ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR HIDROMETRÍA

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR HIDROMETRÍA

Manuela Castañeda 1*, Alejandra Usuga  2*

1: Estudiantes de Ingeniería de Materiales, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia

* Contacto: manuelacastanedam@gmail.com .

RESUMEN

Cuando el material a analizar no posee un tamaño  de partícula grueso, si no que poseen un tamaño de partícula pequeños no se les puede realizar el análisis granulométrico por malla, ya que las partículas ser más pequeñas tienden a tener más área superficial lo cual genera fuerzas electrostáticas entra ellas generando se aglomeren dando un análisis  granulométrico erróneo. En este trabajo ser realizo un análisis  granulométrico por hidrometría a una muestra que presentaba partículas de un tamaño inferior a 75µm correspondiente al tamaño de abertura del tamiz numero 200 serie Tyler, con el objetivo de reducir  la  aglomeración de las partículas debido a las fuerzas que actúan entre ellas; este análisis se llevó a cabo  por medio del proceso de sedimentación el cual consiste en  observar cómo se van asentando las partículas a través de una columna de líquido estacionario, que ejerce una fuerza de empuje en dirección contraria a la gravedad. Este análisis  se realizó por medio de un hidrómetro  siguiendo la norma técnica ASTM D 422 y basados en la ley de Stokes donde se relacionó la velocidad de sedimentación  de las partículas sobre un líquido  y una medida de tamaño  de una esfera con la misma tasa de sedimentación de las partículas.

Palabras Clave: partículas finas, hidrometría, sedimentación, velocidad, hidrómetro.

1 INTRODUCCIÓN

El análisis granulométrico tiene como objetivo principal obtener la distribución por tamaño nominal  de las partículas presentas en un material. Existen dos tipos de análisis granulométricos, en seco y en húmedo. En la granulometría  en seco se estudian los tamaños de partículas superiores a 75µm, en  la granulometría en húmedo se analizan las partículas que tienen tamaños menores a  75µm  de diámetro. El  tamizado en húmedo  puede hacerse a la totalidad de las partículas retenidas  en el tamiz de menor abertura, durante un tamizado previo. En tal caso, las partículas retenidas en este último tamiz se utilizaran como muestra para nuestro análisis, con estas se fabricara la suspensión con ayuda de un líquido  que generalmente es agua, esta suspensión se pasara por el tamiz de menor abertura, tanto el pasante como el retenido son secados individualmente y pesados. [1]

En este análisis se utilizó como muestra problema  la arcilla Betania, el uso de  arcillas para el análisis granulométrico con hidrómetro es principalmente  porque las partículas de estas presentan una alta generación de fuerzas  electrostáticas ocasionando aglomeración  con mayor facilidad.

El método de  sedimentación se  basa en la aplicación de la ley de Stokes, el cual describe la velocidad terminal de una esfera aislada (partícula) asentándose en un líquido viscoso bajo la influencia de la fuerza de aceleración  tal como la gravedad. Las técnicas de sedimentación se pueden realizar mediante el método incremental y el método acumulativo. En el método acumulativo, se determina el promedio al que se asientan las partículas pesando la masa de partículas asentadas a cierta profundidad / tiempo. En el método incremental, el cambio en la concentración o densidad del material/tiempo se mide a profundidades determinadas. En este  trabajo nos basaremos en el método acumulativo  con hidrómetro  y nos guiaremos bajo la norma ASTM D422. [2]

2 MATERIALES Y MÉTODOS

2.1 Materiales

Arcilla Betania: esta presentaba un  tamaño  de partícula inferior a 75µm, al cual se le realizó un análisis hidrométrico, en el cual se dispersó la arcilla en agua, la cual daba una tonalidad amarillenta. Con las partículas eran finas, se puede afirmar que tenía geometría esférica.

2.2 Procedimiento

Se lava la muestra en un tamiz malla N° 200, teniendo cuidado de retener toda la cantidad en suspensión; luego se lleva a secar hasta lograr que quede sin humedad; seguido se lleva la muestra a un mortero para poder quitar la pasta que se formó y dejar la arcilla en partículas muy finas sueltas, se realiza un muestreo y se toman 120g de arcilla.

No se realizó todo el proceso anterior, debido a que es lento y por razones de tiempo la monitora ya tenía preparada la muestra con la cual se trabajó para realizar el respectivo análisis hidrométrico.

Luego se procedió con  la calibración del hidrómetro con ayuda de un pie de rey, haciendo las medidas respectivas para el posterior análisis. Se tomó 108 g del material de interés. Se tomó una probeta de 1000 mililitros donde se adicionó la cantidad de muestra en la probeta, luego de esto se dispersó el contenido de la muestra con ayuda de agua.  Se aforó con agua hasta completar el contenido de la probeta , luego de esto se dio inicio a la agitación manual realizando 60 repeticiones con el fin de homogenizar, para ayudar al posterior proceso de sedimentación. Posteriormente se puso la probeta sobre una  mesa, seguido de esto se deposita el hidrómetro en el interior de la probeta e inmediatamente se midió el tiempo con ayuda de un cronómetro y se hizo la primera  lectura del hidrómetro, finalmente se repitió el anterior proceso durante varios días hasta obtener una cantidad de medidas necesarias para realizar el respectivo análisis granulométrico por hidrometría.

2.3 Resultados

2.3.1 Datos iniciales

Tabla 1. Medidas de para el cálculo de los resultados.

2.3.2 Medidas hidrómetro.

Tabla 2 Datos para la calibración del hidrómetro.

[pic 2]

Figura 1

2.3.3 Resultados obtenidos

Tabla 3 Calibración hidrómetro

Las medidas de la columna RH son los valores estándar de densidad que lleva el densímetro, H es la medida de la  altura (cm) de cada una de estas medidas con respecto al bulbo del instrumento.

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