Hidrometro

“Análisis de sedimentación (método de hidrómetro).”
En la mecánica de suelos existen diversos métodos de análisis de sedimentación los dos mas conocidos son el método del hidrómetro y el método de la pipeta. Se aplican, tales métodos, al “suelo fino”, es decir, al que ha quedado en el fondo de los tamices y que se denomina “pasa – 200”, material constituido por limos y arcillas.

En este casonos enfocaremos en el método del hidrómetro. Primero debemos de saber que un hidrómetro[] es un instrumento que permite medir el caudal, la velocidad o la fuerza de los líquidos que se encuentran en movimiento, dependiendo de la graduación y aplicación de este mismo.

En mecánica de suelos se define como el dispositivo que permite medir la densidad de la solución en la cual se suspende. En elcaso de hidrómetro de suelos la densidad compuesta por agua, suelo y dispersante es decir la cantidad de partículas en volumen dado de solución.
V = 2gs- gu (D/2)²
9h

El análisis del hidrómetro se utiliza la relación entre la velocidad de caída entre las esferas de un fluido, el diámetro de la esfera, el peso especifico tanto de la esfera como del fluido, y la viscosidad delfluido, en la forma expresada por la ley de Stokes.


V = velocidad de caída de la esfera, cm/s
gs = peso específico de la esfera ( peso específico = densidad x g = masa/ unidad de volumen x gravedad = g/cm³ )
gf= peso específico de fluido.
h = viscosidad absoluta, o dinámica del fluido, dinas x segundo sobre cm²
D =diámetro de la esfera, cm
g=980.7 cm/s²
1 g = 980.7 dinas
Al resolver la ecuación para D utilizando el peso específico del agua, se obtiene:
D=18hV cm
gs- g´w
El rango de los diámetros D de partículas de suelo paro los cuales sta ecuación es válida, es aproximadamente
0.0002 =< D =< 0.2 mm

Pues los granos mayores causan turbulencia en el fluido y los granos menores están sujetos amovimientos de tipo Browniano (fuerza de atracción y repulsión)
Obviamente para resolver la ecuación es necesario obtener el término de la 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 caídadel las partícula se utiliza el hidrómetro. Este aparato se desarrolló originariamente para determinar la gravedad específica de una solución, pero alterando su escala se puede utilizar para leer otros valores.
Al mezclar una cantidad de suelo con agua y un pequeño porcentaje de un agente dispersante para formar una solución de 1000 ml se obtiene una solución con una gravedad especificaligeramente mayor que 1.0 a 4 grados centígrados.
El agente dispersante o defloculante se añade a la solución para neutralizar las cargas sobre las partículas más pequeñas del suelo, que a menudo tienen carga negativa.

El hidrómetro determina la gravedad específica de la suspensión AGUA - SUELO en el centro del bulbo. Todas las partículas de mayor tamaño que aquellas que se encuentran aun ensuspensión en la zona mostrada como L (la distancia entre el centro del bulbo y la superficie del agua), abran caído por debajo de la profundidad del centro de volumen, y esto hace decrecer permanentemente la gravedad especifica de la suspensión en el centro del volumen del hidrómetro. Además es obvio que como el hidrómetro tiene un peso constante a medida que disminuye la gravedad especifica de lasuspensión aumenta la distancia L. Es preciso recordar también, que la gravedad especifica del agua varia con la temperatura, esto ocasiona un hundimiento mayor del hidrómetro dentro de la suspensión.
Objetivo
El principal objetivo del análisis de hidrómetro es obtener el porcentaje de arcilla (porcentaje mas fino que 0.002 mm) ya que la curva de distribución granulométrica cuando más de 12 % del...