I.
INTRODUCCIÓN
En el presente informe se describen los resultados obtenidos durante la práctica de laboratorio para la determinación de las Propiedades Físicas del Suelo las cuales son las siguientes: Densidad Real, Densidad Aparente, Porosidad, Humedad, Espacio Aéreo en distintas muestras de suelo. Las propiedades del suelo se originan en ello como consecuencia de la disposición de las partículas primarias y secundarias, puesto que determinan así el espacio que será ocupado por el aire y el agua; estos elementos son fundamentales porque el balance dependerá del crecimiento y desarrollo de las plantas.
II.
OBJETIVOS
Objetivo General:
Evaluar las propiedades físicas del suelo en una muestra en el laboratorio.
Objetivos Específicos:
Determinar la densidad real por el método del picnómetro.
Determinar la densidad aparente por el método de la parafina.
Determinar en muestras de suelo, el porcentaje de humedad por el método gravimétrico.
Determinar los cálculos de la porosidad y espacio aéreo en base a la densidad real y aparente de la muestra de suelo.
III.
MARCO TEÓRICO
3.1.
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. Se define como la relación que existe entre el peso seco (105º C) de una muestra de suelo, y el volumen que esa muestra ocupaba en el suelo.
dr =
𝑀𝑠 𝑔𝑟 ( ) 𝑉𝑠 𝑐𝑚3
Dónde: dr: Densidad real. Ms: Masa de sólidos o masa de suelo seco a estufa (105 ºC). Vs: Volumen de sólidos.
Método del Picnómetro para determinar la Densidad Real
Este método se halla midiendo el volumen del fluido desplazado por una masa conocida de suelo en un frasco volumétrico o picnómetro (fiola). Los valores típicos varían de 2.5 a 2.8 g/cm3, siendo 2.65 g/cm3 el valor representativo de muchos suelos y el valor de densidad de partícula para el cuarzo. Éste es el mejor valor para utilizarse en el análisis del tamaño de las partículas, pero quizás no sea el mejor valor para el cálculo de la porosidad. El incluir la fracción orgánica en esta determinación significa que los valores obtenidos pueden cambiar con las prácticas de manejo del suelo.
3.2.
DENSIDAD APARENTE
La densidad aparente de un suelo se suele utilizar como medida de la estructura del suelo. Una densidad baja, generalmente, equivale a más porosidad y mayores agregados del suelo. Un suelo de bosque saludable tendrá una densidad baja, lo que corresponde a mayor estabilidad, menos compactación y, probablemente, mayor contenido de humedad que un suelo con una densidad mayor. 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.
3.3.
HUMEDAD DEL SUELO
Se denomina humedad del suelo a la cantidad de agua por volumen de tierra que hay en un terreno. Su medición exacta se realiza gravimétricamente, pesando una muestra de tierra antes y después del secado. Esta es de gran importancia debido a que el agua constituye un factor determinante en la formación, conservación, fertilidad y productividad del mismo, así como para la germinación, crecimiento y desarrollo de las plantas cultivadas.
Entonces:
Masa de agua = Masa Inicial − Masa Final % Humedad será:
𝑀𝑎𝑠𝑎 𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 − 100% 𝑀𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝐴𝑔𝑢𝑎 − 𝑋%
𝑋% = %𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑
Método Gravimétrico para determinar la Humedad
Método Gravimétrico, el cual es más antiguo y aún el método más usado para obtener datos de la humedad del suelo. Este método consiste en tomar una muestra de suelo, pesarla antes y después de secarla a la estufa (105 – 110 ºC) por un tiempo determinado y calcular posteriormente su contenido de humedad.
3.4.
POROSIDAD
La porosidad (P) del suelo viene representada por el porcentaje de huecos existentes en el mismo frente al volumen total, está muy relacionada con los valores de la densidad real y aparente; la densidad real se define como la relación entre el peso seco del suelo y el volumen correspondiente a las partículas sólidas excluyendo en este último caso, el volumen correspondiente al suelo incluyendo en él, su porosidad.
%𝑃 = (
𝑑𝑟 − 𝑑𝑎 ) ∗ 100 𝑑𝑟
% 𝑃 = (1 − (
%𝑃 =(
𝑑𝑎 )) ∗ 100 𝑑𝑟
Vporos ) ∗ 100 Vt
La densidad aparente de un suelo varía entre 1 y 2 y la densidad real varía bastante, considerándose, para los suelos agrícolas un valor medio de 2.65.
3.5.
ESPACIO AÉREO
Es el espacio de los poros en el suelo, que no está ocupado por el agua.
%E = 1 −
da Humedad ∗ da − x 100 dr 100dw
Dónde: da = densidad aparente dr = densidad real dw = densidad del agua
El espacio aéreo influye en la difusividad del aire en el suelo y consecuentemente en la aireación de las raíces.
IV.
MARCO EXPERIMENTAL Materiales: -
Muestras de diferentes Suelos. 3 Cápsulas de Porcelana o Crisol. Bagueta. Espátula. 1 Vaso Precipitado de 250ml. 1 Fiola de 100ml.
Equipos: -
Balanza Analítica. Estufa.
Reactivos: -
Agua Destilada.
Procedimiento:
A. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD REAL POR ÉL METODO DEL PICNOMETRO. 1. Identificar el Picnómetro (Fiola) para el tipo de suelo. 2. Pesar la Fiola seca.
3. Llenar el picnómetro con agua, hasta enrazar y pesar.
4. Llenar la ¼ del volumen de la fiola con agua destilada y depositar 10g de suelo, previamente pesado.
5. Agitar suavemente para expulsar completamente el aire que se encuentra atrapado en el suelo y pesar.
6. Llenar el picnómetro (fiola) con agua destilada hasta la marca señalada y pesar.
7. Determinar la densidad real.
B. DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE POR EL MÉTODO DE LA PARAFINA. 1. En un vaso precipitado de 250ml se colocó 2 velas.
2. Se puso a calentar en la parrilla eléctrica hasta derretir por completo. 3. Se seleccionaron 2 terrones.
4. Se pesó cada terrón en la balanza (peso del terrón inicial).
5. Se introdujo los 2 terrones para su secado a una temperatura a 105°C por 15 minutos.
6. Se retiraron las muestras y posteriormente se amarraron con un hilo
7. Se pesó cada terrón con el hilo. (Terrón sin humedad)
8. Se introdujo cada muestra en el vaso de precipitado con la cera derretida. Seguidamente se parafina el terrón procurando que quede completamente impermeabilizado para evitar que penetre agua a la muestra
9. Se pesó nuevamente las muestras con la parafina. (Terrón con parafina)
10. Se colocó 40 ml en una probeta de 100 mL.
11. Se introdujeron las muestras en la probeta.
12. Se anotó el volumen desalojado. 13. Determinar la densidad.
C. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR LA HUMEDAD DEL SUELO. 1.
Colocar en la balanza una pequeña porción de suelo, aproximadamente 10 gramos.
2.
Medir previamente la masa de la cápsula o crisol.
3.
Colocar las muestras de suelo en la estufa a temperatura de 110 ºC por 20 minutos.
4.
Esperar unos minutos mientras se realiza el proceso de evaporación (eliminación del agua de la mezcla).
5.
Dejar pasar unos 5 minutos pesar nuevamente cada una de las muestras y anotar la diferencia obtenida entre el peso que tuvimos al principio y el peso final.
D. PROCEDIMIENTO PARA CALCULAR CANTIDAD DE AIRE DEL SUELO EN PORCENTAJE.
POROSIDAD La cantidad de aire que contiene un tipo de suelo, depende del tamaño de partículas que posea la mezcla. Por el tamaño de éstas partículas se tiene mayor o menor porosidad, y por lo tanto tendremos mayor o menor cantidad de aire entre éstas.
V.
CÁLCULOS A. DENSIDAD REAL
𝒅𝒓 =
𝐝𝐰 ∗ (𝐏𝐩𝐬 − 𝐏𝐩) (𝐏𝐩𝐰 + 𝐏𝐩𝐬 − 𝐏𝐩𝐰𝐬) − 𝐏𝐩
Donde: dw: densidad del agua (1g/cm3) Pp: peso del picnómetro (g) Ppw: peso del picnómetro con agua Pps: peso del picnómetro con suelo Ppws: peso del picnómetro con mezcla de suelo y agua
𝒅𝒓 =
1g/cm3 ∗ (92.00 − 58.98) (158.54 + 92.00 − 164.87) − 58.98 𝒅𝒓 = 𝟏. 𝟐𝟑𝟕
B. DENSIDAD APARENTE
𝑽𝒐𝒍. 𝒑𝒂𝒓𝒂𝒇𝒊𝒏𝒂 =
𝐩. 𝐭𝐞𝐫𝐫ó𝐧 𝐜𝐮𝐛𝐢𝐞𝐫𝐭𝐨 𝐝𝐞 𝐩𝐚𝐫𝐚𝐟𝐢𝐧𝐚 − 𝐩. 𝐝𝐞𝐥 𝐭𝐞𝐫𝐫ó𝐧 𝐬𝐢𝐧 𝐩𝐚𝐫𝐚𝐟𝐢𝐧𝐚 (𝐠) 𝒈 𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒑𝒂𝒓𝒂𝒇𝒊𝒏𝒂 (𝒎𝑳)
6.2310 − 5.9297 0.9 𝑉𝑜𝑙. 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 (𝟏) = 0.3348 𝑐𝑚3
𝑉𝑜𝑙. 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎 (𝟏) =
𝑫𝒂𝒑. =
𝑉𝑜𝑙. 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎(𝟐) =
6.8247 − 6.4536 0.9
𝑉𝑜𝑙. 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑓𝑖𝑛𝑎(𝟐) = 0.4123 cm3
𝐩𝐞𝐬𝐨 𝐝𝐞𝐥 𝐭𝐞𝐫𝐫ó𝐧 𝐬𝐢𝐧 𝐩𝐚𝐫𝐚𝐟𝐢𝐧𝐚 (𝐠) 𝑽𝒐𝒍. 𝒅𝒆𝒔𝒑𝒍𝒂𝒛𝒂𝒅𝒐 − 𝑽𝒐𝒍. 𝒑𝒂𝒓𝒂𝒇𝒊𝒏𝒂 (𝒄𝒎𝟑 𝒐 𝒎𝑳)
6.29 5.5 − 0.33 𝑔 𝐷𝑎𝑝. (𝟏) = 1.22 𝑐𝑚3
6.78 6 − 0.41 g 𝐷𝑎𝑝. (𝟐) = 1.21 𝑐𝑚3 𝒈 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 𝟏. 𝟐𝟏𝟓 𝒄𝒎𝟑
𝐷𝑎𝑝. (𝟏) =
𝐷𝑎𝑝. (𝟐) =
C. HUMEDAD DEL SUELO
1era muestra (coloración anaranjada)
𝑴𝒂𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒈𝒖𝒂 = 𝐦𝐚𝐬𝐚 𝐢𝐧𝐢𝐜𝐢𝐚𝐥 − 𝐦𝐚𝐬𝐚 𝐢𝐧𝐜𝐢𝐧𝐞𝐫𝐚𝐝𝐚 = 𝟔𝟎. 𝟔𝟔 − 𝟔𝟎. 𝟓𝟕 = 𝟎. 𝟎𝟗 𝐦𝐋 𝟔𝟎. 𝟔𝟔 → 𝟏𝟎𝟎% 𝟎. 𝟎𝟗 → 𝑿% 𝑿=
𝟎. 𝟎𝟗 𝐱 𝟏𝟎𝟎 % 𝟔𝟎. 𝟔𝟔
𝑿 = 𝟎. 𝟏𝟒𝟖 %
2da muestra (coloración amarillenta)
𝑴𝒂𝒔𝒂 𝒅𝒆 𝒂𝒈𝒖𝒂 = 𝐦𝐚𝐬𝐚 𝐢𝐧𝐢𝐜𝐢𝐚𝐥 − 𝐦𝐚𝐬𝐚 𝐢𝐧𝐜𝐢𝐧𝐞𝐫𝐚𝐝𝐚 = 𝟒𝟓. 𝟖𝟓 − 𝟒𝟓. 𝟖𝟐 = 𝟎. 𝟎𝟑 𝐦𝐋 𝟒𝟓. 𝟖𝟓 → 𝟏𝟎𝟎% 𝟎. 𝟎𝟑 → 𝑿% 𝑿=
𝟎. 𝟎𝟑 𝐱 𝟏𝟎𝟎 % 𝟒𝟓. 𝟖𝟓
𝑿 = 𝟎. 𝟎𝟔𝟓 % D. POROSIDAD %𝑷=
𝐝𝐞𝐧𝐬𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐫𝐞𝐚𝐥 − 𝐝𝐞𝐧𝐬𝐢𝐝𝐚𝐝 𝐚𝐩𝐚𝐫𝐞𝐧𝐭𝐞 𝒅𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒓𝒆𝒂𝒍
%𝑷=
𝟏. 𝟐𝟑𝟕 − 𝟏. 𝟐𝟏𝟓 𝑿 𝟏𝟎𝟎% 𝟏. 𝟐𝟑𝟕 % 𝑷 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟖 %
E. % ESPACIO AÉREO
VI.
TABLA DE RESULTADOS.
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD REAL DE LA MUESTRA DE SUELO g/ml Cálculo de la densidad real (g/ml)
1.237
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD APARENTE DE LA MUESTRA DE SUELO g/ml Cálculo de la densidad aparente (g/ml)
1.215
DETERMINACIÓN DE LA HUMEDAD DE LA MUESTRA DE SUELO % Masa suelo Inicial (%)
10gr
Masa suelo Final (%)
Masa de agua (Masa suelo inicial - Masa suelo final) (g)
Porcentaje de la Humedad (%)
DETERMINACIÓN DE LA POROSIDAD DE LA MUESTRA DE SUELO % Densidad Real Densidad Aparente Porcentaje de porosidad (%)
1.237
DETERMINACIÓN DE LA POROSIDAD DE LA MUESTRA DE SUELO % Densidad aparente (da) Densidad real (dr) Humedad (H) Densidad del agua (dw)
%Espacio Aéreo
1.237
VII.
CONCLUSIONES
Llegamos a evaluar las propiedades físicas del suelo: Densidad real, densidad Aparente, Porosidad, humedad y espacio aéreo.
La muestra de suelo presenta una densidad real con un valor de 1.237 g/ml.
La muestra de suelo presenta una densidad aparente con un valor de
La muestra presenta una humedad con porcentaje de
Se realizó los cálculos de la porosidad y espacio aéreo del suelo y se determinó:
VIII. RECOMENDACIONES
Utilizar de manera adecuada y con mucho cuidado los materiales para evitar que se rompa.
Calibrar la balanza analítica antes de pesar alguna muestra de suelo, el crisol y la fiola.
Sacar el crisol de la estufa con pinzas para evitar quemarse ya que esta a temperatura elevadas.
IX.
BIBLIOGRAFIA DURAN, A y KAPLAN, A. Determinación de la densidad aparente, macroporosidad y microporosidad en algunos suelos del Uruguay. Montevideo, Facultad de Agronomía, 1965 (Mimeografiado).
GARCIA, F y KAPLAN, A. Evaluación de un método para determinar densidad aparente, macroporosidad y microporosidad en el suelo. Tesis Ing. Agr. Montevideo, Uruguay, Facultad de Agronomía., 1974. 49 p.
Millar, C.E., Turk, L.M., Foth, H.D., 1971. Fundamentos de la Ciencia del Suelo.
BAVER, GARDNER, W.H y GARDNER, W. R. Física de suelos. México, CRAT, 1973. 52p p.
DOMINGUEZ, J.E. y LAZBAL, E. Evaluación del efecto del manejo anterior del suelo sobre macroporosidad, densidad aparente y rendimiento del cultivo de papa. Tesis Ing. Ag. Montevideo, Uruguay, Facultad de Agronomía, 1965.67 p.
X.
ANEXOS Anexo 1: Materiales de laboratorio
Anexo 2: Estufa
