Ensayo granulométrico de un suelo. Práctica virtual

La finalidad de un análisis o ensayo granulométrico de un suelo es obtener la distribución según el tamaño de sus partículas, con el fin de comprobar sus propiedades mecánicas.

El ensayo granulométrico nos dará la proporción de limo, arcilla, arena, y grava, teniendo interés geológico, edafológico y sedimentológico. Pero su interés principal suele ser desde el punto de vista de la mecánica de suelos, indicándonos la estabilidad del suelo con fines ingenieriles y constructivos.

Para hacer el ensayo granulométrico, se hace pasar la tierra por tamices, avanzando de abertura gruesa a más fina. Los comúnmente usados son el nº 4 (4,76 mm), el nº 10 (2 mm), el nº 40 (0,42 mm) y el nº 200 (0,074 mm). Para partículas de menor tamaño que el tamiz nº 200 se usaría la ley de Stokes, por velocidad de sedimentación en el agua.

Antes de hacer pasar la muestra del suelo por los tamices ha de estar completamente seca o calentada a 105 grados. El tanto por ciento retenido en cada tamiz será r/P x 10 = %, donde r es peso a 105 ºC del retenido y P es peso a 105 ºC. El porcentaje que pasará por cada tamiz será 100 - r/P x 100.


Introducción

- Lectura: Wikipedia. Clasificación granulométrica


Guión de la práctica

- Lectura: M. J. García. Granulometría por tamizado de un material en polvo (pdf)

Lectura adicional:

- Norma oficial: Normal NLT-104/91. Granulometría de suelos por tamizado (pdf)

Formas de realizar la práctica

1. En laboratorio.

En principio, se puede hacer sólo con los tamices. Si es un laboratorio para enseñanza sería suficiente. Ahora bien, la agitación de los tamices es una tarea pesada y que puede estar sujeta a errores si no se ha realiza por completo, por lo que se suele emplear un agitador de tamices donde se colocan los mismos, pero este incrementa sobremanera el presupuesto. La compra de este estaría justificada en el caso de un laboratorio de enseñanza donde se realizan muchos ensayos granulométricos (como facultades de Ingeniería) o que ofrece servicios profesionales de análisis.

2. En laboratorio casero.

La práctica no tiene peligrosidad, pero el entorno donde se realice ha de ser amplio, ya que se puede ensuciar fácilmente con el polvo desprendido.

El precio de los tamices oscila de 35 a 300 euros según calidad, por lo que puede ser un desembolso importante que no merezca la pena, salvo que se quiera hacer alguna prueba con el fin de montar en el futuro un laboratorio profesional. Otra posibilidad es fabricar a mano los tamices, haciendo agujeros para los tamaños superiores y colocando mallas para los inferiores. Los tamaños de paso que se necesitan son 4,76 mm (nº 4), 2 mm (nº 10), 0,42 mm (nº 40) y 0,0074 mm (nº 200). También se necesita una balanza, con una digital pequeña bastaría, si no se requiere una gran precisión.

3. De manera virtual

Además de observar como se realiza el procedimiento en el vídeo anterior, se pueden utilizar estos datos de muestras reales para construir la curva granulométrica:

Muestra	Cota (m)	TAMICES UNE % QUE PASA
		80	60	50	40	32	25	20	10	5	2	0,4	0,08
1	--					100	87	74	45	33	25	15	5,5
2	2,40						100	94	79	64	45	20	9,8
3	1,50								100	91	70	54	31,7
4	2,60								100	94	78	50	36,4
5	1,50									100	99	95	29,1
6	3,00									100	91	88	32,7
7	1,50									100	99	85	27,4
8	3,00									100	95	50	9,9
9	--					100	92	86	76	69	63	53	37,2
10	3,00										100	97	92,1
11	1,50									100	99	64	33,6
12	3,00						100	94	77	69	58	31	13,6
13	1,50						100	96	69	52	37	19	3,7
14	3,00							100	72	63	54	35	17,4
15	1,50										100	93	88,6
16	3,00									100	98	38	21,2
17	1,50										100	84	82,1
18	3,00										100	81	32,6
19	1,50				100	94	81	70	41	31	24	17	6,8
20	3,00									100	91	47	11,7
21	1,50						100	76	41	37	21	17	7,6
22	3,00							100	83	61	40	23	11,2
23	3,00				100	84	76	63	51	40	31	17	8,9
24	1,50				100	93	84	71	57	43	34	21	13,5
25	3,00		100	91	82	74	69	61	54	43	30	24	17.6
26	1,50			100	90	86	70	54	46	43	41	37	22,4
27	3,00	100	91	82	71	69	63	60	54	51	40	31	27,4
28	1,50									100	92	76	28,6
29	2,50									100	89	43	19,7
30	1,50		100	89	83	64	57	51	47	44	37	27	21,4
31	2,50				100	84	73	68	54	49	36	19	11,6
32	3,00				100	92	88	81	73	64	61	40	31,5
33	1,50								100	91	71	54	39,8
34	3,00									100	91	42	25,6
35	1,50								100	93	73	46	39,2
36	3,00									100	79	43	39,1
37	1,50								100	88	75	43	37,8
38	2,40								100	91	71	58	41,4
39	1,25										100	97	87,1
40	2,20									100	71	56	32,9

Notas:

1) La cota en metros se refiere a la profundidad a la que se ha tomado la muestra. Si no figuran datos, la muestra es de la superficie del terreno.

2) La correspondencia entre tamices UNE y ASTM es la siguiente:

TAMICES
Norma UNE	Norma ASTM
Abertura (mm)	Nº	Abertura (mm)
80,00	3 in.	76,2
40,00	1 1/2 in.	38,1
20,00	3/4 in.	19,0
10,00	3/8 in.	9,5
5,00	4	4,75
2,50	8	2,36
1,25	16	1,18
0,63	30	0,600
0,31	50	0,300
0,16	100	0,150
0,08	200	0,075

Para construir la curva granulométrica, se puede tomar el modelo oficial que aparece en el anterior enlace o en este otro, imprimirlo y unir los puntos en el mismo, o bien hacerlo mediante una hoja de cálculo como Excel, como viene explicado en el siguiente vídeo:

Preguntas y actividades

1.- Construir una tabla de cálculo a mano o mediante una hoja de cálculo Excel o Calc, que nos de el porcentaje de suelo que pasa por un tamiz en función del peso, e inversamente.

2.- Hallar los límites de Atterberg de una muestra de suelo real o de las muestras reales de ejemplo.

3.- Hallar el Índice de Grupo de una muestra de suelo real o de las muestras reales de ejemplo.

4.- Clasificar el suelo según la clasificación HBR, tomando una muestra de suelo real o de las muestras reales de ejemplo.

5.- Caracterizar el suelo, desde el punto de vista de la mecánica de suelo, tomando una muestra de suelo real o de las muestras reales de ejemplo.


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Universidad de Oviedo. Estudio granulométrico de los áridos (pdf)
- Presentación: Ernesto Guevara Ortiz. Análisis granulométrico por tamizado


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