Informe Densidad Aparente y Real.docx

FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA SUELOS Y QUÍMICA DE SUELOS- GRUPO 05 RICARDO CAMPOS SEGURA SEGUNDO CICLO 2014

2014-2

Carlos Fernando Morales1, Daniela Méndez Molano2

Informe: Determinación de la Densidad Aparente y Real en suelos. RESUMEN En el suelo, por ser un cuerpo poroso, se presentan dos situaciones diferentes con respecto a la densidad: la densidad aparente (la cual describe la compactación del suelo relacionando sólidos y el espacio porosos) y la densidad real (es el peso de las partículas sólidas en el suelo relacionándola con el volumen sin tener en cuenta su organización). Se realizó el procedimiento para hallar la densidad real y aparente especificados en la metodología de la guía de laboratorio de suelos (Campos Segura, 2012) .Hay que tener en cuenta que como grupo monitor la metodología se hizo completa y que a los demás grupos se les dio a conocer ciertos datos para llevar a cabo con agilidad, la densidad aparente y la densidad real en cada uno de los casos.

1. 41122118 2. 41122127

Informe: Determinación de la Densidad Aparente y Real en suelos.

En cuanto a complicaciones en el laboratorio se debe reportar que dos (2) de los siete (7) grupos que hicieron la práctica sufrió problemas para hallar principalmente la densidad aparente, lo que ocurrió debido a error en el cálculo, que fue corregido a la hora de realizar el informe. Se pudo concluir que la densidad aparente y real son dos propiedades esenciales en la caracterización del suelo y que su determinación experimental es muy sencilla sin embargo requiere de cuidado y concentración para que no se presenten errores.

OBJETIVOS 

Determinar de forma experimental La densidad Aparente y la densidad Real de una muestra de suelo.



Caracterizar la muestra de suelo de diferentes grupos sacada en Universidad de La Salle sede Norte a partir de la determinación de Densidad Aparente y Real

MARCO TEORICO Densidad Aparente 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 (expresados en % en peso) a valores de % en volumen en el campo. (Universidad de Granada, 2013).Es una forma de evaluar la resistencia del suelo a la elongación de las raíces, se utiliza para cálculos muy utilizados en fertilidad y fertilización de cultivos extensivos. La densidad aparente varía con la textura del suelo y el contenido de materia orgánica; puede variar estacionalmente por efecto de labranzas y con la humedad del suelo

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sobre todo en los suelos con arcillas expandentes (Taboada & Alvarez, 2008).Por ejemplo un suelo arenoso tiene una densidad aparente mayor que un suelo arcilloso debido a que la sumatoria de espacios porosos del primero es menor, por lo tanto su volumen también será menor, y este es inverso a la densidad, es decir que a menor volumen mayor densidad; lo contrario pasa con el suelo arcilloso en donde la sumatoria de espacios porosos es mayor. Esta propiedad varia generalmente de 1,4 a 1,7 para suelos de textura gruesa y de 1,1 a 1,6 para suelos de textura pesada; esta correlacionada también con el manejo del suelos. (Campos Segura, 2012) Por medio de la densidad aparente es posible calcular el peso de una hectárea arable, conociendo la profundidad de la capa y el área del terreno.

Arena

Arcilla

Imagen 1. Espacio poroso Arena vs Arcilla

Densidad Real La densidad real del suelo se refiere al peso de las partículas sólidas y, por tanto, puede definirse como la relación entre el peso de las partículas sólidas secas a la estufa y el volumen de agua desalojado por ellas. Es llamada también gravedad especifica o peso específico (se expresa en gramos por centímetro cubico). En su determinación no influirá el espacio total de poro ni el tamaño de las partículas.

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Los valores de densidad real o peso específico para los suelos minerales están comprendidos, por lo general, entre 2.6 y 2.7, ya que la mayoría de la masa del suelo está constituida por cuarzo, feldespatos y silicatos coloidales de un peso específico próximo a estos valores. La materia orgánica influye en el peso específico. En suelos con alto contenido de materia orgánica puede llegar hasta 2.0 gramos por centímetro cubico. (Campos Segura, 2012) Para la densidad real no hay que tener en cuenta la organización que hay en el suelo, es decir, sin involucrar en el volumen el espacio ocupado por los poros, por consiguiente se deduce que es dependiente de la composición mineral del suelo. 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 2,6 g/cm3, se puede pensar que el suelo posee un alto contenido de yeso o de materia orgánica, si es significativamente superior a 2,6 g/cm3 se puede inferir que posee un elevado contenido de óxidos de Fe o minerales ferro magnésicos.

Imagen2. Estructura de suelo incluyendo espacio poroso. Conocer las densidades de una muestra de suelo es importante a la hora de conocer el porcentaje poroso del suelo, ya que se puede calcular a través de la siguiente expresión: %𝐸𝑃 = 100 − (

𝐷𝐴 ∗ 100) 𝐷𝑟

En donde:

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𝐷𝑎 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐴𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐷𝑟 = 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑎𝑙

METODOLOGIA (Campos Segura, 2012)

Densidad Aparente

1. Tomar un terrón de aproximadamente 2x2 cm y llevarlo a la estufa a 105 °C hasta alcanza peso constante*

6. Calcular la densidad aparente*

2. Pasar a un desecador durante media hora y pesar exactamente*

3. Sumergir un terrón en parafina que no este demasiado caliente, valiéndose de un alambre fino*

5. Sumergir el terrón recubierto con parafina en una probeta graduada, de tal manera que se pueda conocer el volumen desplazado= C*

4. Volver a pesar el terrón de suelo recubierto con parafina*

* 1. El tamaño es para que el terrón pueda ser introducido con facilidad a la probeta, y al calentarlo a 105 °C se pierde el agua que ocupa los poros, dando un valor real del volumen total.

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2. El suelo se equilibra a temperatura ambiente sin adquirir humedad, el peso tomado de suelo seco será igual a A para la ecuación de densidad. 3. La parafina impedirá el paso del agua al interior del terrón. 4. Al conocer este peso se conocerá el peso de la parafina restando el peso seco inicial, y dividiéndolo en la densidad de la parafina que es 0.9 g/cm3 este dato será =B 5. El volumen desplazado equivale al volumen ocupado por el suelo y la parafina=C, como se conoce el volumen de la parafina B, podrá deducirse el volumen del suelo 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜

𝐴

6. 𝐷𝑎 = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐶−𝐵

Densidad Real

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Pasar el suelo seco a 105°C y tamizado a un picnómetro previamente pesado. Pp= peso picnómetro*

4. Secar completamente el picnómetro y pesarlo nuevamente. Pz= Pp + Ps + Pa *

2. pesar el picnómetro con el suelo Px= Pp + Ps *

3. Agregar agua al picnómetro lentamente hasta la marca superior. Someter al vacío por 15 min, de nuevo llevar a volumen con agua y colocar posteriormente el tapón, permitiendo la salida de agua en exceso.*

5. Calcular la densidad real 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠

Dr= 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠

* 1. Mediante el secamiento a 105°C se omite el agua presente en el sistema, eliminando el error que se cometería en relación con el peso del suelo tomado como base. 2. Como se conoce el peso del picnómetro (Pp), se puede calcular el peso del suelo Ps= Px – Pp. Si se pesara el suelo por separado, existiría la posibilidad de error, ya que podría quedarse algo en el papel utilizado para el pesaje o perderse al agregarlo al picnómetro. 3. Debe evitarse al máximo la presencia de burbujas de aire atrapado en el suelo, mediante pequeños golpes. El agua que sale por el tapón es agua que excede el volumen del picnómetro. 4. Si no se secara y quedara algo de agua sobre el picnómetro, se estaría cometiendo el mismo error si esta agua no se eliminara al taparlo.

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5. El peso de los sólidos del suelo se considera igual al peso del suelo, por estar este seco a 105°C y despreciar el peso correspondiente al aire. Pa = Pz – (Ps + Pp) Pa = Va (teniendo en cuenta que la densidad del agua destilada es igual a 1) Va = Volumen de agua Vs = Vp – Va (Vs = Volumen solidos)

RESULTADOS Densidad Aparente Grupo

A

𝑷𝒑+𝒕

𝑷𝒑

B

C

Da

Peso suelo

Peso parafina +

(Peso parafina

Volumen

Volumen

seco (g)

terrón

+terrón) – (peso

Parafina*

desplazado

𝐴 𝐶−𝐵

𝑣 = 𝑃𝑝 /𝜌𝑝

(cm3)

(g)

suelo seco)

1

8,7941

10,42

1,63

1,81

7

1,69

2

10,5301

12,56

2,03

0,22

8

1,35

3

9,1686

10,86

1,69

1,88

7

1,79

4

5,9936

7,0756

1,0820

1,2022

5

1,5782

5

12,5024

14,11

1,61

1,79

9

1,73

6

10,0304

11,43

1,40

1,55

8

1,55

7

11,8995

13,67

1,77

1,97

9

1,69

8

14,3010

15,86

1,56

1,73

10

1,73

Tabla 1. Resultados del grupo, de densidad aparente *La densidad de la parafina (𝜌𝑃 ) es aproximadamente 0,9 g/cm3

Densidad Real

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Informe: Determinación de la Densidad Aparente y Real en suelos. 𝑷𝒑

Grupo

𝑷𝒙 = 𝑃𝑝 + 𝑝𝑠

𝑷𝒛 = 𝑃𝑝 + 𝑃𝑠 + 𝑃𝑎

Peso

Peso

picnómetro(g)

Picnómetro +

Picnómetro +

suelo

suelo +agua (g)

𝑷𝒔 = 𝑃𝑥 − 𝑃𝑝

𝑷𝒂 = 𝑃𝑧 − (𝑃𝑠 + 𝑃𝑝)

Peso

𝑽𝒔 = 𝑉𝑝 − 𝑉𝑎*

Dr

Cm3

𝑷𝒔 𝑽𝒔

𝑷𝒂 = 𝑉𝑎

suelo

(g)

Cm3

1

20,08

21,75

31,05

1,67

9,3

0,7

2,38

2

18,4172

21,8138

30,33

3,396

8,52

1,48

2,29

3

19,31

23,34

30,61

4,03

7,27

2,73

1,50

4

18,5458

23,5513

31,3466

5,0055

7,7953

2,2047

2,2703

5

18,48

25,84

32,25

7,36

6,41

3,59

2,05

6

19,21

24,03

32,01

4,89

7,98

2,02

1,99

7

19,28

23,21

31,35

3,93

8,14

1,86

2,11

8

17,41

23,31

30,99

5,9

7,68

2,32

2,54

Tabla 2. Resultados del grupo de densidad real *El volumen del picnómetro era 10 ml = 10 cm3

ANALISIS DE RESULTADOS Grupo Densidad Aparente (g/cm3) Densidad Real (g/cm3)

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8

1

1,69

2,38

2

1,35

2,29

3

1,79

1,50

4

1,5782

2,2703

5

1,73

2,05

Informe: Determinación de la Densidad Aparente y Real en suelos.

6

1,55

1,99

7

1,69

2,11

8

1,73

2,54

Tabla 3. Resumen de datos obtenidos de densidad aparente y real, por el grupo. Como la densidad aparente varia generalmente de 1,4 a 1,7 para suelos de textura gruesa es decir con tendencia a ser arenosos y de 1,1 a 1,6 para suelos de textura pesada es decir arcillosos; la muestra de suelo del grupo 2 es la que más tiende a hacer un suelo arcilloso sin embargo la mayoría de muestras esta en este rango (1,11,6) con excepción de las muestras del grupo 3,5 y 7 donde se podría deducir que la muestra tiene textura pesada y por lo tanto se trata de un suelo arenoso. En el caso de la densidad real que está comprendida por lo general entre 2.6 y 2.7, y cuando es menor es por presencia de materia orgánica se puede decir que todas las muestras tiene presencia de materia orgánica. El grupo 4, que es el correspondiente al grupo monitor arrojan datos con más cifras significativas ya que el procedimiento se realizó previamente con una balanza más precisa, en esta muestra se puede decir que está en el rango de arcillas y además tiene alta presencia de materia orgánica.

Errores presentados: Cuando se realizó la práctica, hubo discusión con la densidad aparente de dos grupos puesto que el resultado que calculaban se salía completamente del rango teórico, sin embargo se anotaron los datos correspondientes en los formatos entregados para posteriormente revisar el posible error. Al determinar de nuevo la densidad con los datos registrados se encontró que estos dos grupos asumieron el peso de la parafina, como el dato obtenido pesando el terrón con la parafina, por lo que olvidaron restar el peso del terrón seco, sin embargo este error se corrigió y se registró el dato real en la tabla 1 y 2 del presente informe. Una variable que podría hacer que se presenten errores en el resultado de la densidad real es el no pesar el picnómetro completamente seco, o exceder el peso de suelo introducido al picnómetro, además de no esperar el tiempo necesario al vacío para luego volver a llenar el picnómetro con agua.

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CONCLUSIONES Se puede concluir que un alto contenido de materia orgánica, reduce la densidad del suelo, además el estado de humedad en el que se toma la muestra no afecta en la determinación de densidad aparente puesto que el procedimiento elimina toda humedad Per se. La densidad aparente y real son dos propiedades esenciales en la caracterización del suelo y

su determinación experimental es muy sencilla sin

embargo requiere de cuidado y concentración para que no se presenten errores.

BIBLIOGRAFIA 

Campos Segura, R. (2012). Manual de suelos. Guias de laboratorio y campo. Bogota D.C: Ediciones Unisalle.



FAO. (| de 2014). Portal de Suelos de la FAO. Recuperado el Septiembre de 2014, de http://www.fao.org/soils-portal/levantamiento-de-suelos/propiedades-delsuelo/propiedades-fisicas/es/

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Hodgson, J. M. (1987). Soil samplig and Soil description . España: Reverté.

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Petersen, R., & Calvin., L. (1986). Methods of Soil Analysis. Sampling In a. Klute.

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Taboada, M., & Alvarez, C. (2008). Fertilidad Fisica de Los Suelos. Buenos Aires: Facultad de Agronomia.

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Universidad de Granada. (2013). Edafologia. Recuperado el 20 de Septiembre de 2014, de Edafologia: http://edafologia.ugr.es/introeda/tema04/otraspp2.htm

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USDA. (2006). Claves para la Taxonomía de Suelos. En D. d. Unidos, Claves para

la Taxonomía de Suelos (Decima Edición ed.). Mexico.

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ANEXOS

Fotografía 1. Terrones recubiertos con parafina

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Fotografía 2. Formatos diligenciados entregados a los grupos de laboratorio.

Fotografía 3. Tamizador con muestra para Densidad real

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