INTRODUCCIÓN.

En el presente ensayo realizaremos el análisis granulométrico por medio del uso

del hidrómetro. Este método de prueba cubre las determinaciones cuantitativas de

la distribución de tamaño de las partículas de las fracciones finas de los suelos. La

distribución de tamaños de partículas más grandes de 75 µm (retenidas en el

tamiz No 200) se determina por tamizado, en tanto que la distribución de las

partículas más pequeñas que 75 µm se determina por un proceso de

sedimentación, usando un hidrómetro que asegure los datos necesarios.

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.

V= τ s−τ f1800∩

∗D 2

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 (mediante un agente dispersante), 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 75 μm (No.200) cuando se quiere

más precisión del análisis con hidrómetro.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar mediante el uso del hidrómetro el análisis granulométrico de las

partículas más finas o pasantes del tamiz 75 μm (No.200).

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Definir la proporción de arcilla y limo presentes dentro de una masa de

suelo.

Determinar de manera indirecta el porcentaje de partículas que pasan por el

tamiz N°200(0.075 mm).

Adquirir conocimientos acerca del manejo del hidrómetro y el uso del

equipo de laboratorio para obtener la distribución de partículas de

suelos finos (arcillas o limos).

Determinar, conocerla y definir ciertas características de los suelos como

son la gravedad especifica del material, el índice de consistencia, índice de

fluidez, índice de plasticidad entre otros.

Analizar el suelo desde todos los ámbitos para saber cuándo un suelo es

acto para construcción.

Determinar y clasificar el tipo de suelo mediante el ensayo de laboratorio.

MARCO TEÓRICO.

HIDRÓMETRO.

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 diferentes velocidades, dependiendo de sus formas,

tamaños y  pesos. Por simplicidad, se supone que todas las partículas de los

suelos son esferas y que la velocidad de las partículas se expresa por la ley de

Stokes, por lo dicho anteriormente se presentan unas restricciones a esta ley que

son necesarias tener en cuenta como objeto del estudio que se hace

- las partículas finas no son esferas

- el suelo no es homogéneo en cuanto a su composición

- la temperatura del fluido no es constante

- las partículas finas forman grumos debido a la iteración eléctrica que ocurre

entre ellas.

Para este tipo de ensayos se tienen en cuenta las siguientes observaciones:

- Se debe de trabajar con la cantidad de material fino que pasa tamiz 200.

- Se utilizara el densímetro.

- Se toma una cantidad de 30 a 50 g, del material que pasa tamiz 200.

- Se utilizara un defloculante el cual disgregara todos los grumos presentes en la

muestra.

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 flóculos originados por la presencia de diferentes cargas eléctricas

en las partículas del suelo. Se utiliza un agente defloculante 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 defloculante 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.

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO

· Agente defloculante (Silicato de Sodio)

· Pipeta

· Agitadora eléctrica o batidor

· Cilindro o vaso graduado (probeta)

· Agua (2 litros aproximadamente)

· Cronómetro

· Termómetro

· Hidrómetro

· Frasco lavador

PROCEDIMIENTO

- Se selecciona una muestra de aproximadamente 50 gr que pase el tamiz

número 200, a la parte que queda retenida en el tamiz número 200 se le hace un

lavado

-Posteriormente después del lavado se lleva la muestra 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.

En las tablas siguientes se muestran los tiempos, los datos registrados y los datos

calculados para el ensayo de hidrómetro.

FECHA

HORA

DE

LECTUR

A

TIEMPO

TRANSCURRID

O

TEMPERATUR

A (°C)

20/10/201

5 15' 18°

20/10/201

5 30' 18°

20/10/201

5 9:49 60' 18°

20/10/201

5 9:50 2' 18°

20/10/201

5 9:52 4' 18°

20/10/201 9:56 8' 18°

5

20/10/201

5 10:04 16' 18°

20/10/201

5 10:18 30' 18°

20/10/201

5 10:48 1h 18°

20/10/201

5 11:48 2h 18°

20/10/201

5 1:48 4h 20°

20/10/201

5 5:48 8h 20°

21/10/201

5 9:48 24h 20°