Análisis hidrométrico hidrométrico Este método se utiliza para obtener un valor estimado de la distri distribuc bución ión granul granulom ométr étrica ica de suelos suelos cuyas cuyas partí partícul culas as se encuentran comprendidas entre los 0,074 mm !"alla #$ %00 A&'"( y hasta alrededor de 0,00) mm El análisis, utiliza la relac elació ión n entr entre e la velo veloci cida dad d de caíd caída a de una una es*e es*era ra en un +uido, el diámetro de la es*era, el peso especíco de la es*era como del +uído y la viscosidad de este El análisis hidrométrico se basa en el principio de la sedi sedime ment ntac ació ión n de gran granos os de suel suelo o en agua agua -uand uando o un espécimen de suelo se dispersa en agua, las partículas se asie asient ntan an a di*e di*errente entess velo veloci cida dade des, s, depe depend ndie iend ndo o de sus sus *ormas *ormas,, tama. tama.os os y pesos pesos /or simpli simplici cidad dad,, se supone supone ue todas las partículas de suelo son es*eras y ue la velocidad de las partículas se e1presa por la ley de Stokes, (La Ley de Stoke Stokes s se refer refere e a la uerz uerza a de ricci ricción ón exper experime imenta ntada da por por obje objetos tos eséricos moviéndose en el seno de un uido viscoso en un régimen lamin laminar ar de bajos bajos nmer nmeros os de !eyno !eynold lds" s" #ue deriv derivada ada en $%&$ $%&$ por por 'eorge 'abriel Stokes tras resolver un caso particular particular de las ecuaciones de avier)Stokes" *n general la ley de Stokes es v+lida en el movimiento de part,c rt,cul ula as esér séric ica as pe-u e-ue.as movién iéndose a vel velocid cidades bajas"/seg2n la cual
v
Ps =
−
Pw
18η
=
D 2
3onde v 5 velocidad
/s
5 densidad de las partículas de suelo
/6
5 densidad del agua
η
5 viscosidad del agua
3 5 diámetro de las partículas del suelo
3e la ecuación anterior podemos despear 3 D
=
18η v Ps
−
Pw
18η
=
Ps
−
Pw
*
L t
3onde 85 distancia 9 tiempo 5 :9t /odemos decir ue /s5 ;s /6, ue sustituyendo en la ecuación anterior tenemos
D
=
18η (Gs 1) Pw
L
*
t
−
:levando cada término a su unidad correspondiente tenemos
D
=
30η (Gs 1) Pw
*
L
−
t
/onemos crear el valor de < como una constante en *unción η
de ;s y , ue son dependientes de la temperatura de la prueba tenemos
D( mm)
=
K *
L(cm)
K
t (min)
=
30η (Gs 1) −
, 3onde
/rocedimiento En el laboratorio, la prueba del hidrómetro se conduce en un cilindro de sedimentación con =0 g de muestra seca al horno El cilindro de sedimentación tiene 4=7 mm de altura y >?= mm de diámetro@ el cilindro está marcado para un volumen de )000 ml -omo agente dispersor se usa generalmente el he1ameta*os*ato de sodio El volumen de la suspensión de suelo dispersado se lleva hasta los )000 ml a.adiendo agua destilada -uando un tipo de hidrómetro A&'" )=% se coloca en la suspensión de en un tiempo t, medido desde el principio de la sedimentación, mide la densidad de sólidos en la vecindad de su bulbo a una pro*undidad : :a densidad de sólidos es una *unción de la cantidad de partículas de suelo presentes por volumen unitario de suspensión en esa pro*undidad En un tiempo t, las partículas de suelo en suspensión a una pro*undidad : tendrán un diámetro menor ue 3, calculado seg2n la ecuación :as partículas más grandes se habrán asentado más allá de la zona de medición :os hidrómetros son dise.ados para dar la cantidad de suelo, en gramos, a2n en suspensión :os hidrómetros son calibrados para suelos ue tienen una densidad de sólidos !;s( de %>=@ para suelos de otra densidad de sólidos, es necesario hacer correcciones
:ongitud del bulbo con respecto al centro de gravedad
-onocida la cantidad de peso en suspensión, : y t, podemos calcular el porcentae de suelo por peso más no ue un cierto diámetro #ote ue : es la pro*undidad medida desde la supercie del agua hasta el centro de gravedad del bulbo del hidrómetro donde se mide la densidad de la suspensión El valor de : cambia con el tiempo t@ su variación con las lecturas del hidrómetro está dada en el :ibro de #ormas de la A&'" El análisis por hidrómetro es e*ectivo para separar las *racciones de suelo desde limos y arcillas hasta un tama.o de apro1imadamente 0= !micra( micrómetro
Eemplo de un análisis granulométrico por hidrómetro %)= !A&'"( Este ensayo se encuentra basado en el principio de sedimentación de granos de suelo en agua, cuando un espécimen de suelos se sedimenta en agua, las partículas se asientan a di*erentes velocidades, dependiendo de sus *ormas, tama.os y pesos /or simplicidad, se supone ue todas las partículas de los suelos son es*eras y ue la velocidad de las partículas se e1presa por la ley de Stokes, por lo dicho anteriormente se presentan unas restricciones a esta ley ue son necesarias tener en cuenta como obeto del estudio ue se hace B
las partículas nas no son es*eras
B
el suelo no es homogéneo en cuanto a su composición
B
la temperatura del +uido no es constante
B las partículas nas *orman grumos debido a la iteración eléctrica ue ocurre entre ellas /ara este tipo de ensayos se tienen en cuenta las siguientes observaciones B&e debe de trabaar con la cantidad de material no ue pasa tamiz %00 B&e utilizara el densímetro B&e toma una cantidad de ?0 a =0 g, del material ue pasa tamiz %00 B&e utilizara un de +oculante el cual disgregara todos los grumos presentes en la muestra
"A'ECDA:E& EFGD/H& G'D:DIA3H& E# E: E#&AH J
Agente de+oculante !&ilicato de &odio(
J
/ipeta
J
Agitadora eléctrica o batidor
J
-ilindro o vaso graduado !probeta(
J
Agua !% litros apro1imadamente(
J
-ronómetro
J
'ermómetro
J
idrómetro
J
Krasco lavador
/asos a dar en el ensayo ) 3el peso total de suelo ue pasa la malla #o %00, se pesan =0 gramos de este suelo totalmente seco % :uego con la pipeta se miden 4 cm? de &ilicato de sodio ue será el agente de+oculante y se mezcla con suciente agua para ue se disuelva ? &e mezclan conuntamente la muestra del suelo y el agua con el agente de+oculante 4 Esta mezcla se transere al vaso de la agitadora eléctrica y se procede a dearla batiéndose por 7 minutos apro1imadamente para ue el de+oculante alcance cada una de las partículas del suelo = :uego de haber agitado bien la mezcla, esta se vierte en la probeta, teniendo mucho cuidado de no desperdiciar absolutamente nada del suelo la mezcla en general, esto se logra valiéndose de un *rasco lavador > A esta probeta se le agrega más agua para ue el nivel llegue a )000 ml 7 'eniendo ya la probeta graduada como se indicó, se tapa con la mano y se agita vigorosamente por >0 segundos apro1imadamente hasta ue no uede nada del suelo asentado en el *ondo de esta L /or otra parte se prepara también otra probeta graduada con ) litro de agua !)000 ml( y 4cm? de &ilicato de &odio !de+ocualnte( M :uego de tener las dos probetas preparadas se introducen los hidrómetros a la vez uno en cada probeta, con mucha delicadeza para no crear turbulencia en la probeta ue contiene el suelo )0 En el momento ue se introducen los hidrómetros en las probetas se enciende el cronómetro )) &e comienzan a tomar las lecturas de ambos hidrómetros en el momento en ue los hidrómetros no presenten movimientos *uertes &e
mira el tiempo en el ue se toma la primera lectura y a partir de este se toman las siguientes lecturas aumentando al doble el tiempo, es decir a ) minuto, luego a %, luego a 4 y así sucesivamente )% 'ambién se debe tomar la temperatura de la mezcla, teniendo cuidado de no mover el hidrómetro
Cesultados tomados del laboratorio !resumidos en tabla( 3A'H& Npasa %00 7)=N "ss pasa %00 !g( )))0!07=(L?%=g "ss =0g idrómetro )=% -orrección por menisco O0= !este valor se hace para el menisco creado por el de+oculante( ;s %70 !valor escogido dentro de un rango %> a %M( 8alor !a( 0MM /ara el cálculo de los datos ue se necesitan como@ lectura corregida !Cc(, diámetro de las partículas en !mm(, el N ue pasa, y lecturas como tiempos, corrección por ceros, y lectura en el hidrometro )
Cc!lectura corregida( Ca O -t P corrección de ceros
%
N ue pasa Cc Q a 9 "ss
?
3!mm(
4
#N 7)= B )00 S N pasa!h(
3onde Ca lectura real en el hidrómetro A constante dependiente del ;s : longitud e*ectiva ' tiempo !min( #N auste del porcentae ue pasa real de nos
'aba de resultados seg2n el tiempo
Dntroducción
Este método se utiliza para obtener un valor estimado de la distribución granulométrica de suelos cuyas partículas se encuentran comprendidas entre los 0,074 mm !"alla #$ %00 A&'"( y hasta alrededor de 0,00) mm El análisis, utiliza la relación entre la velocidad de caída de una es*era en un +uido, el diámetro de la es*era, el peso especíco de la es*era como del +uído y la viscosidad de este
-onclusión En el laboratorio, la prueba del hidrómetro se conduce en un cilindro de sedimentación con =0 g de muestra seca al horno El cilindro de sedimentación tiene 4=7 mm de altura y >?= mm de diámetro@ el cilindro está marcado para un volumen de )000 ml -omo agente dispersor se usa generalmente el he1ameta*os*ato de sodio El volumen de la suspensión de suelo dispersado se lleva hasta los )000 ml a.adiendo agua destilada -uando un tipo de hidrómetro A&'" )=% se coloca en la suspensión de en un tiempo t, medido desde el principio de la sedimentación, mide la densidad de sólidos en la vecindad de su bulbo a una pro*undidad : :a densidad de sólidos es una *unción de la cantidad de partículas de suelo presentes por volumen unitario de suspensión en esa pro*undidad En un tiempo t, las partículas de suelo en suspensión a una pro*undidad : tendrán un diámetro menor ue 3, calculado seg2n la ecuación
Tibliogra*ía
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