ANALISIS HIDROMETRICO

Un análisis hidrométrico puede usarse para extender la curva granulométrica para tamaños menores a la malla N° 200, si así se desea (pero a menudo no es necesario). El análisis hidrométrico fue al parecer primeramente desarrollado por G.J Bouyoucos, un especialista en ciencias agrícolas y posteriormente mejorado por medio de un hidrómetro graduado para leer g/cm3 en suspensión directamente (identificado como 152H por la ASTM)

El ensayo del hidrómetro implica dispensar una pequeña cantidad de suelos en agua para formar una suspensión 1-L (normalmente con un agente para neutralizar las cargas de las partículas de suelo para inhibir la floculación) y medir la gravedad especifica de la suspensión a intervalos de tiempo. Suponiendo que la ley de Stokes) 1850= es aplicable, las partículas sedimentaran desde la zona superior de la mezcla suelo-agua en donde se introduce el hidrómetro, a una velocidad de:

v=Lt

En donde L: profundidad de la zona de sedimentación o distancia en que ha descendido la partícula en el tiempo t.

t: tiempo transcurrido.

Ahora podemos usar la ecuación de Stokes para encontrar el tamaño equivalente del grano de las partículas sedimentarias:

v= 29γs−γwn

D 2

2

y reordenando D = √ 18nvγs−γw

en donde:

γs−γw : densidad del suelo y agua g /cm3

n: viscosidad absoluta del agua, dina, g/s

D: diámetro de la esfera, cm.

La ley de Stokes es aproximadamente validad para un intervalo en el diámetro de las partículas entre: 0.0002 < D < 0.2 mm

La distancia del descenso L de las partículas en el tiempo t se encuentra directamente de la lectura del hidrómetro corregido por el menisco y considerando que cuando el hidrómetro es introducido en la suspensión suelo- agua, la superficie se levanta, en la fig. anterior tenemos un frasco estándar de suspensión suelo-agua después de un tiempo

transcurrido t. mientras se introduce el hidrómetro y se estabiliza, el agua se levanta en el recipiente del ensayo (un cilindro de 1-L) una magnitud igual a:

Altura de levantamiento = V hA

En donde: Vh = volumen del bulbo del hidrómetro (y varilla sumergida)

A= área del cilindro de ensayo

De la fig. anterior y ya que la suspensión suelo-agua es barrosa (turbia), las lecturas Ra del hidrómetro se hacen desde la parte superior del menisco: Ra + menisco + L1 = L’

L1 = L’ - Ra - menisco

La observación de la fig. nos indica que podemos escribir la siguiente ecuación:

L + V hA

=X+Y

Sustituyendo para X e Y los valores de la figura, obtenemos:

L = L1 + 12 (L2−V hA )

Y ahora sustituyendo la ecuación. (b) en la ecuación (d), obtenemos:

L = L’ + 12 (L2−V hA )−R

Que también se puede escribir como:

L= K – R

Puesto que las distancias L’, L2 y Vh pueden ser medidas de una vez por todas para un hidrómetro 152H son básicamente constantes para este hidrómetro, y el ensayo se realiza en un cilindro de sedimentación estándar de 1000ml. Por conveniencia, generalmente hay tablas disponibles que dan el valor de L directamente para la lectura ha del hidrómetro R = Ra + menisco.

El hidrómetro 152H lee directamente los tramos de suelo en suspensión con base en Gs = 2.65: en consecuencia, esta directamente relacionado al porcentaje que pasa por la proporción:

Porcentaje que pasa = a RcW s

(100)

En donde: Rc = lectura corregida del hidrómetro

Ws = peso del suelo utilizado originalmente para hacer la suspensión de suelo-agua de 1000ml, g

a: factor cuando Gs, no es 2.65 tal como a= [Gs (2.65 - 1)]/ [(Gs - 1)2.65]0

la lectura corregida del hidrómetro para este cálculo es:

Rc - Rv – corrección cero + corrección por temperatura

Donde una lectura menor de cero (el hidrómetro se hunde bajo la graduación0 en la varilla), es una corrección inferior a cero y una mayor a cero si es un valor positivo. La corrección cero incluye el efecto del menisco ya que se obtiene usando un segundo frasco hidrométrico con agua clara a la temperatura del frasco de ensayo y la lectura cero se hace hasta la parte superior del menisco y no hasta la superficie del agua.

La corrección por temperatura es un valor positivo (+) cuando es mayor de 20 o C, ya que la densidad del agua es menor, y el hidrómetro de peso constante se hunde mas profundamente en la suspensión de los debería (y Ra es muy pequeño ya que las lecturas aumentan hacia abajo en la varilla del hidrómetro)