Porosidad del suelo Se define como el espacio de suelo que no esta ocupado por solidos y se expresa en porcentajes. Se define también como la porción de suelo que está ocupada por aire y/o por agua. En suelos secos los poros estarán ocupados por aire y en suelos inundados, por agua. Los factores que la determinan son principalmente la textura, estructura y la cantidad de materia organica Los poros que constituyen el espacio poroso del suelo se encuentran en un rango continuo de tamaño, sin embargo se dividen usualmente en dos tipos: los macroporos y los microporos o poros capilares. La tasa de movimiento del agua y del aire a través del suelo es determinada, en gran medida, por el tamaño de los poros. Los macroporos facilitan una rápida percolación del agua y el movimiento del aire, en tanto que los microporos dificultan el movimiento del aire y retienen gran cantidad de agua por capilaridad; por consiguiente, los microporos son muy importantes en lo que se refiere a la retención del agua en el suelo, y los macroporos son de gran valor en lo que se refiere a la aireación v al drenaje interno del suelo

La diferencia que existe en dos suelos con la misma porosidad total, pueden ser muy diferentes en cuanto a su comportamiento frente al agua y al aire. Así, por ejemplo, un suelo puede tener un volumen muy pequeño de macroporos y uno mucho mayor de microporos, en cuyo caso se tendrá mucha capacidad de retención de agua, pero muy lenta percolación y poca aireación. Los suelos arcillosos son de este tipo a pesar del gran volumen total de poros. Un suelo con el mismo volumen combinado de poros puede tener una relación inversa de macroporos y microporos; en este caso la infiltración y percolación del agua serán rápidas, habrá muy poca retención de agua y el suelo estará bien aireado. Los suelos arenosos tienen estas características debido a la dominancia en ellos de los macroporos. La porosidad puede ser determinada por la fórmula:

Dónde: • • •

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 %

METODOLOGIA Para la determinación de la densidad aparente: •

Se hace un terrón de suelo de 2×2 cm y se llevo a la estufa a 105◦C, hasta que tenga un peso constante .

•

Se pesa el terrón en el crisol a un desecador por media hora

•

Se pesa el terrón sin el crisol

•

Se sumergue el terrón el parafina que no este demasiado caliente

•

Se pesa el terrón cubierto de parafina

•

Se sumerge el terrón cubierto de parafina en una probeta graduada y se toma el dato del volumen desplazado

Para la determinación de la densidad real se realizaron los siguientes pasos: •

se pesa el picnómetro

•

Se pesa una muestra de suelo seco a 105◦C y tamizado

•

Se agrega el suelo en el picnómetro

•

Posteriormente se coge el picnómetro sin muestra de suelo y se le agrega agua lentamente hasta su marca superior.

Para encontrar el valor de porosidad del suelo solo son necesarios los datos de densidad aparente y densidad relativa.

RESULTADOS

Densidad Aparente: Peso del suelo seco = 13,350 g δ parafina = 0.9 g/ml M parafina= terrón con parafina – terror sin parafina M parafina = 14.2169 g - 13.350g M parafina= 0.8669 g V parafina= m/d V parafina= 0.8669 g / 0.9 (g/ml)

V parafina= 0.963 ml DA = A/Vd - Vp A= Peso del suelo seco Vd= volumen desplazado del agua Vp= volumen de la parafina Por lo tanto la densidad aparente que se obtuvo fue DA = 13,350 g /(15ml – 1,7669 ml ) DA= 1,00883 g/ ml Densidad relativa Peso del Picnómetro de 10 ml = 19.3 g Peso del suelo= 9 g Peso del picnómetro más suelo= 22.35 g Peso del picnómetro más agua= 28.9386 g Pz= Pp ₊Ps ₊P a Pa=Pz-Pp-Ps Pa= 28,9386g – 19,3 g – 3 g Pa= 6.6386 g Peso del agua=volumen del agua Volumen de sólidos= volumen picnómetro – volumen del agua Volumen de solidos= 10 – 6.6386 Volumen de solidos= 3.3614 ml Densidad real= peso de sólidos/volumen sólidos Densidad real= 3 g / 3.3614 ml Densidad real= 0.8924 g / ml

Porosidad

% EP= 100 (1 – DA)/ DR %EP= |100 (1 – 1.00883)/ 0.8924| %EP= 0.9894 ANALISIS DE RESULTADOS FALTA CONCLUSIONES FALTA REVISION BIBLIOGRAFICA 

Génesis y clasificación de suelos (S.W. BUOL, F.D. HOLE, R.J. McCracken) Ed. Trillas.2ed



http://www.sagan-gea.org/hojaredsuelo/paginas/15hoja.html



http://www.walcoagro.com/exposiciones/propiedades%20fisicas%20suelos %202.pdf



http://www.biblio.colpos.mx:8080/jspui/bitstream/10521/87/1/Vasquez_Gar cia_I_MC_Forestal_2010.pdf