Prof: Ing. Lia Ramos Fernández

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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA DEPARTAMENTO DE RECURSOS DE AGUA Y TIERRA CURSO: FUNDAMENTOS DE AGUA Y SUELOS

PRACTICA Nº

PROPIEDADES FISICAS DEL SUELOESTRUCTURA, DENSIDAD APARENTE, DENSIDAD REAL, POROSIDAD Y ESPACIO AEREO

I. INTRODUCCION

En la presente práctica nos vamos a ocupar de aquellas propiedades que se originan como consecuencia de la disposición de las partículas primarias y secundarias del suelo, determinando así el espacio que será ocupado por el aire y el agua; elementos fundamentales de cuyo balance dependerá el crecimiento y desarrollo de las plantas.

Objetivo de la Práctica- Entender que es la estructura del suelo y en que difiere de la textura del suelo- Determinar la densidad real y densidad aparente- Cálculos de la Porosidad, y Espacio Aéreo, en base a la densidad real y densidad aparente.

II. FUNDAMENTO TEORICO

2. 1 Estructura

Defin i ción : Es la propiedad física referente a la forma en que se agrupan las partículas del suelo, dando lugar a la formación de agregados.Los agregados son unidades estructurales constituidas por la reunión de un gran número de partículas sólidas del suelo cementadas por materiales coloidales de diversa naturaleza como: arcilla,óxidos de hierro, sustancias orgánicas, carbonatos o sílice.

Se habla de estructura como una propiedad y es más bien un estado, ya que cuando el suelo está seco, se agrieta y se manifiesta la estructura, pero si está húmedo, el suelo se vuelve masivo, sin grietas y la estructura no se manifiesta.

Cara c terí s tica s : La estructura del suelo es determinada en base a 3 características:

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a. Tipo ó forma: se refiere a la forma y disposición en la que se encuentran los agregados, permitiendo clasificar la estructura del suelo en:a.1 Laminar: los agregados se hallan dispuestas generalmente alrededor de un plano horizontala.2 Prismática: los agregados se hallan dispuestas generalmente alrededor de un eje vertical con caras verticales relativamente lisas y bien definidas.a.3 Columnar: similar a la anterior pero los extremos superiores son redondeadosa.4 Bloques Angulares ó Cúbicas: de forma cúbica (igual tamaño en las 3 dimensiones), de vértices angulares y caras achatadas y lisasa.5 Bloques Subangulares : son angulares al interior pero los vértices son redondeado.a.6 Granulares: de forma esferoidal relativamente no porosa a.7 Migajosa: agregados de forma esferoidal muy porosa.a.8 Sin estructura: cuando no hay desarrollo de agregados, ya sea partículas sueltas (pulverulentos) o masivos (endurecidos)

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b. Tamaño o Clase :

Tamaño Ø granulo Espesor de Laminas Ø bloques Altura de Prisma

Muy Fino < 1 mm < 1 mm < 1 mm < 1 mm

Fino < 1 - 2 mm < 1 - 2 mm < 5 -10 mm < 10 - 20 mm

Media < 2 - 5 mm < 2 - 5 mm < 10 - 20 mm < 20 - 50 mm

Grueso < 5 - 10 mm < 5 - 10 mm < 20 - 50 mm < 50 – 100 mm

Muy Grueso < 10 mm < 10 mm < 50 mm < 100 mm

c. Grado o c l arid a d : es el grado de agregación y expresa la diferencia entre cohesión dentro de los agregados y adhesión entre ellos. Los términos mas usados son:

c.1 Sin estructura: no hay agregación o arreglo ordenadamente definido. Se distinguen:- Masivo: masa de suelo coherente, compacto- Grano Simple: masa no coherente, partículas sueltasc.2 Débil: agregados escasamente visibles y cuando se distribuyen en la muestra., pocos agregados pueden observarsec.3 Moderado: agregaciones fácilmente observadas pero no prominentes, cuando se disturba la muestra, muchos agregados enteros invisibles y pocos en estado no agregadoc.4 Fuerte: agregados prominentes y visibles. Cuando se disturba la muestra la mayoría son agregados enteros.

DEBIL MODERADO FUERTE

2.2 Densidad Real ó Densidad de Partícula

Se le denomina también densidad de partículas o densidad de los sólidos. Es una relación de la masa de suelo seco a la estufa (105°) por la unidad de volumen de los sólidos del suelo.

Donde:dr: densidad real

dr = Ms / Vs (gr/cm3)

Ms: masa de sólidos o masa de suelo seco a estufa (105ºC) Vs: Volumen de sólidos

El valor promedio de la densidad de partícula depende de la cantidad de de cada componente en el suelo.El conocimiento de la densidad de partículas de suelo es importante para calcular:- La porosidad total del suelo empleando los datos de densidad aparente.- La velocidad de sedimentación de las partículas en líquidos o gases.

La Gravedad Específica Real es la relación entre la masa por unidad de volumen de los sólidos del suelo comparada a la masa de un volumen de agua destilada a 4ºC

2.2.1 Método para determinar la Densidad Real

a. Método del picnómetro: mediante este método la determinación de la densidad real se halla midiendo el volumen del fluido desplazado por una masa conocida de suelo en un frasco volumétrico o picnómetro (fiola).

2.3 Densidad Aparente

Se le denomina también densidad de volumen. Es la relación de la masa de suelo seco a la estufa(105°C) por la unidad de volumen total del suelo, incluyendo el espacio poroso.

donde:da: densidad aparente

da = Ms / Vt (gr/cm3)

Ms: masa de los sólidos o masa de suelo seco a estufa (105CC) Vt: Volumen total del sueloEs importante disponer del valor de la densidad aparente por sus múltiples aplicaciones:- Para transformar los porcentajes de humedad gravimétrica del suelo en términos de humedad

volumétrica y consecuentemente calcular la lámina de agua en el suelo.- Calcular la porosidad total de un suelo, conociendo la densidad de las partículas- Estimar el grado de compactación del suelo por medio del cálculo de la porosidad- Estimar el peso de la capa arable

La Gravedad Específica Aparente es la relación entre la masa de suelo seco a la estufa por unidad de volumen total del suelo comparada a la masa de un volumen de agua destilada a

2.3.1 Métodos para determinar la Densidad Aparente

a. Método del Cilindro (calicata): se basa en la medición de la masa de suelo seco a la estufa contenida en un cilindro de volumen conocido.b. Método de la parafina: se basa en la medición del volumen del fluido (agua) desplazada por una masa conocida de suelo la cual se encuentra recubierta por una masa conocida de parafina que impermeabiliza a la masa de suelo.

2.4. Porosidad o Espacio Poroso

Es el volumen de espacios en el suelo, que se encuentra ocupado por el aire o agua en proporciones variables. Es una razón que no tiene dimensiones y se expresa generalmente en porcentajes (por volumen).

% P = ((dr – da) / da) * 100

% P = (1 – (da / dr)) * 100

⎛ Vporos ⎞% P = ⎜⎝ Vt⎟ × 100⎠

Esta porosidad se divide en rnacroporosidad y microporosidad. La macroporosidad corresponde a los poros más grandes (> 8u) por donde circulan el aire y el agua. La microporosidad corresponde al volumen de los poros más finos (< 8u) que permiten el almacenamiento del agua.. El valor de la porosidad es importante en las relaciones de la humedad y aire que se suceden en el suelo.

⎜

2.5 Espacio Aéreo

Es el espacio de los poros en el suelo, que no esta ocupado por el agua.

% E = ⎛1 −

da

Humedad × da ⎞− ⎟ ×100

da = densidad aparente dr = densidad realdw = densidad del agua

⎝ dr 100 dw ⎠El espacio aéreo influye en la difusividad del aire en el suelo y consecuentemente en la aireación de las raíces.

III. MATERIALES Y METODOS

El arreglo físico de sólidos y vacíos, uno con respecto a los otros, cambia constantemente. Una serie de métodos se refiere a la medida de la relación entre los sólidos y los vacíos en un momento dado; y otro seria, a la determinación de la forma en que cambian estas relaciones, en una condición dada, generalmente asociada con la lluvia o aradura.

3.1. Determinación de la Densidad Aparente por el Método de la Parafina

OBJETIVO.Realizar la determinación de la densidad aparente

FUNDAMENTO

PRINCIPIO DE ARQUÍMEDESEl principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado.La explicación del principio de Arquímedes consta de dos partes como se indica en las figuras:

- El estudio de las fuerzas sobre una porción de fluido en equilibrio con el resto del fluido.- La sustitución de dicha porción de fluido por un cuerpo sólido de la misma forma y

dimensiones.

De este modo, para una porción de fluido en equilibrio con el resto, se cumpleEmpuje=peso=γ*Vol

El peso de la porción de fluido es igual al producto del peso específico y por el volumen de dichaporción Vol.La densidad Aparente es un dato muy valioso que se emplea para la detección en el suelo de:

1.- Capas Endurecidas (Densidades mayores a 2 grs. /cm3), las cuales provocan problemas de desarrollo radicular en los cultivos.

2.- Presencia de amorfos como el Alofanó que comúnmente está relacionado con problemas de fertilización.MATERIAL

- Parafina (vela)- Hilo- Parilla Eléctrica- Probeta de 500ml.- Vaso de Precipitado de 250ml.- Balanza- Platillo de Aluminio.

METODOLOGIA1. Seleccionar 2 terrones2. Secar por el método de la estufa (105ºC ,15minutos)3. Sacar y pesar el terrón4. Amarrar el terrón con hilo y pesarlo5. Sumergir el terrón en la parafina (vela derretida en un reciente)6. Pesar el terrón con hilo y parafina7. Sumergir el terrón en agua8. Anotar el volumen desalojado9. Aplicar la formula:

Dap = Peso de suelo seco (grs) / volumen total (cm3)

3.2. Determinación de la Densidad Real por el Método del Picnómetro

Materiales y Equipos:- 01 fiola de 200ml- Balanza electrónica de precisión aprox. 0.1 gr- 01 suelo problema

Procedimiento:Nº Detalle Simbología Ejemplo Resultado1. Identifique el picnómetro (fiola) para el tipo de suelo

2. Pesar las fiolas (secas) Pp 78.8 gr

3.Llenar los picnómetros con agua destilada, hasta la marca y pesar (el exterior debe estar completamenteseco)

Ppw 281.0 gr

4.

Llenar ¼ del volumen de la fiola con agua destilada y depositar 20 g. de suelo, previamente pesado. Con lavagueta agitar suavemente para expulsar completamente el aire que se encuentra atrapado en elsuelo

Pps 96.8 gr

5.Luego llenar el picnómetro (fiola) con agua destiladahasta la marca señalada y pesar

Ppws 292.0 gr

6.Determinar la densidad realdr = dw (Pps-Pp) / ((Ppw +Pps-Ppws)-Pp)

dr

Donde:dw: densidad del agua (1gr/cm3) Pp: peso del picnómetro (gr)Ppw: peso del picnómetro con aguaPps: peso del picnómetro con sueloPpws: peso del picnómetro con mezcla de suelo y agua

IV. BIBLIOGRAFIA

Completar

V. ANEXO

1. METODO DE LA PARAFINA

Densidad de la Parafina = 0.8 gr/cm³Volumen de Agua desplazada = 9.27 cm³Peso del terrón sin parafina = 21.68 gr.Peso del terrón cubierto con la parafina = 22.89 gr.

Densidad Aparente =

Volumen de la parafina =

Masa del TerrónV. desplazado – V. Parafina

Peso de la Parafina Densidad de la Parafina

• Volumen de la Parafina =22.89 − 21.68

0.8Volumen de la Parafina = 1.5125 cm³

• Densidad Aparente =21.68

(9.27 − 1.5125)Densidad Aparente = 2.79 g/cm³