Informe Hidrometro PDF

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Daniel Josué Serna P. ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO POR MÉTODO DEL HIDRÓMETRO INTRODUCCION Cuando los suelos no son grueso granulares, sino que los suelos tienen tamaños de grano pequeños no se podrá hacer análisis granulométrico por mallas (tamices), para determinar el porcentaje de peso de los diferentes tamaños de los granos de suelo. Lo apropiado es aplicar el método del hidrómetro. El hidrómetro es un instrumento que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen. Normalmente, está hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posición vertical basado en el principio de Arquímedes Tiene un lastre de mercurio en su parte inferior (que le hace sumergirse parcialmente en el líquido) y un extremo graduado directamente en unidades en densidad. El nivel del líquido marca sobre la escala el valor de su densidad 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. El dispersante utilizado en este laboratorio es el hexametafosfato de sodio (NaPO3). APLICACIONES  La determinación de la distribución del tamaño de partículas es uno de los más comunes e importantes análisis dentro del campo de la física de suelos; es usado en análisis texturales para la clasificación de suelos con propósitos agronómicos e ingenieriles. Tiene también una relación directa e indirecta con la distribución portal de suelos y, por tanto, con las propiedades de retención de humedad  Completar datos para la clasificación más precisa de una muestra de suelo.  Se identifican algunas características de los suelos finos: Cimentación, el tamaño, la resistencia en seco, la dilatancia y la plasticidad; ya que se conoce el porcentaje de suelo.

OBJETIVOS  

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Determinar la distribución de tamaños de las partículas de la muestra de un suelo que pase el tamiz N°200. Reconocer el funcionamiento básico de un hidrómetro y su aplicación en la granulometría para fracciones finas, así como analizar el principio de la Ley de Stokes. Representar la distribución de los tamaños de la fracción en una curva granulométrica para su fácil interpretación.

RESULTADOS Se obtuvieron datos de dos ensayos, uno que se realizó antes de la práctica (prepractica) y otro que se realizó el día de la práctica (Practica) Pre-practica DATOS DE LA PRUEBA TEMPERATURA (°C) CORRECION POR DEFLOCULANTRE (gr/L) MASA DE SUELO SECO (gr) CORRECIÓN POR TEMPERATURA CORRECIÓN POR MENISCO CORRECIÓN POR GRAVEDAD ESPECIFICA

Lectura del Tiempo hidrómetro R (gr/L) (min) (gr/L) 2 5 15 30 60 250 1440

37 33 28 25 22 17 13

33.5 29.5 24.5 21.5 18.5 13.5 9.5

P (%)

K

Lectura corregida (gr/L)

67 59 49 43 37 27 19

0.01272 0.01272 0.01272 0.01272 0.01272 0.01272 0.01272

37.5 33.5 28.5 25.5 22.5 17.5 13.5

26 4 50 0 0. 5 1

Longitud Efectiva (cm)

D (mm)

10.15 10.80 11.60 12.10 12.60 13.40 14.10

0.02866 0.01869 0.01119 0.00808 0.00583 0.00294 0.00126

CURVA GRANULOMÉTRICA PARA SUELOS FINOS 80

Porcentaje que pasa (%)

70 60 50 40 30 20 10 0 0.10000

0.01000

0.00100

Diámetro de las partículas (mm) Gráfica 1. Curva granulométrica para datos de la pre practica

Tamaño limo Tamaño arcilla LIMOS ARCILLAS

0.075 - 0.002 mm menor a 0.002 mm 77% 23%

Practica En este laboratorio se obtuvieron errores, como por ejemplo en el momento de agregar la mezcla dispersada a la probeta se rego parte de dicha muestra, cuando se agito la probeta también se perdió parte de la muestra y solo se tomaron datos hasta el minuto 30, y estos errores afectaran el resultado de los cálculos

DATOS DE LA PRUEBA TEMPERATURA (°C) CORRECION POR DEFLOCULANTRE (gr/L) MASA DE SUELO SECO (gr) CORRECIÓN POR TEMPERATURA CORRECIÓN POR MENISCO

26 5 50 0 0. 5

Lectura del hidrómetro R (gr/L) (gr/L) 41 36.5 35 30.5 31 26.5 26 21.5 -

Tiempo (min) 2 5 15 30 60 250 1440

P (%)

K

73 61 53 43 -

0.01272 0.01272 0.01272 0.01272 -

Lectura corregida (gr/L) 41.5 35.5 31.5 26.5 -

Longitud Efectiva (cm) 9.50 10.50 11.15 11.95 -

D (mm) 0.02772 0.01843 0.01097 0.00803 -

CURVA GRANULOMÉTRICA PARA SUELOS FINOS 100

Porcentaje que pasa (%)

90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.1

0.01

0

Diámetro de las partículas (mm) Gráfica 2. Curva granulométrica para datos de la practica

ANÁLISIS DE RESULTADO Y CONCLUSIONES 

A cada lectura del menisco se le debe aplicar una corrección compuesta que consta de 3 tipos de correcciones, (corrección por temperatura, por menisco y por defloculante), en este laboratorio se registró una temperatura constante para cada lectura por tanto la corrección por temperatura es 0, la corrección por menisco es 0,5 g/L y la corrección por defloculante es 4 g/L para los datos de la pre-practica, y 5 g/L para los datos de la práctica. Igualmente en el momento de calcular el porcentaje de suelos que permanece en suspensión (P) se le debe de aplicar un factor corrección (a) si los valores mostrados en la escala del hidrómetro se basan en una gravedad especifica diferente a 2.65, pero en este caso la gravedad especifica es dicho valor por lo tanto este factor de corrección es igual a 1. También se debe de tener en cuenta un quinto factor de corrección, el cual es por humedad higroscópica que es el vapor de agua contenido originalmente en la

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atmósfera y que es absorbido por las partículas del suelo, pero el laboratorio presenta condiciones para que no se genere este fenómeno, por lo tanto dicha corrección no se tiene en cuenta en el momento de realizar los cálculos. La temperatura de la suspensión y la gravedad específica del suelo afectan de forma directa los resultados, ya que el diámetro de la partícula depende de una constante K, el cual está en función de dichos factores, a mayor temperatura menor constante K y por tanto menor diámetro de partícula, y a mayor gravedad especifica del suelo menor constante K y por tanto menor diámetro de partícula. Para este laboratorio se obtuvo una gravedad específica de suelo de 2.65 y una temperatura de 26° y por tanto una constante K igual a 0,01272. El diámetro equivalente mayor de la muestra correspondiente a la gráfica 1 es de 0,02866mm y para la gráfica 2 es de 0,02772 mm, estos diámetros son mucho menor a 0,075mm que es el tamaño de la abertura del tamiz N°200, lo cual da cierto grado de confiabilidad de los resultados obtenidos. Se puede observar una curva no muy empinada, por lo que se trata de un suelo fino bien gradado. Se sabe que la cantidad de suelo que obtenga un diámetro de partícula menor a 0.002 mm se refiere a un suelo arcilloso, por lo tanto en la gráfica 1 se obtuvo un 23% de suelo arcilloso y un 77% de suelo limoso. En el ensayo que se realizó el día de la práctica se obtuvieron errores, como por ejemplo en el momento de agregar la mezcla dispersada a la probeta se rego parte de dicha muestra, cuando se agito la probeta también se perdió parte de la muestra y solo se tomaron datos hasta el minuto 30, y estos errores afectaron el resultado de los cálculos, y algunos de ellos son que solo se obtuvo información hasta la diámetro de partícula de 0.00804 mm por lo tanto no se sabe qué porcentaje de suelo es arcilloso y lo que conlleva a que la curva granulometría este incompleta Al realizar el análisis granulométrico por hidrómetro para partículas que pasan el tamiz N°200, es decir para partículas con un diámetro menor a 0.075mm, se garantiza un análisis completo de la distribución de los tamaños equivalentes de las partículas que conforman la totalidad de la muestra de suelo y por lo tanto se puede decir que mientras mayor sea el porcentaje de partículas granulares y mayor su tamaño, el suelo tendrá mayor resistencia al corte. La curva granulométrica obtenida hace referencia únicamente a una fracción fina, para construir una curva granulométrica completa es necesario el análisis granulométrico por tamizado. A mayor tamaño de la partícula, mayor velocidad de sedimentación. (Ley de Stoke) A mayor temperatura, mayor velocidad de sedimentación, porque disminuye la viscosidad del fluido. El hidrómetro no está suficientemente limpio, la presencia de polvo o grasa en el vástago del hidrómetro puede impedir el desarrollo de un menisco uniforme.

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El análisis granulométrico por el método del hidrómetro es muy práctico y se utiliza con mucha frecuencia en la actualidad para el estudio de los suelos finos....