mecanica de suelos

Instituto tecnológico de Tijuana

Ingeniería civil

Investigación: análisis de sedimentación (método del hidrómetro)

Alumna: Ambriz Lugo Laura Elena
No. Control 11210887

Prof. González Gutiérrez Rafael


8 de mayo de 2013
El método se basa en que la velocidad de sedimentación de partículas en un líquido es función de su tamaño.
Los pesos específicos de la suspensión disminuyen amedida que las partículas se asientan. La profundidad del densímetro, variable con la densidad de la suspensión, es la base para calcular esa distribución de tamaños de granos finos que pasa la malla N° 200. El sistema se calcula con la Ley de Stokes. Para la determinación de los tamaños de las partículas y su distribución granulométrica, se usa un nomograma a base la Ley de Stokes. Para poderutilizar este nomograma es necesario conocer las especificaciones del densímetro, o sea, es necesario calibrarlo.
Ley de “Stokes”
La ley fundamental de que se hace uso en el procedimiento del hidrómetro, es debida a Stokes y proporciona una relación entre la velocidad de sedimentación (descenso) de las partículas del suelo en un fluido y el tamaño de esas partículas.
El principal objetivo delanálisis de hidrómetro es obtener el porcentaje de arcilla (porcentaje más fino que 0.002 mm) ya que la curva de distribución granulométrica cuando más de 12 % del material pasa a través del tamiz No. 200 no es utilizada con criterio dentro de ningún sistema de clasificación de suelos y no existe ningún tipo de conducta particular que dependa intrínsecamente de la forma de dicha curva. La conducta dela fracción de suelo cohesivo del suelo depende principalmente del tipo y porcentaje de arcilla de suelo presente, de su historia geológica y del contenido de humedad más que de la distribución misma de los tamaños de la partícula.
El análisis de hidrómetro utiliza la relación de caída de esferas en un fluido, el diámetro de la esfera, el peso específico tanto de la esfera como del fluido, y laviscosidad del fluido, en la forma expresada por el físico Inglés G. G. Stokes en la ecuación conocida como l ley de Stokes:
V=
V = velocidad de caída de la esfera
gs = peso específico de la esfera
gf= peso específico de fluido.
h = viscosidad absoluta, o dinámica del fluido
D = diámetro de la esfera
g = 980.7 cm/s²
1 g = 980.7 dinas
Al resolver la ecuación para D utilizando el pesoespecífico del agua, se obtiene:
D=
El rango de los diámetros D de partículas de suelo paro los cuales esta ecuación es válida, es aproximadamente 0.0002 mm £ D £ 0.2 mm pues los granos mayores causan turbulencia en el fluido y los granos menores están sujetos a movimientos de tipo Browniano( fuerza de atracción y repulsión).
Obviamente para resolver la ecuación es necesario obtener el término dela velocidad V, conocer los valores correctos de gs y g´w y tener acceso a la tabla de viscosidad del agua.
Como el peso específico y la viscosidad del agua varían con la temperatura es necesario tener en cuenta esta variable.
Para obtener la velocidad de caída del las partícula se utiliza el hidrómetro. Este aparato se desarrolló originariamente para determinar la gravedad especifica de unasolución, pero alterando su escala se puede utilizar para leer otros valores.
Al mezclar una cantidad de agua y un pequeño contenido de un agente dispersante para formar una solución de 1000 cm³, se obtiene una solución con una gravedad especifica ligeramente mayor que 1.
El agente dispersante o defloculante se añade a la solución para neutralizar las cargas sobre las partículas más pequeñas desuelo, que a menudo tienen carga negativa. Con orientación adecuada estos granos cargados eléctricamente se atraen entre sí con fuerza suficiente para permanecer unidos, creando así unidades mayores que funcionen como partículas. De acuerdo con la ley de Stokes, estas las partículas mayores sedimentarán más rápidamente a través de fluido que las aisladas.
El Hidrómetro más usado comúnmente es el...