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/cm3 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/cm3

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 el

comportamiento del suelo frente a la fase liquida y gaseosa.

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

SUELO

(g)

PESO DE LA

FIOLA +

AGUA

(g)

PESO DE

LA FIOLA +

AGUA +

SUELO

(g)

PESO DEL

AGUA

DESPLAZADO

(g)

VOLUMEN

DE LOS

SOLIDOS

(cc)

DENSIDAD

REAL

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/ cm3 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

(g/cc)

Peso de

suelos

(T/ha)

Profundidad

(m)

% poros

Arcilloso 1.2 2400 0.20 54.72

Franco 1.4 2800 0.20 47.17

Arena

franca

1.6 3200 0.20 39.62

b) Método del cilindro

PROFUNDIDAD

DE MUESTREO

(CM)

VOLUMEN

DEL

CILINDRO

(CC)

PESO

DE LA

LATA

(g)

PESO DE

LA

LATA+

PESO

DEL

SUELO

HUMEDO

(g)

PESO

DE LA

LATA +

PESO

DEL

SUELO

SECO A

ESTUFA

(g)

PESO

DEL

SUELO

SECO A

ESTUFA

(g)

DENSIDAD

APARENTE

(g/cc)

POROS

(%)

TEXTURA

AL TACTO

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 respectivo estado de disponibilidad para las

plantas.

9. BIBLIOGRAFÍA

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