ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DE SUELOS POR HIDROMETRIA

Resumen

La fase sólida del suelo está compuesta de partículas minerales y orgánicas de diferentes formas y tamaños, y provienen, en general, de la desintegración (meteorización) de las rocas y de la descomposición de los residuos vegetales. La forma espacial en que se encuentran las partículas minerales y orgánicas determina en gran parte las propiedades físicas del suelo, tales como la estructura, la porosidad, la densidad aparente y la permeabilidad.

La fase sólida puede estar dispersada en partículas individuales pero principalmente, y en la mayoría de las situaciones, en forma de agregados cuando las partículas están unidas con otras, constituyendo la matriz o esqueleto del suelo.

Aunque la distribución de las partículas en formas individuales (llamada granulometría o textura) no es una situación muy general en el suelo, ella se utiliza como un indicador descriptivo de la matriz o esqueleto del suelo.

El término ‘textura’ se usa para representar el contenido de partículas individuales de los minerales del suelo, es decir, la composición proporcional de partículas de arena, limo y arcilla. En este término se excluyen las partículas con diámetro equivalente mayor de 2 mm., las cuales se conocen como ‘fragmentos de roca’ o agregados del suelo, y son utilizadas como modificadores de la textura, cuando estas representan mas del 15 % del volumen de suelo. Se han desarrollado diferentes sistemas de clasificación de las partículas minerales del suelo con diámetro equivalente menor de 2 mm, las cuales son consideradas como ‘tierra fina’ o ‘material fino’. La ‘distribución de tamaño de partículas’ se refiere a la distribución porcentual de los diferentes tamaños de partículas presentes en el suelo, es decir la granulometría.

El método del hidrómetro es uno de los más extendidos mundialmente para el análisis textural de los suelos.

El objetivo de este estudio es evaluar la influencia de los tiempos de lectura del hidrómetro en la determinación de la distribución del tamaño de partículas de suelos

Los términos granulometría y textura se utilizan a menudo como sinónimos; no obstante, el término textura se utiliza mas frecuentemente para describir, la sensación que resulta de deslizar entre los dedos una muestra húmeda de suelo (textura al tacto) y su uso es muy común a nivel de campo como un primer diagnóstico del suelo, mientras que el análisis granulométrico es una prueba de laboratorio

Objetivos

Determinar de forma cuantitativa la distribución de tamaño de las partículas de las fracciones finas de los suelos, mas exactamente en la fracción que paso el tamiz 200.

A partir de la distribución de las partículas dar una clasificación aproximada del suelo, un porcentaje de limos y arcillas y un posible uso de este suelo en la ingeniería agrícola.

Marco Teórico

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.

La ley de Stokes

La ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas.

Las partículas esféricas cuando se desplazan dentro de los fluidos están sometidas a una fuerza de fricción debido a la viscosidad del mismo. La magnitud de esta fuerza depende del tamaño de la partícula, la viscodidad del fluido y de la velocidad con que se desplaza dentro del mismo. La fórmula para el cálculo de esta fuerza es:

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Dónde:

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