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PRACTICA N°. 5
Densidad Aparente y Densidad Real del Suelo
Introducción
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 dos primeros constituyen
la parte sólida y los dos últimos se hallan en el espacio poroso. A diferencia de la textura y
estructura que se refieren a la parte sólida, la densidad aparente y la real son propiedades físicas
que se relacionan con otras propiedades físicas de los suelos tales como: la porosidad,
compactación, aireación y distribución de los poros etc.
El siguiente informe trata de un experimento de densidad. Las cuales hay dos tipos; las aparentes y
las reales. Es sabido que la densidad (ρ) comúnmente expresa la relación entre masa y volumen de
un cuerpo. Pero dependiendo la estructura del cuerpo, especialmente su carácter de porosidad y
sus huecos, se utiliza la densidad Parente y real.
La primera se refiere a la densidad que considera el volumen macizo de las partículas de un árido,
más el volumen de los poros y de los huecos ósea contempla los huecos que el material produce
en el recipiente, en cambio la densidad real solo contempla los poros accesibles e inaccesibles de
las partículas.
Objetivos
Determinar la densidad aparente mediante el método del terrón revestido en parafina y
la densidad real mediante el método picnómetro de una muestra extraída de las lomas
de lúcumo.
Interpretar los valores obtenidos de la densidad aparente y real.
Marco teórico
Densidad aparente
La densidad aparente se define como el peso de una unidad de volumen de suelo que incluye su
espacio poroso.
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.
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 DA 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
Densidad real
Es la relación entre la unidad de peso y la unidad de volumen de la fase sólida del suelo, 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 ferromagnésicos.
Determinación de la densidad aparente
Método del terrón revestido en parafina
Se basa en la relación de peso/volumen de un terrón de suelo, que es pesado en aire y luego
pesado cuando está sumergido en agua previo recubrimiento con una fina capa de parafina. Esta
pérdida de peso aparente es igual al volumen del terrón + volumen de la parafina.
Materiales
Terrones de suelo
Balanza de torsión
Parafina
Probeta graduada
Vaso de precipitación de 100ml
Hilo
Procedimiento
1. Se pesa el terrón
2. Se amarra un hilo al terrón
3. Se sumerge en parafina el terrón
4. Se pesa el terrón con parafina para saber el peso de la parafina.
5. Luego se llena de agua destilada con 150 ml a una
probeta de 200ml
6. Se sumerge el terrón con la parafina a la probeta para calcular la diferencia de volúmenes.
Resultados
Volumen determinado con probeta
PESO
DEL
TERRON
SECO A
ESTUFA
(1)
(g)
PESO DEL
TERRON CON
PARAFINA
(2)
(g)
PESO DE
LA
PARAFIN
A
(2-1)
(g)
VOLUME
N DE LA
PARAFIN
A
(õ parafina =
0.89g/cc)
(3)
(cm3)
VOLUMEN
DEL TERRON
CON
PARAFINA
(Peso y
Volumen del
agua
desplazada)
(2-4)
(cm3)
VOLUMEN DEL
TERRON
(2-4-3)
(cm3)
DENSIDAD
APARENTE
(g/cm3)
POROS
(%)
2.2925g 2.4456g 0.1531g 0.172cm3 2cm3 1,828 cm3 1.254 g/cm3 51.02
Determinación de la densidad real
Método del picnómetro
Este método consiste en determinar la densidad real midiendo el volumen de fluido desplazado
por una masa conocida de suelo en un frasco volumétrico o picnómetro (fiola). Para determinar el
volumen de agua desplazada se aplica el principio de Arquímedes.
La cuantificación del volumen del suelo se realizara a través de la pérdida de peso sufrida por el
suelo sumergido en el agua.
Materiales
3 fiolas de 200 mL
Balanza de platillo
Un suelo con agregados
Un suelo problema
Un suelo arenoso
Procedimiento
1) Identifique los picnómetros (fiola) para cada tipo de suelo.
2) Pese el picnómetro limpio y seco.
3) Pese 20 gr de suelo para utilizar.P1
4) Agregar agua destilada hasta enrasar donde indica el marcador.
5) Pesar el picnómetro (fiola) con el agua destilada.P2
6) Vaciar el agua destilada hasta dejar solo ¼ en el picnómetro (fiola).
7) Agregue 20 gr de suelo al picnómetro (fiola). Mantenga limpio el exterior del recipiente.
8) Llenar el picnómetro (fiola) hasta el ras donde indica la marca con agua destilada,
utilizando la bagueta de vidrio agitar suavemente para expulsar todo el aire que se
encuentra atrapado en el suelo.
9) Pese el picnómetro (fiola) con el contenido de agua destilada más el suelo.P3
10) Hallar el peso del agua desplazada: P2 – (P3 – P1)
11) La densidad del agua se considera que es 1 g/cm3, el peso del agua desplazada es igual al
volumen de agua desplazada. Este último representa el volumen de sólidos.
12) Determinar la densidad real: masa de suelo/volumen de sólidos
Resultado
P1= peso del suelo es 20 gr.
P2= peso del picnómetro + agua destilada es 178.8gr.
P3= peso del picnómetro + agua destilada + suelo es 191gr.
Luego para calcular la densidad real se realiza la siguiente formula:
DP= P1
P2+P1−P3=
20 gr178.8gr+20 gr−191 gr
= 2.56
DP= 2.56 g
cm3
Método del picnómetro
Completar el siguiente cuadro según el desarrollo de la práctica
MUESTRAS
PESO DEL
SUELO
(g)
PESO DE
LA FIOLA +
AGUA
(g)
PESO DE
LA FIOLA
+ AGUA +
SUELO
(g)
PESO DEL AGUA
DESPLAZADA
(g)
VOLUMEN DE
LOS SOLIDOS
(cm3)
DENSIDAD
REAL
(g/cm3)
P1 P2 P3 P2- (P3-P1)
Suelo parte
inferior
20 gr 178.8gr 191gr 178.8gr-(191gr-
20gr)=7.8gr
7.8cm3 2.56 g/cm3
RESULTADOS DE TEXTURA
ZONA BAJA (derecha)
Organoléptico: arcilloso-limoso
Método de la pipeta: limoso
Método de la parafina: limoso
Método del picnómetro: limoso
RESULTADOS DE TEXTURA DEL GRUPO DE LA ZONA MEDIA Y ALTA
Zona Media
Organoléptico: arenoso- limoso
Método de la pipeta: Franco arcillo-arenoso
Zona media
Método pipeta: franco arenoso arcilloso
por el método organoléptico: arcillo limoso
Zona media
cuarteo: inferior izquierda
organoléptico: arenoso limoso
M. de la pipeta: franco areno arcilloso
Zona alta (parte izquierda)
Organoléptico: Limo arenoso
Método de la pipeta: arenoso franco o arena- franca
CONCLUSIÓN
En el tipo de suelo que pertenece a la zona baja, parte derecha de lomas de lúcumo, se
determinó por el método de la parafina y el picnómetro que su textura es limoso.
La determinación dela densidad aparente del suelo va a estar en función del tamaño de la
muestra requerida en el estudio, el equipo disponible, el tipo de suelo y las dificultades
operacionales para la toma de muestra y la determinación del volumen de suelo.
Debe tenerse en cuenta que la calidad es un concepto holístico que no se puede definir
por una sola propiedad, por lo tanto para evaluar el estado y salud de un suelo deberá
relacionarse la densidad aparente con otros parámetros físicos, químicos y biológicos.
DISCUSIONES
El tipo de textura que hallamos en la práctica anterior por el triángulo de porcentaje
(arena, limo y arcilla) resulto ser limoso.
En comparación con las muestras de la zona media y alta, este tipo de suelo (limoso)
resulta de la cantidad de materia orgánica y minerales que se acumulado por iluviación.
CUESTIONARIO
1. Señale algunas propiedades físicas del suelo que afectan a la densidad aparente.
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 y está estrechamente relacionada a ella. Compactación A medida que
los suelos se compactan disminuye la porosidad y aumenta la densidad aparente.
Materia 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.
2. ¿Qué está sucediendo cuando la textura de un suelo no se altera, pero su densidad
aparente incrementa o disminuye?
3. ¿Qué propiedades del suelo se ven afectadas con la compactación? ¿Bajo qué prácticas
agrícolas generamos compactación en los suelos?
Los efectos que resultan de los procesos de compactación afectan tanto a las propiedades
físicas, químicas y biológicas del suelo como al desarrollo del cultivo y al medio ambiente.
Todos ellos constituyen una serie de indicadores que nos permiten determinar hasta qué
punto nos podemos estar enfrentando a una situación en la que la compactación del suelo
es ya un problema a tener en consideración.
Propiedades físicas afectadas por la
compactación
Prácticas agrícolas que generan
compactación
Textura Paso de maquinaria agrícola, camiones u
otros vehículos
Porosidad Pisoteo de animales y personas
Estructura Trabajar cuando el terreno está húmedo
Profundidad radicular Trabajar en suelos con poca materia orgánica
Capacidad de agua Arar a una misma profundidad
Capacidad de aire Sembrar un solo cultivo(monocultivo)
4. ¿Qué otros métodos de medición de la densidad aparente se pueden aplicar en campo?
Por el método del hoyo:
Se limpia un poco la superficie del terreno donde se va tomar la muestra, en este caso del
horizonte A 1 con el cuchillo se corta la tierra la que se le saca con una cuchara y se la
guarda para luego ser pesada, luego metemos una funda ene l hueco que queda y le
colocamos agua, esto se hace par medir el volumen, que en este caso sería la cantidad de
agua que cabe en el hueco, la cual es medida por una probeta. Se tomó otra muestra del
horizonte A 2 repitiendo los pasos antes mencionados. Se lleva estas muestras al
laboratorio, en la balanza pesamos las latas y recipientes, luego en estos se colocó la tierra
recolectada de los horizontes A1 y A2 , entonces se tiene 4 muestras, 2del horizonte de A1
y de A2, a estas muestras se les pesa y resta el pedo del recipiente que obtuvimos del
peso húmedo de muestras. Se coloca las muestras a estufa a 120ºC por 24 horas, luego se
les pesa nuevamente y se obtiene el peso seco del suelo. Con esto hallamos la densidad
aparente.
Determinación de densidad aparente por de método de excavación:
Determinar os puntos estratégicos para el análisis. Hacer una cepa de 20X20X20 cm
extraer todo el suelo de la cepa y pesar en estado fresco. Tomar 5 g de gramos de suelo y
obtener el porcentaje de humedad (%H) por el método de la estufa, sobre la superficie de
la cepa colocar el plástico. Llenar la cepa con agua y anotar los litros y ml gastados. Una
vez teniendo los resultados del peso suelo seco y agua en el suelo, realizar los cálculos,
regresar el suelo fresco a la cepa obtener la densidad aparente.
5. 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 300 g
conteniendo 15% de humedad gravimétrica. Por otro método se determinó que la
densidad real era de 2.5 g/cm3. Calcule todas las otras propiedades físicas que le sea
posible
6. Se tomó una muestra de suelo húmedo que peso 55.2 g (15% de humedad
gravimétrica), cuyo volumen medido en una probeta fue de 40 cm3. Luego se agregaron
50 ml de agua destilada y el volumen de las mezcla con este suelo húmedo fue de 76.4
cm3. Hallar:
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
e)
a) Densidad aparente y densidad real
Suelo húmedo: 55.2g
Humedad gravimetrica:
15100
x55 .2g=8 .28g
Suelo seco: 55.2g – 8.28g = 46.92g
Volume suelo seco: 40cm3
Con la masa y volumen del suelo seco se puede hallar la D.A (densidad real)
D . A=46 .92 g40 cm3
=1 .173g /cm3
Se le agrega 50ml de agua teniendo que obtener un volumen total de 90cm3; pero según el
problema el volumen de 76.4cm3:
90cm3 – 76.4cm3 = 13.6cm3
La diferencia obtenida es el volumen desplazado el cual es igual al volumen del solido sin tomar en
cuenta la porosidad.
A partir del Nuevo volumen obtenido y con la masa comodato se puede hallar la D.R
(densidad real)
D .R=46 .92 g13 .6 cm3
=3 .45g /cm3
b) Con la D.R y D.A podemos hallar el % de porosidad
(1−D . AD .R
)X 100
(1−1 .173 g /cm33 .45 g/cm3
)x 100
=66%
c) % de espacio aéreo para las condiciones del suelo húmedo
D . AD .P
=1 .173 g/ cm33 .45 g/cm 3
=0.34
d) Inferir la textura de ese suelo
De acuerdo a los datos obtenidos podríamos inferir que el suelo empleado es orgánico debido a la
alta porosidad que presenta (66%).
7. Un terrón secado a estufa de 23.4 g de peso se cubrió con una película de parafina; luego
al volverlo a pesar, este pesaba 25.9 g (densidad de la parafina = 0.9 g/cm 3). ¿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?
Masa del terrón = 23.4g
Masa del terrón + Masa parafina =25.9g
Masa parafina= 25.9g – 23.4g = 2,5g
ρp =mp/Vp 0,9g/cm3=2,5g/Vp Vp=2.78 cm3
Da=1.45g/ cm3
Da=Msse/Vtotal 1.45g/ cm3=23.4g/Vtotal Vtotal=16.14 cm3
V total –V parafina= V terrón
16.14 m3 - 2.78 cm3=13.36
8. Para el problema anterior: ¿Cuál debería ser la densidad aparente del terrón para que
virtualmente flote? Se entiende cubierto de parafina.
Para determinar la D.A del terrón cubierto de parafina se debe tener la masa y volumen de este.
En el ejercicio anterior se dio por dato la masa del terrón cubierto de parafina (25.9g) y con los
cálculos que se realizaron se halló el volumen total ( terrón + parafina) que fue igual a 16.14cm3.
Tenemos:
D . A=25 .9g16 .14cm3
=1 .6g /cm3
Por lo tanto la D.A del terrón con parafina es 1.6g/cm3.
9. Se tiene dos suelos de textura y composición mineralógica semejante. ¿Cree Ud. que
podrían presentar diferentes porcentajes de porosidad? ¿Por qué?
Sí, porque existen diversos factores que la pueden variar el porcentaje de porosidad entre
suelos semejantes como la actividad biológica del suelo, la materia orgánica que
contribuye a aumentar sensiblemente a la porosidad, además los agente que destruyen la
estructura disminuyen la porosidad, como por ejemplo el apisonado.
Todas las medida de manejo que ayuden a mejorar la estructura el suelo, favorecen la
porosidad y con ella la aireación. En cambio el cultivo continuo (el exceso de laboreo, etc.)
le afecta pues disminuye la materia orgánica, a la agregación etc.
10. 100 g de suelo húmedo contiene 20 g de agua (lo que representa el 100% de los espacios
porosos). Si la densidad aparente de este suelo es de 1.5 g/cm3, determinar:
a) Volumen total de la muestra de suelo (cm3).
b) Volumen de los sólidos (%).
c) Densidad real (g/cm3).
d) Volumen de agua (%).
e) Porosidad (%).
f) Inferir la clase textural
Solución:
Datos :
Masa suelo húmedo =100g
Da=1.5 g/cm3
Masa agua = 20g
V aire= 0
Masa suelo seco = masa suelo húmedo – masa agua
Masa suelo seco = 100g- 20g
Masa suelo seco = 80g
Volumen total de la muestra del suelo (cm3
Da=masadelsueloVtotal
1 .5 g/Cm3=80 gVtotal
Vtotal=53 .3Cm3
Densidad real
Dr=pesosuelo sec ovolumensolidos
Dr=80volumensolidos
Dr=8033 .3
Dr=2 .402g /Cm3
Volume de solidos
Vtotal = Vsolidos + Vgas
Vtotal = Vsolidos + (Vagua- Vaire)
Vsolidos = Vtotal – (Vagua – Vaire)
Vsolidos= 53.3 – (20 – 0)
Vsolidos = 33.3 cm3
Volumen de agua (%)
Masa de agua =20g = 20 cm3
Volumen total ----------100%
Volumen agua----------- X
100g----------100%
20g-----------X
X= 20 % = %agua
Porosidad (%)
% porosidad=(1−DaDr )∗100% porosidad=(1−1.52.402 )∗100% porosidad=26 .54%
Resolver
Se tiene un cubo de suelo de medidas 15x15x15 cm. Con una masa total de 1800 g. de los cuales
300 g. son agua.
Si la densidad del agua es 1 g/cm3 y el volumen ocupado por el aire es 250 cm3 calcule:
a) Densidad aparente (g/cm3)
b) Densidad real (g/cm3)
c) Volumen de los sólidos (%)
d) % de porosidad.
e) % de espacio aéreo.
Resolución:
Masa total = 1800 gr.
Masa del agua = 300 gr.
Volumen del cubo = 3375 cm3
Masa suelo seco = masa total – masa del agua
Masa suelo seco = 1800gr – 300gr = 1500gr
Volumen del agua = 300gr/1gr/cm3 = 300 cm3
Volumen del solido:
Vtotal = Vsolido + Vgas
Vsolido = Vtotal – Vgas
Vsolido = 3375cm3 – (250cm3 + 300cm3)
Vsolido = 2825 cm3
a) Densidad aparente : Dap= 1500gr
3375cm3 = 0.4 gr/cm3
b) Densidad real : Dr= 1500gr
2825cm3 = 0.53 gr/cm3
c) Vtotal------------100%
Vsolido---------- X
X= 2825cm3 x100%
3375 cm3 = 83.7%
d) %Porosidad = ( 1 - 0.4 gr /cm3
0.53gr /cm3)x100
%Porosidad = 17%
Hallar el peso de la capa arable de 1 hectárea (Ha) y el porcentaje de poros (%) de
los siguientes suelos (Profundidad = 20 cm):
a) Arcilloso
b) Franco
c) Arena Franca
BIBLIOGRAFIA
Página Web : http://vagosdeunisucre.files.wordpress.com/2012/12/informe-de-
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Página Web: http://www.ecured.cu/index.php/Densidad_aparente
Keller, T.; Håkansson, I. 2010. Estimation of reference bulk density from soil particle
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http://edafologia.ugr.es/introeda/tema01/proctran.htm