I. INTRODUCCION

Al momento de realizar un análisis del suelo se necesita conocer muchas propiedades físicas y químicas de los agregados, una de estas es la Densidad
Aparente. Sin calificativos, la densidad aparente determinada sobre la base saturada y superficialmente seca se usa si el agregado está húmedo, es decir, si se ha cumplido la absorción. La absorción es el incremento en la masa del agregado debido al agua en los poros del material, pero sin incluir el agua adherida a la superficie exterior de las partículas, expresado como un porcentaje de la masa seca. La determinación de la Densidad Aparente, se obtiene mediante ensayo de laboratorio, donde se obtienen datos como masa superficialmente seca, masa seca, masa sumergida o satura etc. Y aplicando las formulas respectivas se conoce el valor de cada uno, dicho valor se utilizara a la hora de realizar un diseño de mezcla. La densidad aparente también se usa en el cálculo de vacíos del agregado en la NTC 92 y en la determinación de la humedad del agregado por desplazamiento en el agua en la norma ASTM C 70.

La densidad aparente del suelo se define como el peso por unidad de volumen de una sustancia y la fórmula matemática para su determinación es la siguiente: (peso seco del suelo /volumen). La 'densidadaparente' del suelo depende de variosfactores, queincluyen los siguientes: La densidad de laspartículas de suelo mineral, la cantidad de materiaorgánica, la compactación del suelo, lasactividades de animalesqueexcavan en la tierra, tales comolaslombrices, y la abundanciade raíces de plantas.
La densidadaparente de unsuelo se sueleutilizarcomomedida de la estructura del suelo. Unadensidadbaja, generalmente, equivale a másporosidad y mayoresagregadosdelsuelo. Unsuelo de bosquesaludabletendráunadensidadbaja, lo quecorresponde a mayor estabilidad, menoscompactación y, probablemente, mayor contenido de humedadque un suelo con unadensidad mayor.












II. OBJETIVOS

• OBJETIVO GENERAL

- Aprender a calcular la densidad aparente.
- Reforzar y actualizar conceptos teóricos y sus aplicaciones específicas a la diversidad de suelos.

• OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Conocer el procedimiento adecuado para la realización del ensayo que permite conocer estas propiedades de los agregados.
- Conocer de qué forma se puede calcular la densidad aparente por el método del cilindro.
- Aplicar los conceptos vistos en clases respecto a la obtención de la densidad aparente.

-Conocer la importancia que tiene la densidad aparente, en los agregados a utilizar para un diseño de mezcla.

-Interpretar los valores obtenidos de la densidad aparente.












III. MARCO TEORICO

HISTORIA
Según una conocida anécdota, Arquímedes recibió el encargo de determinar si el orfebre de Hierón II de Siracusa desfalcaba el oro durante la fabricación de una corona dedicada a los dioses, sustituyéndolo por otro metal más barato (proceso conocido como aleación) 1] Arquímedes sabía que la corona, de forma irregular, podría ser aplastada o fundida en un cubo cuyo volumen se puede calcular fácilmentecomparado con la masa. Pero el rey no estaba de acuerdo con estos métodos, pues habrían supuesto la destrucción de la corona.
Desconcertado, Arquímedes se dio un relajante baño de inmersión, y observando la subida del agua caliente cuando él entraba en ella, descubrió que podía calcular el volumen de la corona de oro mediante el desplazamiento del agua. Supuestamente, al hacer este descubrimiento salió corriendo desnudo por las calles gritando: 'tEureka! tEureka!' (Εύρηκα! en griego, que significa: 'Lo encontré'). Como resultado, el término 'Eureka' entró en el lenguaje común, y se utiliza hoy para indicar un momento de iluminación. La historia apareció por primera vez de forma escrita en De Architectura de Marco Vitruvio, dos siglos después de que supuestamente tuviese lugar.[2] Sin embargo, algunos estudiosos han dudado de la veracidad de este relato, diciendo (entre otras cosas) que el método habría exigido medidas exactas que habrían sido difíciles de hacer en ese momento.[3][4]
La densidad es un concepto que nació entre los científicos en tiempos en que las unidades de medida eran distintas en cada país, de modo que asignaron a cada materia un número, adimensional, que era la proporción de la masa de esa materia comparada con un volumen igual de agua pura, sustancia que se encontraba en cualquier laboratorio (densidad relativa). Cuando se fijó la unidad de masa, el kilogramo, como un decímetro cúbico (un litro), de agua pura, la cifra empleada hasta entonces, coincidió con la densidad absoluta (si se mide en kilogramos por litro,unidad de volumen en el viejo Sistema métrico decimal, y no en kilogramos por metro cúbico, que es la unidad de volumen en el SI).











TIPOS DE DENSIDAD
ABSOLUTA
La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm3. La densidad es una magnitud intensiva.

Siendo, la densidad; m, la masa; y V, el volumen de la sustancia.
RELATIVA
Artículo principal:Densidad relativa
La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades)

Dondees la densidad relativa, es la densidad de la sustancia, y es la densidad de referencia o absoluta.

Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/dm3.
Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.
MEDIA Y PUNTUAL
Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado.
Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la 'densidad media', dividiendo la masa del objeto por suvolumen o la 'densidad puntual' que será distinta en cada punto, posición o porción 'infinitesimal' del sistema, y que vendrá definida por

Sin embargo debe tenerse que las hipótesis de la mecánica de medios continuos sólo son válidas hasta escalas de, ya que a escalas atómicas la densidad no está bien definida. Por ejemplo el núcleo atómico es cerca de superior a la de la materia ordinaria.
APARENTE Y REAL
La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia normalmente más ligera, de forma que la densidad total del cuerpo es menor que la densidad del material poroso si se compactase.
En el caso de un material mezclado con aire se tiene

La densidad aparente de un material no es una propiedad intrínseca del material y depende de su compactación.
La densidad aparente del suelo (Da) se obtiene secando una muestra de suelo de un volumen conocido a 105 °C hasta peso constante.

Donde
WSS: Peso de suelo secado a 105 °C hasta peso constante.
VS: Volumen original de la muestra de suelo.
Se debe considerar que para muestras de suelo que varíen su volumen al momento del secado, como suelos con alta concentración de arcillas 2:1, se debe expresar el contenido de agua que poseía la muestra al momento de tomar el volumen.
Cambios de densidad
En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la temperatura, y en los cambios de estado.
Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material establetambién aumenta.
Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta regla. Por ejemplo, la densidad del agua crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C; algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas cita requerida]
El efecto de la temperatura y la presión en los sólidos y líquidos es muy pequeño, por lo que típicamente la compresibilidad de un líquido o sólido es de 10–6 bar–1 (1 bar=0,1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de 10–5 K–1.
Por otro lado, la densidad de los gases es fuertemente afectada por la presión y la temperatura. La ley de los gases ideales describe matemáticamente la relación entre estas tres magnitudes


Dondees la constante universal de los gases ideales, es la presión del gas, su masa molar y la temperatura absoluta.
Eso significa que un gas ideal a 300 K (27 °C) y 1 atm duplicará su densidad si se aumenta la presión a 2 atm manteniendo la temperatura constante o, alternativamente, se reduce su temperatura a 150 K manteniendo la presión constante.

MEDICIÓN

Un densímetro automático quien utiliza el principio del tubo en U oscilante.


Picnómetro.

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo lasdimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos. Los instrumentos más comunes para medir la densidad son
El densímetro, que permite la medida directa de la densidad de un líquido.
El picnómetro, que permite la medida precisa de la densidad de sólidos, líquidos y gases (picnómetro de gas).
La balanza hidrostática, que permite calcular densidades de sólidos.
La balanza de Mohr (variante de balanza hidrostática), que permite la medida precisa de la densidad de líquidos.




DENSIDAD APARENTE DEL SUELO

La densidad aparente varía de acuerdo al estado de agregación del suelo, al contenido de agua y la proporción del volumen ocupado por los espacios intersticiales, que existen incluso en suelos compactos. La densidad aparente es afectada por la porosidad e influye en
16 la elasticidad, conductividad eléctrica, conductividad térmica, en la capacidad calorífica a volumen constante y en la dureza.
El valor de la densidad aparente se determina dividiendo la masa en gramos de una muestra de suelo secada en estufa entre su volumen en mililitros. La colección de la muestra se debe hacer con cuidado de no alterar la estructura natural del suelo.
La densidad real de un suelo depende principalmente de la composición y cantidad de minerales y de la proporción de materia orgánica e inorgánica que contiene.
La densidad de la parte mineral de un suelo es mayor que la de la materia orgánica porque contiene cuarzo, feldespato, mica y óxidos de fierro como la magnetita y la hematita.
La porosidad representala parte de suelo ocupada por aire y vapor de agua de una muestra de suelo está dado por la relación del volumen total de los poros entre el volumen total de la muestra de suelo.

PORCENTAJE DE HUMEDAD (%Hs).

El porcentaje de humedad es igual a 100 x masa de agua entre la masa de suelo seco.
La capacidad de retención de agua está dada por la relación de la masa del suelo saturado con agua entre la masa de la muestra de suelo seca.
La capacidad de campo se define como la cantidad de agua que un suelo retiene contra la gravedad cuando se deja drenar libremente.

CLASES DE TEXTURAS

Los nombres de las clases de textura se utilizan para identificar grupos de suelos con mezclas parecidas de partículas minerales. Los suelos minerales pueden agruparse de manera general en tres clases estúrales que son: las arenas, las margas y las arcillas, y se utiliza una combinación de estos nombres para indicar los grados intermedios.
Por ejemplo.
Ø Los suelos arenosos contienen un 70 % o más de partículas de arena
Ø Los areno-margosos contiene de 15 a 30 % de limo y arcilla.
Ø Los suelos arcillosos contienen más del 40 % de partículas de arcilla y pueden contener hasta 45 % de arena y hasta 40 % de limo, y se clasifican como arcillo-arenosos o arcillo-limosos.
Ø Los suelos que contienen suficiente material coloidal para clasificarse como arcillosos, son por lo general compactos cuando están secos y pegajosos y plásticos cuando están húmedos.
IV. MATERIALES Y METODOS
MATERIALES
Cilindro Biselado.
Balanza Analítica.
Estufa de secado.Espátula.
Machete.
Pala rectangular
PROCEDIMIENTOS
En un área de 1 a 3 hectáreas se escogen 5 sitios al azar, en cada sitio se sacan por lo menos dos submuestras.
Armar el equipo de muestreo o bareno, empotrando en el cabezal, la boca que contendrá el cilindro de volumen conocido, seguido de un anillo de un mismo diámetro.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Extraído la muestra en el cilindro se tapara este con corchos de goma, para evitar la pérdida de humedad, y así para que el trabajo sea más exacto.
En el laboratorio pesar las muestras en sus respectivos cilindros.
Llevar a la estufa a 105°C por 24 horas, para secar y determinar la humedad. Este peso se hará repetidamente hasta obtener un peso seco constante. (PSSE)
Se establecerá el volumen del cilindro mediante la fórmula siguiente
V=R2h
Donde: R=radio h=altura

V. RESULTADOS


W=P. Cilindro + P.Vidrió
W=64,881 + 18,954
W=83,835

VC= h
VC= 3.1416 x x 5
VC=98,175

PSS= pfss – w
PSS=210,580 – 83,835
PSS=126,745

Da=
Da=
Da= 1,29


VI. CONCLUSIONES
De acuerdo a los resultados obtenidos se puede concluir que

En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la temperatura.

Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta.

Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a esta regla.Por ejemplo, la densidad del agua crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C; algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.

Cuando se aplica a los suelos se denomina densidad aparente por que se induce en el espacio poroso. Los cambios en la porosidad reflejan valores de densidad aparente variable como regla, general, la Densidad aparente , tiene un valor máxima en el suelo de textura grasa por que tienden a menor porosidad, aun cuando el tamaño de los poros es grande. Inversamente, el espacio poroso de un suelo con textura fina tiende a ser mayor y por lo tanto su Densidad aparente, baja.

La importancia de su determinación radica en sentar o determinar que tan densamente es compactado el agregado, esta densidad aparente, depende de la distribución del tamaño y de la forman que presentan sus partículas.

Establecer para un agregado grueso de peso específico dado, una densidad aparente mayor significa que hay pocos huecos para que el agregado fino y el cemento los llenen. Estos poros permiten caracterizar ciertas propiedades como son la permeabilidad, absorción y por supuesto, su porosidad. Determinar esta absorción es de suma importancia en la práctica porque a través de su cuantificación arroja una noción de que cantidad de agua es capaz de alojar el agregado en su interior.





VII. BIBLIOGRAFIA
https://www.monografias.com
https://es.wikipedia.org/wiki/Densidad
https://espaciociencia.com/
Dexter, A.R.; Birkas, M. 2004. Prediction of thesoilstructuresproducedbytillage. SoilTill.Res.
Guevara,G.; Rojas, J. 2009. Efecto de las rotaciones en siembra directa sobre parámetros físicos de suelo. XX Reunión de Comunicaciones Científicos y Técnicas. FCA.UNNE. En: https://agr.unne.edu.ar/
Keller, T.; Hakansson, I. 2010. Estimation of referencebulkdensityfromsoilparticlesizedistribution and soilorganicmattercontent. Geoderma 154: 398-406
Pennock, D.; Yates, T.; Braidek, J. 2008. SoilSamplingDesigns. In: Carter, M.R.; Gregorich, E.G. (eds.). 2008. SoilSampling and methods of analysis. 2nd. Ed. Taylor & Francis Group. LLC. pp 25-39.
Reynolds, W.D; Bowman, B.T; Drury, C.F.; Tan, C.S.; Lu, X. 2002. Indicators of goodsoilquality: density and storageparameters. Geoderma 110:131-146
Rojas, J.M.; Guevara, G.S. 2012. Efecto de rotaciones con algodón como cultivo principal en propiedades del suelo. XIX Congreso Latinoamericano y XXIII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo- Mar del Plata- 16 al 20 de abril de 2012.
Taboada, M.A.; Alvarez, C.R. 2008. Fertilidad física de los suelos.2da Ed. Editorial Facultad de Agronomía. Universidad de Buenos Aires.
NTC 237:1995 Ingeniería Civil y Arquitectura. Método para determinar ladensidad y absorción delos agregados finos. (ASTN C 128)
NTC 176: Ingeniería Civil y Arquitectura. Método para determinar la densidad y absorción de agregados grueso (ASTM C127).