Informe n°4- Densidad y porosidad editado final PDF

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“Año de la universalización de la salud"UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LAMOLINAFACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLADEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOSPRÁCTICA 2TEMA: TEXTURA DEL SUELOCurso: Fundamentos de Suelos y Plantas Docente: Luis Razuri RamirezAlumnos:  Aroni Crisostomo, Janthu Sheylla .........

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“Año de la universalización de la salud"

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA DEPARTAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS

PRÁCTICA 2 TEMA: TEXTURA DEL SUELO Curso: Fundamentos de Suelos y Plantas Docente: Luis Razuri Ramirez Alumnos: 

Aroni Crisostomo, Janthu Sheylla ……………………...……………...20171256



Castillo Colan, Axel Aaron ……………………………………………20181191



Pacheco Rodríguez, Lisseth Yashemy …………………………………20170298



Poma Vilcahuamán, Alex Rafael ………………………………………20171281



Quispe Guarda, José María ……………………………………………20181212



Sandoval Carbonel, Alonso André…………………………………… 20181220 Fecha de entrega: 14 de agosto del 2020 LA MOLINA - LIMA, PERÚ 2020

Informe N° 3- Densidad aparente y Porosidad

2

Índice

1.

Introducción

4

2.

Revisión de literatura

5

2.1

5

2.1.1

Definición

5

2.1.2

Factores que afecta la densidad aparente

5

2.1.3

Importancia

6

2.1.4

Métodos de estimación de la Da

6

2.2

3.

Densidad aparente

Porosidad

9

2.2.1

Definición

9

2.2.2

Factores que afectan la porosidad

9

2.2.3

Cálculo de la porosidad

10

2.2.4

Efectos en la porosidad

10

2.2.5

Clasificación de los poros

10

Materiales y metodología 3.1

Método del anillo

11 11

3.1.1

Materiales

11

3.1.2

Procedimiento

11

Método del Picnómetro

12

3.2

3.2.1

Materiales

12

3.2.2

Procedimiento

12

4.

Conclusiones

14

5.

Recomendaciones

14

6.

Bibliografía

14

7.

Anexos

15

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3

Lista de Ilustraciones Ilustración 1:A la izquierda cilindros de volumen conocido para Ilustración 2:Pozo revestido y llenado con agua

7 8

Lista de tablas Tabla 1: Densidad aparente según la textura Tabla 2:Interpretación de resultados: Tabla 3: Tamaño de los poros Tabla 4: Formulas para determinar la porosidad

6 10 11 13

Lista de anexo

Ánexo 1: Pala Ánexo 2: Anillo metálico Ánexo 3: Balanza Ánexo 4: Papel aluminio Ánexo 5: Horno de laboratorio Ánexo 6: Picnometro Ánexo 7: Cápsula de porcelana Ánexo 8: Desecador con vacío

15 15 16 16 17 17 18 18

Informe N° 3- Densidad aparente y Porosidad

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1. Introducción Este informe hablará sobre propiedades físicas del suelo estas son textura, densidad aparente, color, temperatura, consistencia del suelo, espacio poroso y permeabilidad. Nos centraremos principalmente en dos de todas estas, la densidad aparente y porosidad. La densidad aparente es la relación de la masa con respecto al volumen, esta es muy importante porque nos puede indicar sobre la masa del suelo, sobre poros y más datos importantes. La porosidad del suelo es una propiedad muy importante del suelo, está ligada a la propiedad de textura del mismo ya que el tamaño de las partículas del suelo es determinante en el tamaño de los poros, esta determina si el agua será retenida, por ende, será absorbida por las raíces del suelo; la aireación es un factor importante para un buen suelo, este circulara por los poros del suelo y alimentara a la atmósfera del mismo. Para la determinación de la densidad aparente podemos usar muchos métodos, en este informe principalmente haremos referencia al método del anillo y el del picnómetro. En los párrafos siguientes explicaremos detalladamente el proceso de cada método. Un buen suelo es aquel que presenta buenas características que favorecen a su fertilidad, por eso es necesario y de gran importancia realizar la determinación de estas propiedades físicas.

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2. Revisión de literatura 2.1 Densidad aparente 2.1.1 Definición 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) La determinación de la densidad aparente tiene un valor extraordinario para conocer el estado físico del suelo, ya que refleja el comportamiento dinámico de la estructura y la porosidad debido a que varía por la acción de agentes externos e internos como por ejemplo la compactación y la dispersión de las partículas respectivamente [ CITATION Fot87 \l 10250 ] La determinación de la densidad aparente se realiza en muestras imperturbadas. A estas muestras se le determina 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 más eficiente y exacto. (García, 2004) 2.1.2 Factores que afecta la densidad aparente Pritchett (1990): 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.

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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.

Tabla 1: Densidad aparente según la textura Fuente: Princhett, 1995

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. 2.1.3 Importancia La importancia de esta determinación se debe que está muy relacionada con: 

La velocidad de infiltración del agua en el suelo.



La porosidad total del suelo.



La capacidad de retención de agua por el suelo.



Para calcular la masa de capa arable del suelo.



Con la porosidad, se estima el grado de compactación del suelo.



Cálculo del peso de una capa del suelo



Es una forma de evaluar la resistencia del suelo a la elongación de las raíces

2.1.4 Métodos de estimación de la Da 2.1.4.1

Método del cilindro

Es el método más sencillo y consiste en tomar un volumen fijo de suelo sin perturbar y pesarlo una vez seco, por calentamiento en el horno a 105º C durante 24 Informe N° 3- Densidad aparente y Porosidad

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horas. Para ello se suele utilizar un cilindro metálico con un volumen conocido. En uno de sus extremos se le coloca un cabezal cilíndrico, que se irá golpeando con un mazo de goma para poder presionar e introducir el cilindro o anillo toma de muestras dentro del suelo sin afectar a la muestra. Una vez clavado completamente, se extrae el cilindro del suelo, cortando con una herramienta apropiada, que nos permitirá eliminar el sobrante del extremo que se ha clavado. Una vez el cilindro esté lleno y enrasado en ambos extremos, se le coloca dos tapaderas de plástico a ambos extremos. Ya en el laboratorio se extrae el suelo contenido, cuyo volumen corresponde con el del cilindro y que es conocido, se deseca y se pesa. La densidad viene determinada por la relación entre el peso seco obtenido y el volumen correspondiente. El principal inconveniente que presenta el método del cilindro es la presencia de piedras, por lo que solo puede utilizarse adecuadamente en suelos poco pedregosos que, por lo menos en sistemas forestales, son los menos. Asimismo, cuando se toman muestras subsuperficiales con una barrena que contiene los cilindros se corre el riesgo de compactar el suelo por la mera adherencia del mismo al deslizarse sobre las paredes de los cilindros.

Ilustración 1:A la izquierda cilindros de volumen conocido para

2.1.4.2

Método del hoyo

Este tipo de método consiste en cavar un hoyo y, conservando toda la tierra retirada del hoyo como muestra, determinar el volumen de la muestra de suelo vertiendo en el hoyo del cual se extrajo la muestra un volumen de arena seca o agua. Por último, la muestra de suelo retirada es secada para determinar el peso seco del suelo extraído. Una variante de este método, introducida por Müller y Hamilton en 1992, consiste en determinar el volumen inalterado de suelo extraído fabricando un molde exacto de la oquedad con espuma de poliuretano.

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Básicamente, el método consiste en: a) fabricar un hueco más o menos regular con el utensilio que sea más adecuado a las características del suelo y al volumen del mismo que se quiere muestrear, transfiriendo cuantitativamente el material extraído a un recipiente hermético b) rellenar el hueco con espuma de poliuretano aplicada de forma circular y sin alcanzar el borde c) colocar un tope (cartón con peso) para evitar el rebosamiento de la espuma d) dejar curar la espuma durante al menos 3-4 horas, antes de enrasar y retirar el molde e) determinar el volumen del molde de poliuretano por desplazamiento de agua en un contenedor graduado.

Ilustración 2:Pozo revestido y llenado con agua Fuente: https://tinyurl.com/y5fhkdgq

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Las ventajas de este método, según describen sus autores son: a) En suelos pedregosos sus resultados son similares a otros métodos de excavación/relleno (por ejemplo, con arena o agua) y mejores que los obtenidos por el método del cilindro. b) Este método es muy útil en zonas con marcada inclinación del terreno e incluso- en caras verticales donde fallan los otros dos métodos de relleno citados (arena y agua) c) en sitios alejados de vías de comunicación este método permite efectuar determinaciones evitando el transporte de sustancias pesadas -como arena o agua- hasta los puntos de muestreo, así como de otros utensilios distintos de los elementos de excavación. El 26 reducido peso de los moldes de poliuretano permite transportar de decenas de ellos sin soportar pesos significativos (< 1 kg). Trabajos posteriores han confirmado la utilidad y su fiabilidad del método en las situaciones indicadas tales como suelos pedregosos y/o muy inclinados y/o poco accesibles [ CITATION Pag99 \l 10250 ]

2.2Porosidad 2.2.1 Definición La porosidad se refiere al espacio no ocupado por fracciones sólidas (material orgánico y mineral), está conformado por agua y/o aire. A su vez se considera como la relación entre el volumen de agujeros del suelo y el volumen total del suelo, se expresa en %. Además, depende de la disposición de las partículas sólidas, es decir la estructura de ellas. Por otro lado, para su hallazgo se supone que la porosidad es igual a la humedad de la saturación, no obstante, no se toma en cuenta los espacios ocupados por aire. 2.2.2 Factores que afectan la porosidad Según (Foth, 1985), los factores que afectan la porosidad total del suelo son los siguientes: 

Estructura: Cuando

existe una

mala estructuración,

aumenta la

compactación del suelo y con ello se disminuye el espacio poroso. Informe N° 3- Densidad aparente y Porosidad

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

Textura: Los suelos de textura fina (arcilla) presentan una mayor porosidad que los suelos de textura gruesa(arena)



Materia orgánica



Actividad biológica: Especialmente la mesofauna (insectos, lombrices, etc.)

2.2.3 Cálculo de la porosidad

%Porosidad=

Dr − Da ×100 Da

Dr = densidad real

Da = densidad aparente

Porosidad total (%) 60

Baja Media Alta Muy alta

Tabla 2:Interpretación de resultados: Fuente:Según Jordán (2005)

2.2.4 Efectos en la porosidad A menor porosidad se puede observar menor aireación, disminución de infiltración de agua y mayor esfuerzo para penetrar a los suelos por parte de las raíces de las plantas.

2.2.5 Clasificación de los poros 

Microporos: Son los poros de menor tamaño, capaces de retener agua.



Mesoporos: Consideraremos a los poros que retienen el agua disponible para las plantas



Macroporos: Son poros de gran tamaño, no son capaces de retener agua sin embargo tiene una mayor circulación. Generalmente es ocupado por aire.

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Nombre

Tamaño(micras)

Función

>100

Aireación y drenaje (Flujo por gravedad)

30-100

Conducción de agua (Flujo capilar rápido)

3-30

Retención de agua (Flujo capilar lento)

Macroporos Mesoporos Microporos Tabla 3: Tamaño de los poros

3. Materiales y metodología 3.1 Método del anillo: 3.1.1 Materiales 

Pala (véase el anexo 1)



Anillo (véase el anexo 2)



Balanza (véase el anexo 3)



Papel aluminio (véase el anexo 4)



Horno (véase el anexo 5)

3.1.2 Procedimiento

a. Determine el volumen del anillo a utilizar para obtener la muestra. b. Ubicar el sitio de muestreo.

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c. Introduzca el anillo hasta una profundidad adecuada, luego retirarlo con ayuda de una pala y corte lo más horizontalmente posible el suelo que sobresale del anillo muestreado. d. Cubrir con papel aluminio la muestra. e. Pese todo el conjunto (muestra más anillo), anotar el peso. f. Tomar una muestra del mismo suelo para determinar el porcentaje de humedad gravimétrica. g. Colocar todo el conjunto en el horno a 105ºC y luego de 24 horas, retirarla, dejarla enfriar y pesarla. h. Calcular la densidad aparente del suelo por la siguiente expresión: i. Densidad aparente (g/CC.) = (Peso de la muestra seca a 105ºC) / (Volumen del anillo muestreador)

3.2 Método del Picnómetro 3.2.1 Materiales 

Picnómetro según Langer (véase el anexo 6)



Cápsula de porcelana (véase el anexo 7)



Horno (véase el anexo 5)



Campana de desecación (véase el anexo 8)



Anillos estándar (véase el anexo 2)

3.2.2 Procedimiento Calibrado del picnómetro a.

Cerrar la campana de vacío sin nada adentro, apretar la perilla de manera correcta y mover la llave a la posición 0.

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13 b.

Subir el recipiente de nivel hasta que el mercurio situado en el tubo de vidrio de la izquierda alcance la marca roja rotulada en su interior.

c.

Fijado el dispositivo, poner la llave en la posición 1 y transcurrido 5 segundos bajaremos el recipiente de nivel hasta que el mercurio del recipiente de la izquierda enrase con el 0.

Comprobación de la calibración Introduciremos un bloque de calibración de 60 cm3 dentro de la campana de vacío. a.

Colocar la llave en la posición 0.

b.

Abrir la campana de vacío e ingresar la muestra, luego lo cerramos.

c.

Ajustar la perilla y subir el recipiente de nivel.

d.

Colocar la llave en la posición 1.

e.

Bajar el recipiente de nivel.

f.

Comprobar la columna de mercurio del tubo de la izquierda, deberá de corresponder con señal de 60 cm3.

Determinación de la porosidad La muestra de suelo obtenido mediante el anillo estándar deberá ser colocado sobre una cápsula de porcelana. a.

Poner la muestra y la cápsula en el horno a una temperatura de 105 °C por un periodo de 24 horas.

b.

Al finalizar el tiempo, sacar con cuidado la muestra y colocarlo en una campana de desecación.

c.

El recipiente de nivel deberá estar en la posición más elevada y que la llave tiene que estar en la posición 0.

d.

Colocar el anillo con el suelo en la campana de vacío y cerrarlo.

e.

Ajustar la perilla y colocar la llave en la posición 1.

f.

Bajar el recipiente de nivel y anotar el nivel de la columna de mercurio (V s +V a )

g.

Seguir el mismo procedimiento para hallar el volumen del anillo (Va). Descripción Volumen de poros: Vp

Formula Vs = (Vs + Va) - Va

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Volumen de sólidos: Vs Volumen total: Vt

Vp = 100 - Vs Porosidad (%) =

VP × 100 % VT

Volumen del anillo: V Tabla 4: Formulas para determinar la porosidad

4. Conclusiones 

El tamaño de los poros del suelo es el factor fundamental que determina tanto la retención como la transmisión de agua a través de este. Es por ello que al momento de realizar ciertas muestras debe tenerse una noción en cuanto a los resultados obtenidos.



Los valores de la densidad de la fase sólida del suelo son prácticamente constantes en la mayoría de estos, y oscila en torno a 2,65 g/CC. De haber una probable variación de la densidad real del suelo es causada normalmente por la variación de la cantidad de materia orgánica en el suelo

5. Recomendaciones 

En el caso de emplear el picnómetro se recomienda que el depósito esté situado en la parte derecha de este. Se encuentra en la posición más elevada y que la llave de vacío esté en cero.



Para extraer la muestra del suelo, se debe de utilizar un martillo de geólogo para escarbar las partes aledañas a la superficie del anillo, a su vez evitamos que se contamine la muestra. Además, no debemos olvidarnos que este método debe ser desarrollado en una superficie plana.

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6. Bibliografía Foth, H. (1987). Fundamentos de la ciencia del suelo. Tlalpan, C.V. Calz., Mexico: Compañia Editorial Continental, S.A. Recuperado el 25 de Agosto de 2020 Garcia, I. A. (02 de Marzo de 2004). Propiedades fisicas del suelo. Obtenido de www.fagro.edu.pe. Guitierrez, A. M. (Julio de 2010). La desncidad aprente de los suelos forestales. (U. d. Escuela Tecnica Agricola, Ed.) Recuperado el 25 de Agosto de 2020, de www. digital.csic.es. Page-Dumroese, D. &. (01 de Marzo de 1999). Comparison of Methods for Determining of Rocky Forest Soils. Soil Science Society of America Journal, 63. Recuperado el 25 de Ago...