PRACTICA 6 Caracterización Física de los Suelos-Parte 2

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Para lograr la dispersión de un suelo primero es necesario oxidar la materia orgánica ( con valores mayores al 2%) en baño maría, aplicando H2O2 al 10 %; en caso de contener carbonatos eliminarlos mediante aplicación de HCL al 10 %; después, agregar agentes químicos dispersores y aplicar agitación mecánica o vibración ultrasónica. La materia orgánica es responsable de cementar y mantener unidas a las partículas primarias. El agente dispersante puede ser Calgon (hexametafosfato de sodio), donde el sodio actúa siendo absorbido por las partículas arcillosas, con lo cual las partículas tienden a repelerse entre sí en medio de la suspensión del agua disgregándose los cúmulos denominados flóculos, la presencia del ión sodio incrementa el potencial “Z”, es decir las fuerzas electrostáticas de atracción disminuyen.

El suelo como un conjunto de materiales naturales está constituido por una fracción mineral que constituye un grupo de partículas que varían en tamaño, contiene una fracción de materia orgánica descompuesta en variados ácidos húmicos y fúlvicos y entre tales tipos de componentes llega a encontrarse diversos tipos de sales que llegan a cristalizar, las cuales contribuyen al efecto de la cementación. En otros casos las mismas arcillas y minerales de hierro intervienen en la formación y estabilización de los grumos o flóculos de suelo. Una combinación de todos los agentes mencionados son los responsables de mantener unidas a las partículas del suelo en su estado natural por lo que se hace necesario romper dicha agregación mediante los mecanismos ya mencionados: químicos, físico-químicos y los mecánicos incluidos el ultrasonido. Lo anterior facilita la velocidad de caída de los diferentes tamaños de partículas individuales.

- El método del Hidrómetro de Bouyoucos para el Análisis Mecánico.

Este es un método sencillo y relativamente rápido para el análisis de las partículas del suelo. Para iniciar cualquier determinación físico-química, es necesario contar con una cantidad de suelo previamente secada al aire, molida de preferencia en un mortero de madera aplicando golpes sin llegar a friccionar la muestra con el mazo y posteriormente haciéndola pasar por un tamiz de 2 mm de apertura con objeto de eliminar restos de raicillas y gravas del suelo.

Una vez preparada la muestra de suelo, ésta, se dispersa bajo un intenso mezclado y se coloca dentro de una probeta de Bouyoucos, cuya densidad de la suspensión es medida mediante un hidrómetro. Considérese que las partículas de mayor tamaño y por ende mayor densidad son las primeras en caer, sucesivamente caerán las partículas de menor diámetro, siendo las más pequeñas las que toman más tiempo en recorrer la distancia vertical de la probeta. Durante el proceso, se puede observar que se forma un asentamiento de partículas por diámetros diferenciales, manteniéndose en suspensión una parte de ellas. Dependiendo del tipo de sales o minerales del suelo la solución toma un determinado color. Tómese en cuenta que la velocidad de caída es variable en función de la temperatura, por lo cual es indispensable el empleo de un termómetro para realizar las correcciones necesarias en los cálculos.

Considérese un plano imaginario bajo la superficie de la mezcla de agua y suelo, donde se desea conocer el tiempo de caída de un determinado tamaño de partícula por ejemplo 0.05 mm de diámetro. Una vez transcurrido el tiempo necesario, todas las partículas de este tamaño junto con las mayores, habrían caído y salido de este plano imaginario. Por arriba de dicho plano se encontrarán partículas menores a 0.05 mm así como en toda la columna de agua restante antes de que ocurriera la sedimentación de las partículas de 0.05 mm y mayores. Al medir la concentración de partículas en el plano sugerido, será posible calcular la masa total de partículas menores a 0.05 mm bajo la presunción de conocer el volumen de agua contenido en la probeta. Al seleccionar periodos apropiados de tiempo, cualquier tamaño de partícula puede ser evaluado.

Los hidrómetros Bouyoucos están calibrados para medir gramos de partículas primarias por litro de suspensión de suelo. Tómese en cuenta que a los primeros 40 segundos la fuerza de empuje por la densidad de la mezcla sobre el hidrómetro es causada por la concentración de arcillas y limos en términos equivalentes a las fuerzas descritas en el plano imaginario arriba citado. Al cabo de dos horas de asentamiento de partícula, la fuerza de empuje debajo del hidrómetro, está determinada por una concentración de partículas igual al de las partículas a través de la suspensión al tiempo cero.

El hidrómetro se debe calibrar a 20° C ya que la densidad del agua varía en función de la temperatura por lo que es necesaria la corrección a los cambios de temperatura.

PROCEDIMIENTO

- Antes de realizar la práctica se debe contar con lo siguiente:

- Remueva toda la materia orgánica del suelo con H2 O2 ( sólo en caso de existir cantidades mayores al 2%).

- Adicione la cantidad de suelo seleccionado a una botella de agitación

- Agregue 2.0 g de meta fosfato de sodio.

- Vierta agua destilada en la botella a tres cuartas partes de su capacidad.

- Una vez tapada la botella agite mediante un agitador mecánico durante cuatro horas.

- Práctica en el laboratorio:

- Transfiera la mezcla de suelo y agua a una probeta Bouyoucos, una vez hecho esto, agite para obtener una mezclar uniforme utilizando un tapón adecuado. Rápidamente coloque en ángulo la probeta y retire el tapón. Enjuague e incorpore al cuerpo de la mezcla las partículas del suelo que permanezca en las paredes y en el tapón utilizando agua destilada.

- Coloque agua destilada hasta la marca de la probeta e inicie el conteo de tiempo.

- Inserte verticalmente el hidrómetro sosteniéndolo fuerte siempre por el tallo en su parte superior con tres dedos, colocando su otra palma por debajo del bulbo. Para extraerlo de la probeta repita el procedimiento inverso.

- A unos 20 o 30 segundos de haber colocado en la mezcla de la probeta el hidrómetro y que se encuentre estabilizado y sin movimiento haga la lectura en la escala correspondiente del tallo, repita y anote la lectura exactamente a los 40 segundos contados a partir del inicio.

- Remueva el hidrómetro sosteniéndolo siempre con ambas manos. Con una pizeta