ENSAYO HIDROMETRICO

ENSAYO GRANULOMETRICO POR HIDROMETRO

Ensayo de hidrómetro

Cuando los suelos no son grueso granulares, sino que los suelos tienen tamaños de grano pequeños no se podrá hacer análisis granulométrico por mallas, para determinar el porcentaje de peso de los diferentes tamaños de los granos de suelo. Lo apropiado es aplicar el método del hidrómetro (densímetro), hoy en día para suelos finos quizá es el ensayo de mayor uso, el hecho se basa en que las partículas tienen una velocidad de sedimentación que se relaciona con el tamaño de las partículas.

La ley fundamental para realizar análisis granulométrico por hidrómetro es formulada por Stokes, en esta ley se enuncia que si una partícula esférica cae dentro del agua adquiere pronto una velocidad uniforme que depende del diámetro de la partícula, de su densidad y de la viscosidad del agua.

Para la realización del ensayo no se usa una suspensión compuesta de agua y suelo, porque se precipitaría, en muy poco tiempo casi todo el suelo, debido a la formación de flósculos originados por la presencia de diferentes cargas eléctricas en las partículas del suelo. Se utiliza un agente de floculante que neutralice las cargas eléctricas, permitiendo que las partículas se precipiten de forma individual.

Tipos de dispersantes usados comúnmente:

Silicato de Sodio (vidrio líquido). Es una solución de silicato de sodio, para lograr la concentración necesaria se usa un hidrómetro 151 H. Una vez preparada la solución se toman 20 cm3.

Hexametafosfato de sodio (NaPO3). Comercialmente se conoce como Calgon. Se usará agua destilada a razón de 40 g de hexametafosfato sódico por cada litro de solución.

Ya que la solución es ácida se puede considerar mayor eficacia como agente de floculante en suelos alcalinos.

Para el ensayo de hidrómetro existe corrección dependiendo del tipo de hidrómetro empleado, la corrección se hará con la diferencia de la lectura del hidrómetro y un coeficiente que depende del tipo de hidrómetro, para 151 H es la unidad y para 152 H es cero.

Los hidrómetros están calibrados para hacer la lectura al nivel libre del líquido. Al formarse el menisco alrededor del vástago, la lectura correcta no puede hacerse, ya que las suspensiones de suelo son transparentes, por lo que se necesita leer donde termina el menisco y corregir la lectura sumando la altura del menisco. Esta corrección se hace sumergiendo el hidrómetro en agua destilada y haciendo dos lecturas en la escala; una en la parte superior del menisco (para que el menisco se forme completo, el cuello debe limpiarse con alcohol para eliminar la grasa) y otra siguiendo la superficie horizontal del agua. La diferencia de las dos lecturas nos da la corrección que debe sumarse a las lecturas hechas al estar operando.

Procedimiento

Se selecciona una muestra de más o menos 50 gr que pase el tamiz número 200, a lo que quede retenido en el tamiz número 200 se le hace un lavado, a lo que queda después del lavado se le lleva a un recipiente que irá al horno para determinar el porcentaje de gruesos de la muestra, ya que está ha sido debidamente pesada antes de pasar por el tamiz número 200.

La muestra que pasa el tamiz número 200 se deposita en un frasco; posteriormente se añaden 200 cm3 de agua y aproximadamente 20 cm3 de agente defloculante, se debe dejar la suspensión como mínimo una hora (la A. S. T. M sugiere que para suelos arcillosos se deje 16 horas), después de haber sometido la muestra al defloculante se transfiere la mezcla al vaso de la agitadora eléctrica se añade agua hasta llenar dos terceras partes del vaso, se realiza a dispersión de la muestra de 5 a 10 minutos. La muestra dispersada se lleva a un cilindro graduado y se le agrega agua hasta los 1000 cm3; se agita el cilindro durante un minuto tapando con la palma de la mano e invirtiéndolo repetidas veces, se hace esto para obtener una suspensión homogénea. Se coloca el cilindro sobre una mesa se pone andar el cronómetro. Para los tiempos indicados se introduce el hidrómetro dentro del cilindro y se registran los datos, encargándose también de medir la corrección por menisco y la temperatura para cada medida.

FUNDAMENTO TEORICO

El análisis del método del hidrómetro ampliamente utilizado para tener un estimado de la distribución granulométrica de suelo cuyas partículas pasan el tamiz Nº 200 (0.075mm) hasta alrededor de 0.001mm. Los datos se representan en un gráfico semilogaritmico de porcentaje de material más fino contra diámetros de los granos y puede combinarse con los datos obtenidos en el análisis mecánico del material retenido, ósea mayor que el tamiz Nº200.

El análisis del hidrómetro de la esfera, el peso especifico tanto de la esfera con el fluido, y la viscosidad del fluido, en la formula expresada por el físico ingles G:G: Stokes en la ecuación como la ley de Stokes.

Donde:

V = velocidad de caída de la esfera, en (cm/s)

Υs =Peso especifico de la esfera

Υw= Peso especifico del fluido

n. = Viscosidad absoluta, o dinámica del fluido

D =Diámetro de la esfera (cm.)

g. =980.7 cm/s2.

La mayor parte de los hidrómetros (densímetro) están calibrados para medir la relación de los pesos específicos de un liquido respecto al del agua, a una cierta temperatura de calibración que suele ser 20ºC. Para determinar el peso especifico de un liquido relativo del liquido (con relación al del agua a 4ºC), se debe multiplicar la lectura del hidrómetro por el peso especifico relativo del agua a la temperatura de calibración, sí (S (f+s)) es el peso especifico relativo de la suspensión, rc la lectura del hidrómetro a la temperatura de calibración, y sc el peso especifico relativo del agua a la temperatura de calibración, tendrá:

S(f+s) = rc * sc

Que puede escribirse:

rc * sc = (1+(rc-1))(1+(sc-1)) = rc+sc-1+(rc-1)(sc-1)

Pero en la práctica, el producto, (rc-1) (sc-1) es despreciable tanto rc como sc son aproximado a la unidad; por tanto resulta:

rc*sc = rc+sc-1................(1)

Como el bulbo del hidrómetro toma la temperatura T de la superficie, al ser sumergida en ella, no dará lectura correcta a menos que la temperatura de la superficie sea igual a la de la calibración. Para fines prácticos es suficiente suponer

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