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ANALISIS GRANULOMETRICO POR SEDIMENTACION (HIDROMETRIA)
INTRODUCCION:
El análisis hidrométrico se usa para obtener un estimado de la distribución, se basa en la ley de Stokes. 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.
METODOS DE ENSAYOS
METODO “A”:
Se usa si más del 80% del material pasa por la malla N° 200 , este método se explicara en detalle y más adelante se hará alguna explicación del otro método.
METODO “B”:
Si menos del 80% del material es retenido por la malla N°200 o se encuentre material superior en tamaño a la malla N°10.
MATERIALES Y EQUIPOS
Tamiz N°10 Balanza digital
Hidrómetro y termómetro
Probetas de 1000
ml.
Agente dispersivo Frasco volumetrico
Aparato agitador
PROCEDIMIENTO :
FASES DEL ENSAYO
1. PREPARAR LA MUESTRA
Secar la muestra en el horno Tamizar por la malla N°10 Se toma 50 gr de muestra
2. PREPARAR SOLUCION AGUA + DEFLOCULANTE
Pesar 5.0 gr de defloculante Medir 125 ml de agua destilada Mezclar ambos componentes
3. MEZCLAR SOLUCION CON LA MUESTRA, DEJAR REPOSAR.
Mezclar la solución con la muestra Se deja reposar para el defloculante penetre en la muestra. En arenas reposa de 2 a 4 horas, en arcillas reposa 24 horas.
4. BATIR LA MEZCLA. COLOCAR EN EL CILINDRO DE SEDIMENTACION
Luego de reposar , se coloca la mezcla en el cilindro de la batidora Añadir 125 ml de agua destilada Batir la mezcla. Para arenas durante 3 a 4 minutos. Para arcillas , durante 15
minutos
5. COLOCAR EL HIDROMETRO E INICIAR LA TOMA DE DATOS
Se vierte la mezcla en el cilindro de sedimentación Se añade agua destilada hasta completar los 1000ml Se agita el cilindro con la mano por un minuto Se debe hacer 90 ciclos en ese tiempo Se coloca el hidrómetro y inicia la toma de datos En cada lectura se lee la temperatura
6. CALCULAR Gs DE LA MUESTRA
Hacer el ensayo del peso especifico relativo de solidos (Gs) con el material que pasa por la malla N°10
7. REALIZAR LA LECTURA HIDROMETRO EN AGUA + DEFLOCULANTE8. REALIZAR LA LECTURA DEL HIDROMETRO EN AGUA
También se requiere como datos la lectura del hidrómetro con : Solo con agua Con agua y deflocuante
9. CORRECCIONES Y CALCULOS
Tiempo(min)
°C Ct Rd Rc P(%) R L (cm) L/t(cm/min)
Constante (k)
Diámetro (mm)
1 21.5 462 21.5 415 21.5 36
10 21.5 3415 21.5 3230 21.5 2960 21 27
240 21 23480 21 20
1440 21 16
Hora inicio 10:06
Ws 50 (Peso de la muestra)Cd 3 (Lectura del hidrómetro con agua y defloculante)Gs 2.7 (Gravedad específica de la muestra)Cm 1 (Lectura del hidrómetro con agua)a (Correción por gravedad específica)
Donde:
°C = Temperatura en grados centígrados
Rd = Lectura del hidrómetro
Rc = Lectura del hidrómetro corregido
P(%) = Porcentaje que pasa
Ct = Corrección por temperatura
Cd = Lectura del hidrómetro en agua más defloculante.
R = Lectura del hidrómetro corregido sólo por menisco
L = Cálculo de longitud de hidrómetro
L/t = Longitud / tiempo
K = Constante
D = Diámetro
Paso 1. Hallar la corrección por temperatura (Ct) según la siguiente tabla:
°C Ct °C Ct15 -1.1 23 0.716 -0.9 24 117 -0.7 25 1.318 -0.5 26 1.6519 -0.3 27 220 0 28 2.521 0.2 29 3.0522 0.4 30 3.8
Obteniendo:
Tiempo(min)
°C Ct Rd Rc P(%) R L (cm) L/t(cm/min)
Constante (k)
Diámetro (mm)
1 21.5 0.3 462 21.5 0.3 415 21.5 0.3 36
10 21.5 0.3 3415 21.5 0.3 3230 21.5 0.3 2960 21 0.2 27
240 21 0.2 23480 21 0.2 20
1440 21 0.2 16
Paso 2. Hallar la lectura del hidrómetro corregido (Rc) mediante la siguiente fórmula:
Rc = Rd - Cd + Ct
Obteniendo
Tiempo(min)
°C Ct Rd Rc P(%) R L (cm) L/t(cm/min)
Constante (k)
Diámetro (mm)
1 21.5 0.3 46 48.32 21.5 0.3 41 38.35 21.5 0.3 36 33.3
10 21.5 0.3 34 31.315 21.5 0.3 32 29.330 21.5 0.3 29 26.360 21 0.2 27 24.2
240 21 0.2 23 20.2480 21 0.2 20 17.2
1440 21 0.2 16 13.2Paso 3. Calculamos la corrección por gravedad específica (a) mediante la siguiente fórmula:
a = Gs(1.65)
(Gs−1 )2.65 = 2.70(1.65)
(2.70−1 )2.65 = 0.9889
Paso 4. Calculamos el porcentaje que pasa (P(%)) mediante la fórmula:
P(%) = Rc .a .100Ws =
Rc .0.9889.10050
Obteniendo:
Tiempo(min)
°C Ct Rd Rc (%) R L (cm) L/t(cm/min)
Constante (k)
Diámetro (mm)
1 21.5 0.3 46 48.3 85.6392 21.5 0.3 41 38.3 75.7505 21.5 0.3 36 33.3 65.861
10 21.5 0.3 34 31.3 61.90515 21.5 0.3 32 29.3 57.95030 21.5 0.3 29 26.3 52.01660 21 0.2 27 24.2 47.863
240 21 0.2 23 20.2 39.952480 21 0.2 20 17.2 34.018
1440 21 0.2 16 13.2 26.107
Paso 5. Caculamos la lectura del hidrómetro corregido sólo por menisco (R):
R = Rd + Cm
Obteniendo:
Tiempo(min)
°C Ct Rd Rc (%) R L (cm) L/t(cm/min)
Constante (k)
Diámetro (mm)
1 21.5 0.3 46 48.3 85.639 472 21.5 0.3 41 38.3 75.750 425 21.5 0.3 36 33.3 65.861 37
10 21.5 0.3 34 31.3 61.905 3515 21.5 0.3 32 29.3 57.950 3330 21.5 0.3 29 26.3 52.016 3060 21 0.2 27 24.2 47.863 28
240 21 0.2 23 20.2 39.952 24480 21 0.2 20 17.2 34.018 21
1440 21 0.2 16 13.2 26.107 17
Paso 6. Hallamos la longitud de hidrómetro (L) mediante la siguiente tabla:
R L (cm) R L (cm) R L (cm)0 16.3 21 12.9 42 9.41 16.1 22 12.7 43 9.22 16 23 12.5 44 9.13 15.8 24 12.4 45 8.94 15.6 25 12.2 46 8.85 15.5 26 12 47 8.66 15.3 27 11.9 48 8.47 15.2 28 11.7 49 8.38 15 29 11.5 50 8.19 14.8 30 11.4 51 7.9
10 14.7 31 11.2 52 7.811 14.5 32 11.1 53 7.612 14.3 33 10.9 54 7.413 14.2 34 10.7 55 7.314 14 35 10.5 56 7.115 13.8 36 10.4 57 716 13.7 37 10.2 58 6.817 13.5 38 10.1 59 6.618 13.3 39 9.9 60 6.519 13.2 40 9.720 13 41 9.6
Obteniendo:
Tiempo(min)
°C Ct Rd Rc (%) R L (cm) L/t(cm/min)
Constante (k)
Diámetro (mm)
1 21.5 0.3 46 48.3 85.639 47 8.62 21.5 0.3 41 38.3 75.750 42 9.45 21.5 0.3 36 33.3 65.861 37 10.2
10 21.5 0.3 34 31.3 61.905 35 10.515 21.5 0.3 32 29.3 57.950 33 10.930 21.5 0.3 29 26.3 52.016 30 11.460 21 0.2 27 24.2 47.863 28 11.7
240 21 0.2 23 20.2 39.952 24 12.4480 21 0.2 20 17.2 34.018 21 12.9
1440 21 0.2 16 13.2 26.107 17 13.5
Paso 7. Calculamos la relación Longitud/tiempo:
Tiempo(min)
°C Ct Rd Rc (%) R L (cm) L/t(cm/min)
Constante (k)
Diámetro (mm)
1 21.5 0.3 46 48.3 85.639 47 8.6 8.6002 21.5 0.3 41 38.3 75.750 42 9.4 4.7005 21.5 0.3 36 33.3 65.861 37 10.2 2.040
10 21.5 0.3 34 31.3 61.905 35 10.5 1.05015 21.5 0.3 32 29.3 57.950 33 10.9 0.72730 21.5 0.3 29 26.3 52.016 30 11.4 0.38060 21 0.2 27 24.2 47.863 28 11.7 0.195
240 21 0.2 23 20.2 39.952 24 12.4 0.052480 21 0.2 20 17.2 34.018 21 12.9 0.027
1440 21 0.2 16 13.2 26.107 17 13.5 0.009
Paso 8. Hallamos el valor de K mediante la siguiente tabla:
Temperatura Gravedad Específica de SólidosT (°C) 2.70
16 0.014117 0.014018 0.013819 0.013620 0.013421 0.013322 0.013123 0.013024 0.012825 0.012726 0.0125
27 0.012428 0.012329 0.012130 0.0120
Obteniendo:
Tiempo(min)
°C Ct Rd Rc (%) R L (cm) L/t(cm/min)
Constante (k)
Diámetro (mm)
1 21.5 0.3 46 48.3 85.639 47 8.6 8.600 0.01322 21.5 0.3 41 38.3 75.750 42 9.4 4.700 0.01325 21.5 0.3 36 33.3 65.861 37 10.2 2.040 0.0132
10 21.5 0.3 34 31.3 61.905 35 10.5 1.050 0.013215 21.5 0.3 32 29.3 57.950 33 10.9 0.727 0.013230 21.5 0.3 29 26.3 52.016 30 11.4 0.380 0.013260 21 0.2 27 24.2 47.863 28 11.7 0.195 0.0133
240 21 0.2 23 20.2 39.952 24 12.4 0.052 0.0133480 21 0.2 20 17.2 34.018 21 12.9 0.027 0.0133
1440 21 0.2 16 13.2 26.107 17 13.5 0.009 0.0133Paso 9. Calculamos el diámetro con la siguiente formula:
D = k √ LtObteniendo:
Tiempo(min)
°C Ct Rd Rc (%) R L (cm) L/t(cm/min)
Constante (k)
Diámetro (mm)
1 21.5 0.3 46 48.3 85.639 47 8.6 8.600 0.0132 0.0392 21.5 0.3 41 38.3 75.750 42 9.4 4.700 0.0132 0.0295 21.5 0.3 36 33.3 65.861 37 10.2 2.040 0.0132 0.019
10 21.5 0.3 34 31.3 61.905 35 10.5 1.050 0.0132 0.01415 21.5 0.3 32 29.3 57.950 33 10.9 0.727 0.0132 0.01130 21.5 0.3 29 26.3 52.016 30 11.4 0.380 0.0132 0.00860 21 0.2 27 24.2 47.863 28 11.7 0.195 0.0133 0.006
240 21 0.2 23 20.2 39.952 24 12.4 0.052 0.0133 0.003480 21 0.2 20 17.2 34.018 21 12.9 0.027 0.0133 0.002
1440 21 0.2 16 13.2 26.107 17 13.5 0.009 0.0133 0.001
Paso 10. Graficando D vs P(%) se obtiene: