Universidad Nacional de Agricultura (UNA)Laboratorio de suelos

Alumnos:

Delmer Geovany Lemus Luis Gerardo López Jesús Manuel López Elías Lorenzo Said Alberto López Yani Gabriel Ledesma Héctor Alexander López Víctor Hugo López

Índice

1. Introducción…………………………………………3

2. Objetivos………………………………………………4

3. Materiales…………………………………………….5

4. Revisión Bibliográfica………………………….…6

5. Formulas……………………………………………….10

6. Cálculos…………………….…………………………..12

7. Desarrollo de la guía……….……………………..14

8. Anexos……………..……………………………………19

9. Conclusiones…………………..……………………..21

10. Bibliografía……………..…………………………….22

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INTRODUCCIÓN

Las determinaciones físicas pueden serobservaciones sencillas basadas en la experienciade reconocedores de perfiles de suelo, o requeririnstrumental de diverso grado de precisión. Losmétodos para determinar propiedades físicas

actualmente se encuentran en un menor grado deestandarización que los de propiedades químicas yademás son menos conocidos. Una de las medidas máscomunes para conocer el estado físico de un suelo

es la densidad aparente.

La densidad aparente del suelo es un buenindicador de propiedades importantes del suelo,como son: la compactación, porosidad, grado deaireación y capacidad de infiltración, lo quecondiciona la circulación de agua y aire en elsuelo, los procesos de establecimiento de las

plantas (emergencia, enraizamiento) y el manejodel suelo, también afecta al crecimiento de las

plantas debido al efecto que tienen la resistenciay la porosidad del suelo sobre las raíces. Con unincremento de la densidad aparente, la resistencia

mecánica tiende a aumentar y la porosidad delsuelo tiende a disminuir, con estos cambios

3

limitan el crecimiento de las raíces a valorescríticos. Los valores críticos de la densidad

aparente para el crecimiento de las raíces, varíansegún la textura que presenta el suelo y de la

especie de que se trate.

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Objetivos

General

Aprender a determinar la densidad aparente de un suelo y saber cómo esta propiedad influye en características importantes del suelo en cuanto a su calidad.

Específicos

o Extraer de forma eficaz y sin deteriorar la muestra para que esto no vaya a influenciar en la fase de cálculos.

o Determinar con ayuda de las formulas cada uno de los datos que se requieran en la práctica.

5

6

MATERIALES ESENCIALES.

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CalculadoraRegla Graduada

Cilindro de Metal

Horno Balanza

REVISIÓN DE LITERATURA

La densidad de volumen o densidad aparente se

define como el peso seco del suelo por unidad de

volumen de suelo inalterado, tal cual se encuentra

en su emplazamiento natural, incluyendo el espacio

poroso. Para medir la densidad aparente se retira

del campo una muestra de suelo de volumen conocido

y se seca en el horno a 105ºC, hasta que alcanza

un peso constante. La densidad aparente se calcula

dividiendo el peso seco del suelo por el volumen

que ocupaba en el campo. (Gutiérrez, 2010) A

diferencia de la textura, la densidad aparente es

una propiedad dinámica, que varía con las

condiciones estructurales del suelo. El grado de

estructuración del suelo puede variar por

condiciones de manejo, tales como el paso de

maquinaria u otras labores agrícolas, la densidad

aparente puede servir como un indicador del grado

de compactación que tiene el suelo, y su

restricción relativa al desarrollo radicular de

las plantas. (Ruiz, 2012) La determinación de la

densidad aparente se realiza en muestras

imperturbadas. A estas muestras se les determina8

el peso seco a 105º C. Se cuenta entonces con los

dos elementos necesarios para calcular la densidad

aparente: el peso de los sólidos y el volumen que

la muestra ocupaba en el campo, que incluye el de

los sólidos y el espacio poroso. Existen otros

métodos para determinar densidad aparente, pero

este es el mas eficiente y exacto. (García, 2004)

D.a. = peso de los sólidos de la muestra o peso

seco/Volumen de los sólidos de la muestra Según

Pritchett (1990) citado por (Cerna, 2005),

describe los factores que afectan la densidad

aparente de los suelos como: Estructura. La

granulación en los suelos tiende a aumentar el

espacio poroso y por tanto disminuye en la

densidad aparente. Como las condiciones

estructurales son malas en los suelos, se

facilitan las condiciones de compactación de los

horizontes, con la consecuente reducción del

espacio poroso. Textura. La textura de los suelos

es una de las propiedades que afectan directamente

a la densidad aparente (tabla 6) y está

estrechamente relacionada a ella. Compactación A

medida que los suelos se compactan disminuye la

porosidad y aumenta la densidad aparente. Materia

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Orgánica, influye al facilitar y elevar la

granulación de la estructura de los suelos,

aumentando la porosidad y disminuyendo la densidad

aparente. Los valores bajos de densidad aparente

son propios de suelos porosos, bien aireados, con

buen drenaje y buena penetración de raíces, lo que

permite un buen desarrollo de las raíces. Los

valores altos de densidad aparente son propios de

suelos compactos y poco porosos, con aireación

deficiente e infiltración lenta del agua, lo cual

puede

Provocar anegamiento, anoxia y que las raíces

tengan dificultades para alongarse y penetrar

hasta alcanzar el agua y los nutrientes

necesarios. En estas condiciones, el desarrollo y

crecimiento de las plantas es impedido o retardado

consistentemente (Donoso, 1992) citado por

(Gutiérrez, 2010) La densidad aparente de los

horizontes A en suelos minerales suele variar

entre 0,1 y 0,6 g/cm3 la de los suelos orgánicos

es menor y puede alcanzar 0,1 g/cm3, la mayor

parte de variaciones provienen de diferencias en

el volumen total de poros, como regla general los

suelos de textura fina tiene mayor porosidad y

10

menor densidad aparente que los suelos arenosos,

como es natural, la densidad aparente de un suelo

varía según su grado de compacidad. (Troeh, 1988)

Las labranzas son procesos dinámicos que causan

profundos cambios en las propiedades físicas de

los suelos las cuales persisten por tiempo

variable, dependiendo del suelo y del clima y que

pueden afectar fuertemente a los cultivos. Para

describir estos cambios pueden utilizarse

propiedades dinámicas que reflejan la reacción del

suelo a la aplicación de fuerzas como la

resistencia a la penetración y densidad aparente.

(Venialgo et al. 2002) citado por (Venialgo, 2004)

La compactación del suelo es el incremento de la

densidad aparente, que resulta de la aplicación de

una carga o presión. Esta presión puede venir de

fuerzas mecánicas aplicadas, de la contracción de

algunos suelos al secarse y de la destrucción de

la materia orgánica o de la estructura del suelo;

sin embargo, los principales problemas de la

compactación de suelo se debe al uso excesivo de

maquinaria agrícola la practica inoportuna de

labranza, lo cual genera la formación de una capa

dura inmediatamente debajo del suelo arado. A esta

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capa de suelo compactado se le llama piso de arado

y limita la profundidad efectiva del suelo para la

exploración de las raíces, también disminuye la

velocidad de infiltración del agua, la porosidad

del suelo y la aireación de las raíces y en casos

severos puede impedir la producción económica de

los cultivos (Mendoza & Reyes, 2010) 3.

El suelo como todo cuerpo poroso tiene dos

densidades. La densidad real (peso media de sus

partículas sólidas) y la densidad aparente

(teniendo en cuenta el volumen de poros). La

densidad aparente refleja el contenido total de

porosidad del suelo y es importante para su manejo

(refleja la compactación y facilidad de

circulación de agua y aire). El valor o parámetro

de la D.a. puede ser usado para diferente fines,

entre los que se puede incluir el cálculo del peso

de la capa arable de los suelos, la determinación

del espacio poroso total o el cálculo de la lamina

de riego.

• La densidad aparente se utiliza para determinar

el grado de compactación de un suelo.

• A mayor D.a. mayor compactación, menor

aireación, menor facilidad de desarrollo

12

radicular, mayor contenido de CO2 y menor

contenido de O2 en el suelo.

• Por el contrario a menor D.a., menor

compactación, mayor aireación, mayor facilidad

de desarrollo radicular, menor contenido de CO2

y mayor contenido de O2 en el suelo.

• La densidad aparente se define como el peso seco

de una unidad de volumen de suelo.

• Los factores que la afectan son principalmente

tres: la textura, la estructura y la presencia

de materia organica.

• Suelos con texturas arenosas tienden a tener

densidades mayores que suelos mas finos, al

mismo tiempo en suelos bien estructurados los

valores son menores, valores promedios de

densidad aparente( g/cm3) para suelos de rocas y

minerales 2.65; arena 1.9-1.7; Textura franca

1.3-1.0; suelo rico en humus 0.9-0.8. 

13

Formulas

14

masa de partículas sólidas (m)Densidad real (Dr) = ---------------------------------------------

Volumen de partículas sólidas (Vs)

Valores normales de DR para suelos minerales son de

2.65 g/cm3

masa de partículas sólidas (m)Densidad aparente (Da) = ---------------------------------------

Volumen total del Suelo (Vt)

15

FORMULAS:D. A. : M / V (g/cc) V : ¶ r2h % VOL. H°= % Hgrav. X D.a. % Hgrav. : P.H. – P. S. X 100

P.S.

Lamina de agua= (% Hgrav./100) x D.a. x Prof.(m)

Vol. De agua= Area (m2) x lamina de agua (m) x 1,000 lts.

PCA= L x L x Prof. x D.a.

PT. : (1 – Da/Dr ) x 100.

Porosidad

Representa el porcentaje total de huecos que hay

entre el material sólido de un suelo.

Es importante porque de esta depende el

comportamiento del suelo frente a las fases

líquida y gaseosa, y por tanto, vital para la

actividad biológica que pueda soportar.

Se estudia con la técnica micromorfológica y se

cuantifica de manera indirecta en las medidas de

D.R y de densidad aparente.

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FORMULAS:D. A. : M / V (g/cc) V : ¶ r2h % VOL. H°= % Hgrav. X D.a. % Hgrav. : P.H. – P. S. X 100

P.S.

Lamina de agua= (% Hgrav./100) x D.a. x Prof.(m)

Vol. De agua= Area (m2) x lamina de agua (m) x 1,000 lts.

PCA= L x L x Prof. x D.a.

PT. : (1 – Da/Dr ) x 100.

Densidad aparente (Da)

% porosidad (n) = 1 - ------------------------- x 100

Densidad real (Dr)

CALCULOS:

A.Calcular la Da por el método del cilindro

para la muestra asignada:

a)PSSH (CALICATA) 254.5 gr.

o PSSH (ARROZ) 206.6 gr.

b)Volumen del suelo extraído (CALICATA) 502.65

cc.

o Volumen del suelo extraído (ARROZ) 502.65

CC.

c)Da (CALICATA) = peso/volumen =0.50 gr/cc

o Da (Arroz) = peso/volumen = 0.41 gr/cc

B.Calcule el espacio poroso de la muestra que

se analizo en el laboratorio. Indique si la

porosidad de ese suelo es buena o mala.

Explique.

P. T. : 1 – Da/Dr ) x 100

Calicata

- P. T.: (1- 0.50/2.65) x 100 = 82%

Arroz

-P.T.: (1- 0.41/2.65) x 100 = 85%

En ambas muestras se tienen valores que según

la tabla de porosidad son excesivos o sea que

tienen muchos espacios donde se puede albergar

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agua y aire siendo este un inconveniente

porque tiende a almacenar mucha agua y no es

de mucho beneficio para la mayoría de los

cultivos.

C.Estime , el peso de la capa arable (PCA) de

suelos con las siguientes características:

D.a gr/cc

Prof. cm

Área PCA kg PCA Lbs

1 20 1 ha 2,000,000

4,400,000

1.25 30 1 mz 2,625,000

5,775,000

1.5 25 0.25 mz 656,250 1,443,750

0.50(Calicata)

20 1 ha 1,000,000

2,200,000

0.41(Arroz)

20 1 ha 820,000 1,804,000

D.Calcular la lamina de agua y el volumen de

agua en lts/ ha de una muestra con los

valores:

% H Grav. = 10

Prof. (cm) = 25

18

Da (g/cm3) = 1.4

Lamina de agua para estos valores es de 3.5

Además calcular el mismo volumen de agua

para su muestra asignada.

o Calicata

% H Grav. = 19.4%

Prof. (cm) = 20

Da (g/cm3) = 0.50

La lamina de agua para estos valores es de

1.94

o Arroz

% H Grav. = 33.75%

Prof. (cm) = 20

Da (g/cm3) = 0.41

La lamina de agua para estos valores es de

2.76

19

Guía de preguntas orientadoras de la práctica:

1. Concepto de densidad y en que unidades se mide.

El término densidad proviene del campo de la

física y la química, en los que

específicamente alude a la relación que existe

entre la masa de una sustancia (o de un

cuerpo) y su volumen. Se trata, pues, de una

propiedad intrínseca, ya que no depende de la

cantidad de sustancia que se considere. Esta

propiedad, que habitualmente se expresa en

kilogramo por metro cúbico (kg/m3) o gramo por

centímetro cúbico (g/cm3), varía en mayor o

menor medida en función de la presión y la

temperatura, y también con los cambios de

estado

2.Diferencia entre densidad aparente y densidad real.

DENSIDAD REAL La densidad real es el peso de las partículas sólidas del suelo, relacionado con el volumen que ocupan, sin tener en cuenta su organización en el suelo. DENSIDAD APARENTESe define como la relación que existe entre el

20

peso seco ( 105º C) de una muestra de suelo, yel volumen que esa muestra ocupaba en el suelo

3.Como el hombre puede deteriorar la Da:

La principal causa del deterioro de la densidad aparente es la mecanización ya que cuando la maquinaria pasa por los suelos los compactan los mismos haciendo que su densidad aparente disminuya otra causa también es el paso de animales de ganado como los bovinos.

4.Factores que influencian el valor de la Da de un suelo.

Los factores que la afectan son principalmentetres: la textura, la estructura y la presenciade materia organica.

Son la composición y la estructura. Por ejemplo, suelos arenosos tienden a tener densidades mayores que suelos muy finos, al mismo tiempo en suelos bien estructurados los valores son menores. La densidad aparente del suelo 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 bajosde densidad aparente implican suelos porosos, bien aireados y con buen drenaje. Por otro lado, si los valores son altos, quiere decir que el suelo es compacto o poco poroso, que

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tiene poca porosidad en su composición, que lainfiltración del agua es lenta, lo cual puede provocar anegamientos.

5.La Da en suelos arenosos varía entre1.7 y 1.9

En suelos arcillosos varía entre 1,1 y 1,3 g/cc.

El valor promedio de la Dr de los suelos del mundoes 2.65g/cc.

6.La medida de la Da es importante para calcular:

Porque nos ayuda a calcular que grado de compactación tiene un suelo y a partir de el se pueden obtener muchos mas cálculos de otraspropiedades del suelo.

7.Que otros métodos hay para calcular D.a. (mencione por lo menos dos, describa uno)

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE La densidad aparente se puede determinar mediante dos métodos:

1. Método del cilindro biseleado: Este método es el más conocido y aceptado. Se aplica en lamayoría de los suelos agrícolas que presentan poca o ninguna pedregosidad interna y/o que noson sueltos. Además, en suelos que no presentan abundante cantidad de raíces gruesas, como en el caso de suelos bajo bosques bien desarrollados. Las condiciones mencionadas anteriormente impiden o dificultan

22

la introducción del cilindro y la extracción de la muestra completa del suelo. En el método de cilindro biseleado se llevan acabo las siguientes operaciones:

Se introduce el cilindro en la porción del suelo que se desea muestrear. Pero debe tenerse la precaución de introducir completamente el cilindro y hacerlo de forma que se disturbe lo menos posible la muestra.Se retira el cilindro lleno con suelo, se enrasan sus bordes con una navaja, se coloca en una bolsa plástica y se sella, para traerloal laboratorio. Se coloca el cilindro con la muestra de suelo a secar en horno a 105oC, durante 24 a 36 horas, al cabo de las cuales se retira el conjunto del horno, se deja enfriar y se pesa (Pt).Se retira el suelo del cilindro y se pesa éste(Pc). Además, al cilindro se le toman las medidas de su longitud (h) y de su diámetro interno (d), con las cuales se calcula el volumen de éste.Se calcula la densidad aparente Los resultados que se obtengan pueden consignarse en un formulario como el que se presenta en la siguiente figura: El proceso de introducir el cilindro en el suelo es más eficiente, en el sentido de que perturba menos la muestra, si se realiza con un barreno diseñado para tomar muestras de

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suelos sin disturbar, como el que se presenta en la figura.2. MÉTODO DE LA CAJUELAPara suelos que presentan alto contenido de gravillas, gravas, piedras, concreciones u otra característica similar, es decir, aquellos donde no puede utilizarse el cilindro, es recomendable utilizar este métodopara determinarles su densidad aparente. También es el método a utilizar cuando se quiere determinar la densidad aparente de materiales orgánicos como turbas o capas de litter. Para hacer la determinación se procedede la siguiente manera:

Se abre un hueco en el terreno de aproximadamente 20 cm x 20 cm, con la profundidad necesariaSe recoge todo el suelo extraído en una bolsa plástica y se recubre el hueco con plástico, procurando el mayor ajuste de éste a las paredes de aquel. Se llena el hueco completamente con agua, controlando los volúmenes que se van adicionando y se mide el volumen total de líquido que se gastó para el llenado.Se pesa el suelo extraído del hueco y se toma una submuestra del mismo para determinar el contenido de humedad gravimétrica del sueloSe determina el peso del suelo seco al horno (Pss)

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8.Métodos para determinar densidad real (describa uno)

Los distintos procedimientos de determinación de la densidad real se fundamentan en la aplicación de la ecuación que define dicha magnitud y tratan de calcular la relación entre el peso de una sustancia y el volumen que ocupa, a una determinada temperatura, y elpeso de un volumen igual de agua a la misma temperatura.

En nuestro caso vamos a desarrollar dos de losposibles métodos aplicables, el método del picnómetro y el método del mercurio.

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Anexos

26

27

Conclusiones

Diferenciamos los conceptos de densidad aparente y

densidad real de un suelo y gracias a ello supimos

la importancia que conlleva a que un suelo tenga

una densidad aparente ideal y las propiedades

benéficas que esta tiene para los suelos.

28

Aprendimos a como extraer una muestra para

determinar la densidad aparente de un suelo así

como también utilizar el horno de secado de

muestras.

Calculamos los datos requeridos en el informe de

manera satisfactoria haciendo uso de las formulas

proporcionadas por el Ing. En la clase de Suelos.

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Bibliografía

http://concepto.de/densidad/

#ixzz3JenT5Pp2

http://www.matematicasypoesia.com.es/

metodos/melweb15.htm

https://prezi.com/6w4zjg15prml/densidad-

real-y-aparente/

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