Analisis De Sistema

MEDIDA DE LA DENSIDAD REAL DE UN SUELO (= DENSIDAD DE PARTÍCULAS)

Objetivos:

1. Medida de la densidad real de una muestra de suelo.

Palabras clave:

1. Densidad aparente

2. Densidad real

3. Porosidad

4. Tierra fina

5. Elementos gruesos

6. Tamiz

7. Matraz aforado o picnómetro

Material:

- Suelo secado en una estufa durante 24 horas a 105° C y tamizado posteriormente.

- agua destilada

- embudo pequeño

- balanza calibrada a 0.1 g

- frasco lavador

- Tres picnómetros (matraz aforado) de 100 mi con tapón

- lápiz o bolígrafo

- termómetro

- mechero Bunsen u otra fuente de calor

- Hoja de datos de Densidad real

Densidad aparente y Densidad real o densidad de partículas

La densidad aparente de un suelo incluye la densidad de la porción mineral y orgánica, del aire y del agua que ocupan los poros que existen entre partícula y partícula. La densidad real o densidad de partículas mide,.exclusivamente, la relación entre la masa de esas partículas y su peso. Se expresa como la relación de la masa total de partículas sólidas respecto a su volumen total, excluyendo el volumen ocupado por los poros que hay entre las partículas.

Densidad real = masa suelo seco sin aire / volumen del suelo seco sin aire

Medida de la densidad real: Fundamento

Medir el peso del suelo sin aire es sencillo. Basta con eliminar el aire retenido en los poros y pesar. Medir el volumen-que ocupa este suelo sin aire es ligeramente más complicado. Recordemos cómo se mide el volumen de una piedra:

Se enrasa una probeta hasta 100 mi y se deposita la roca en el interior de la probeta. Obviamente el volumen en el interior de la probeta asciende. Se mide el nuevo volumen y sólo tenemos que restar:

[Volumen del agua + piedra] - 100 mi = Volumen de la piedra

Este método no puede utilizarse para calcular el volumen de una muestra de suelo por cuestiones de precisión en la medida. Si quisiéramos utilizar este método para

Densidad real (=densidad de partículas)

medir el volumen de una muestra de suelo deberíamos hacer lo siguiente: Podríamos enrasar hasta 100 mi un picnómetro y colocar a continuación la muestra de suelo. Después eliminaríamos el aire mediante ebullición o con una bomba de vacío. Finalmente mediríamos el nivel de agua que sobrepasa el enrase, es decir, toda el agua desplazada por el suelo. El volumen de esa agua desplazada sería el volumen del suelo sin aire.

Esto, sin embargo origina muchos errores en la medida. Por esto se ha ideado otro método similar al problema siguiente:

PROBLEMA:

Vas a medir el volumen de una roca del siguiente modo:

1. Pesa una probeta vacía (T)

2. Coloca una piedra en el fondo de esta probeta y pesa el conjunto (P1)

3. Enrasa hasta 100 mi con agua y pesa el conjunto (P2)

4. Enrasa otra probeta sólo con agua destilada y pesa el conjunto (P3)

5. Calcula la densidad de la piedra

El cálculo de la densidad real de una muestra de suelo se hace según este último

método con alguna ligera variante que permite obtener mayor precisión en la medida.

- . i -

Imagina que tienes un picnómetro enrasado a 100 mi. Esto quiere decir que en el picnómetro tienes 100 mi de agua que pesan 100 gramos.

En otro picnómetro has colocado una muestra de suelo a la que 1e has eliminado el aire con una bomba de vacío o por ebullición. Una vez se le ha eliminado el aire enrasas él picnómetro hasta 100 mi. Esto quiere decir que en este picnómetro no hay 100 mi de agua puesto que allí donde haya una partícula mineral de suelo no puede haber agua. Podría ser que, en realidad, aunque tu enrases hasta 100 mi únicamente hayas colocado en el picnómetro 85 mi de agua. Los otros 15 mi corresponden al volumen que ocupan las partículas minerales y orgánicas del suelo.

Estos 15 mi serían el volumen del suelo sin aire, con lo cual ya puede calcularse la densidad real

Densidad real = peso del suelo seco sin aire/ volumen del suelo seco sin aire

Método para medir la densidad real

La densidad real (Dr) se mide con un matraz aforado de gran precisión o picnómetro. Consiste en evaluar la densidad de las partículas sólidas del suelo midiendo el volumen de líquido que desplazan.

1. Pesar exactamente 25 gramos de tierra seca a la estufa y tamizada (tamiz de 2 mm).

2. Introducirlos en un picnómetro de 100 mi previamente tarado y pesar el conjunto (P1 = picnómetro + suelo).

3. Limpiar el cuello del matraz con un frasco lavador con agua destilada para arrastrar partículas de suelo que hubieran podido quedar adheridas llenándolo así hasta la mitad.

4. Calentar lentamente hasta ebullición el matraz aforado con la muestra de suelo removiendo suavemente durante 10 segundos cada minuto para evitar la formación de espuma. Hervir durante 10 minutos para que el aire que ocupa los poros escape (si se dispone de una bomba de vacío es preferible a la ebullición).

5. Al terminar la ebullición retirar el picnómetro del fuego y dejarlo enfriar durante unos minutos.

6. Cuando ya esté frío dejar reposar el picnómetro tapado durante 24 horas.

7. Al cabo dé este tiempo rellenar con agua destilada hasta enrasar. Para enrasar con precisión terminar de rellenar con una jeringuilla.

8. Una vez enrasado el picnómetro pesarlo (P2 = picnómetro + suelo + agua) y medir la temperatura del líquido.

9. Finalmente limpia bien el picnómetro, enrásalo únicamente con agua destilada y pesa el conjunto (P3 = picnómetro + agua).

Densidad real (=densidad de partículas)

* fi-

Resultados:

NUMERO DE LA MUESTRA

FECHA

P1 = Peso del picnómetro + suelo

P2 = Peso del picnómetro + suelo + agua

P3 = Peso del picnómetro + agua

T = Tara del picnómetro

Temperatura

DENSIDAD REAL (Dr)

% POROSIDAD = (Dr - Da) * 100/ Dr

(P1-T)

Dr = . * densidad del agua

(P1-T)-(P2-P3)

Esta fórmula puede parecer algo extraña puesto que tanto en el numerador como en el denominador tienes gramos y, en el denominador debería haber volumen. Fíjate bien por qué:

[P1 - TJ es en realidad lo que pesa la muestra de suelo inicial, es decir el peso de las partículas más el peso del aire retenido en los poros. Este último valor es despreciable. Como esta muestra de suelo está seca no hay agua retenida en los , poros por lo cual [P1 - T ] es lo que pesa la muestra de suelo. Por ejemplo 25 gramos.

[P2 - P3] es = [peso del suelo sin aire + peso del agua que hemos colocado hasta enrasar (algo menos de 100 gramos ya que como hay suelo no caben los 100 mi)] -100 gr de agua.

[P3] es el peso de los 100 mi de agua, es decir 100 gramos + peso picnómetro

Es decir que en el denominador de la expresión tenemos: Peso del suelo - [peso del suelo + peso del agua desplazada por el suelo (el agua que falta hasta los 100 mi)]

Es decir que en el denominador tenemos el peso del agua desplazada por el suelo. Como la densidad del agua es 1, el peso del agua desplazada equivale a decir volumen del agua desplazada, o lo que es lo mismo, volumen del suelo sin aire.

INTERPRETACIÓN

En suelos minerales la densidad real oscila entre 2.6 y 2.7 g «cm3. En suelos muy orgánicos varía entre 1.4 y 2.0 g cm"3

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