Sedimentacion de suelos

El método que trataremos establece un procedimiento para la determinación cuantitativa de la distribución de los tamaños de partículas en los materiales finos, no posible mediante el ensayo de tamices. El cedazo de menor abertura que se puede utilizar en el laboratorio es el núm. 200, cuyas separaciones entre hilos de 0.074 mm permiten el paso de toda la arcilla y el limo y hasta algo de arenafina, sin que podamos diferenciar sus cantidades presentes en el suelo. Para obviar estas dificultades emplearemos un análisis basado en la medición de la velocidades de sedimentación de una esfera en un medio fluido, estudiadas por el físico G.G. Stokes en 1850.
Ley de Stokes
Stokes determinó que la velocidad de caída de una esfera perfecta en un medio fluido es directamente proporcional a ladiferencia de los pesos específicos de la espera y el líquido, y al cuadrado del diámetro de la esfera, e inversamente proporcional a la viscosidad de la masa líquida. Estableciendo así la siguiente expresión analítica:
v = (Ys – Yw )/18m) * D²
donde: V : velocidad de caída de la esfera [ cm/seg] Ys: peso específico de la esfera que se considera [ g/cm3] Yw: peso específico del medio fluido [g/cm3] m : viscosidad del medio fluido [g. seg/cm²] D : diámetro de la esfera [cm] De esta fórmula, podemos despejar el diámetro de la esfera que se sedimenta:
D² = (18µ – (Ys-Yw)) * v
. : D = RAIZ ( (18µ – (Ys-Yw)) * v )
Sabemos que la velocidad no es más que el espacio recorrido en una unidad de tiempo, en consecuencia, si designamos el espacio recorrido por z y el tiempo por t, la fórmula setransformaría en :
D = RAIZ ( (18µ – (Ys-Yw)) * (z/t) )
Una última sustitución será necesaria para emplear la velocidad en poises.
1 poise = (1 dina + 1 seg ) / 1 cm²
1 dina = (1 / 980 ) g . : 1 poise = (1 / 980) * (g*seg)/cm²)
Luego, la expresión anterior para el diámetro de la esfera que sedimenta será :
D = RAIZ ( ((18/980) – (µ / (Ys-Yw)) * (z/t) )
Si suponemos esféricas las partículasfinas de un suelo, la expresión anterior nos dará el diámetro de ellas en función de su velocidad de sedimentación. Para poder separar los porcentajes de cada tamaño de partículas, recurriremos al ensayo por hidrómetro.
El hidrómetro de Bouyoucos
Este aparato, que se observa en la figura 5.1 será nuestro instrumento principal de trabajo. El hidrómetro está fabricado en cristal y consta de un talloque contiene una escala numerada y de un bulbo, en cuya parte inferior se encuentra un lastre. El hidrómetro de Bouyoucos no es más que un densímetro al cual se ha colocado una escala capaz de medir gramos de suelo en suspensión.
Proceso de laboratorio
El material a ensayar se seca rigurosamente y se pesa. Utilizaremos suelo pasante por alguna malla fina ( núm. 200, 100, 80 , 40, etc. ) en pesosno mayores de 60 g para no sobrepasar la capacidad del hidrómetro. La muestra se coloca en un vaso de laboratorio, añadiéndose a continuación un agente dispersante que evita la formación de grumos por las partículas del material. Este proceso será convenientemente explicado en el próximo acápite. A seguidas, añadimos un poco de agua, agitándose la mezcla resultante para hacerla homogénea y se dejaen remojo por un mínimo de 18 horas. nuestro siguiente paso será lograr la dispersión de las partículas, para lo cual nos valdremos del aparato agitador , mostrado en la figura 5.1, consistente básicamente, en una batidora de jugos. Consta de un motor eléctrico colocado convenientemente, que hace girar un eje vertical diseñado para este fin. Al cabo del período del remojo, la muestra a mover secoloca en un recipiente de la batidora, eliminando cualquier residuo adherido al vaso con un chorro de agua producido por un frasco lavador como el que se muestra en la figura 5.1. Se añade agua destilada o desmineralizada, si fuera necesario, para que el recipiente se encuentre más de la mitad lleno. Se batirá por un período de un minuto .
Inmediatamente después de terminado el proceso de...