Granulometria

MEDIO DEL HIDROMETRO

I.N.V. E - 124

1. OBJETO

El análisis hidrométrico se basa en la Ley de Stokes, la cual relaciona la

velocidad de una esfera, cayendo libremente a través de un fluido, con el

diámetro de la esfera.

τs - τf

v = x D²

1800 ∩

donde:

v = Velocidad de la esfera (cm/s)

τs = Densidad de la esfera (g/cm3)

τf = Densidad del fluido (g/cm3)

∩ = Viscosidad del fluido (g . s/cm²)

D = Diámetro de la esfera (mm).

Se asume que la ley de Stokes puede ser aplicada a una masa de suelo

dispersado, con partículas de varias formas y tamaños. El hidrómetro se usa

para determinar el porcentaje de partículas de suelos dispersados, que

permanecen en suspensión en un determinado tiempo. Para ensayos de rutina

con fines de clasificación, el análisis con hidrómetro se aplica a partículas de

suelos que pasan el tamiz de 2.00 mm (No.10). Cuando se quiere más precisión,

el análisis con hidrómetro se debe realizar a la fracción de suelo que pase el

tamiz de 75 μm (No.200).

2. EQUIPO

2.1 Tres (3) Balanzas, de sensibilidades 0.01 g, 0.1 g y 1 g.

2.2 Tamices, de 2.0 mm (No.10) y de 75 μm (No.200)

2.3 Tamizador mecánico.

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2.4 Aparato agitador, mecánico o neumático, con su vaso (Figuras. No. 1 y

No. 2).

2.5 Hidrómetro.-Graduado para leer, de acuerdo con la escala que tenga

grabada, el peso específico de la suspensión ó los gramos por litro de

suspensión. En el primer caso, la escala tiene valores de peso específico que

van de 0.995 a 1.038 y estará calibrado para leer 1.00 en agua destilada a 20 °C

(68°F). Este Hidrómetro se identifica como 151 H. En el otro caso la escala tiene

valores de gramos de suelo por litro (g/l) que van de -5 á+ 60. Se identifica como

152 H y está calibrado para el supuesto que el agua destilada tiene gravedad

específica de 1.00 a 20 °C (68 °F) y que el suelo en suspensión tiene un peso

específico de 2.65. Las dimensiones de estos hidrómetros son las mismas; sólo

varían las escalas. (Ver Figura No. 4).

2.6 Cilindro de vidrio para sedimentación, de unos 457 mm (18") de alto, y

63.5 mm (2.5") de diámetro y marcado para un volumen de 1000 ml a 20 °C (68

°F).

2.7 Termómetro de inmersión, con apreciación de 0.5 °C (0.9 °F).

2.8 Cronómetro o reloj.

2.9 Horno, capaz de mantener temperaturas uniformes y constantes hasta 110

± 5 °C (230 ± 9 °F).

2.10 Estufa o plancha de calentamiento.

2.11 Utensilios de uso general.- Envases apropiados para el manejo y secado

de las muestras y un par de guantes de asbesto o caucho.

2.12 Agente Dispersante.- Una solución de hexametafosfato de sodio; se usará

en agua destilada o desmineralizada en proporción de 40 g de hexametafosfato

de sodio por litro de solución.

Las soluciones de esta sal deberán ser preparadas frecuentemente (al menos

una vez al mes) o ajustar su pH de 8 a 9 por medio de carbonato de sodio. Las

botellas que contienen soluciones deberán tener la fecha de preparación

marcada.

2.13 Agua.- Toda agua utilizada deberá ser destilada o desmineralizada. El

agua para el ensayo con hidrómetro deberá llevarse hasta la temperatura que

prevalecerá durante el ensayo; así, si el cilindro de sedimentación se va a

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colocar en baño de agua, la temperatura del agua destilada o desmineralizada

que va a utilizarse se llevará a la temperatura de dicho baño. Si el cilindro de

sedimentación se coloca a la temperatura ambiente del laboratorio, el agua

deberá tener dicha temperatura. La temperatura normal de ensayo es la de 20

°C (68 °F). Sin embargo, variaciones de temperatura pequeñas, no implicarán el

uso de las correcciones previstas.

3. CALIBRACION DEL HIDROMETRO

3.1 El hidrómetro debe ser calibrado para determinar su profundidad efectiva

en términos de lecturas de hidrómetro. (Ver Figura. No.4). - Si se dispone de

un hidrómetro tipo 151-H ó 152-H la profundidad efectiva puede ser obtenida de

la tabla No.1. Si el hidrómetro disponible es de otro tipo, procédase a su

calibración de acuerdo a los pasos siguientes:

3.2 Determínese el volumen del bulbo del hidrómetro. (VB). Este puede ser

determinado utilizando uno de los métodos siguientes:

Midiendo el volumen de agua desplazada.- Llénese con agua destilada o

desmineralizada un cilindro graduado de 1000 ml de capacidad hasta

aproximadamente 900 ml. Obsérvese y anótese la lectura del nivel del agua. El

agua debe estar aproximadamente a 20 °C. (68 °F). Introdúzcase el hidrómetro y

anótese la nueva lectura. La diferencia entre estas dos lecturas es igual al

volumen del bulbo más la parte del vástago que está sumergida. El error debido

a la inclusión del volumen del vástago es tan pequeño que puede ser

despreciado para efectos prácticos.

Determinación del volumen a partir del peso del hidrómetro.- Pésese el

hidrómetro con una aproximación de 0.01 g. Debido a que el peso específico del

hidrómetro es aproximadamente igual a la unidad, el peso del hidrómetro en

gramos, es equivalente a su volumen en centímetros cúbicos. Este volumen

incluye el volumen del bulbo y del vástago. El error debido a la inclusión del

volumen del vástago es despreciable.

3.3 Determínese el área "A" del cilindro graduado midiendo la distancia que

existe entre dos marcas de graduación. El área "A" es igual al volumen incluido

entre las dos graduaciones dividido entre la distancia medida.

3.4 Mídase y anótese la distancia desde la marca de calibración inferior en el

vástago del hidrómetro hasta cada una de las marcas de calibración principales

(R).

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3.5 Mídase y anótese la distancia desde el cuello del bulbo hasta la marca de

calibración inferior. La distancia "H" correspondiente a cada lectura "R", es igual

a la suma de las dos distancias medidas en los pasos 3.4 y 3.5.

3.6 Mídase la distancia desde el cuello hasta la punta inferior del bulbo. La

distancia h/2 localiza el centro del volumen de un bulbo simétrico. Si el bulbo

utilizado no es simétrico, el centro del volumen se puede determinar con

suficiente

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