Resumen de Análisis Granulométrico y Compactación Proctor del Suelo

## Introducción La granulometría estudia la distribución del tamaño de las partículas en materiales sueltos. En este material nos enfocaremos en los métodos de tamizado mecánico y el método hidrométrico (hidrómetro) para partículas finas, sus procedimientos, interpretación y aplicaciones prácticas. Evitaremos aspectos ya cubiertos en los temas excluidos solicitados. ## Conceptos básicos > **Definición:** La granulometría es la determinación de la distribución porcentual del tamaño de las partículas de un material granular. > **Definición:** El método del hidrómetro estima la distribución de partículas finas midiendo la densidad aparente de una suspensión en función del tiempo, basada en la velocidad de sedimentación descrita por la Ley de Stokes. ### ¿Por qué interesa conocer la distribución granulométrica? - Porque condiciona propiedades físicas relevantes: permeabilidad, comportamiento de filtros, susceptibilidad a la erosión, entre otros. - En suelos finos (arcillas y limos) es importante conocer el porcentaje de partículas menores a $0{,}002\,\mathrm{mm}$ (arcilla) para caracterizaciones específicas. ## Método mecánico: Tamizado ### Principio - Se separan las fracciones por paso a través de una serie de tamices de abertura decreciente. - Se registra la masa retenida en cada tamiz y el porcentaje que pasa. ### Procedimiento general (resumido y ordenado) 1. Romper y preparar la muestra: retirar elementos mayores a $5\,\mathrm{mm}$. 2. Para material retenido en $5\,\mathrm{mm}$: lavar y agitar para separar finos. 3. Verter el material lavado en la pila de tamices ordenada de mayor a menor abertura (por ejemplo: $5\,\mathrm{mm}$, $4\,\mathrm{mm}$, $2{,}36\,\mathrm{mm}$, ..., N\deg 4, N\deg 8, ..., N\deg 200). 4. Repetir lavados hasta que el agua salga clara. 5. Reunir y secar a masa constante a $110\pm5^{\circ}\mathrm{C}$. 6. Pesar cada fracción y calcular porcentajes retenidos y pasados. ### Ventajas y desventajas | Aspecto | Tamizado mecánico | |---|---| | Rango útil | Partículas mayores a $0{,}08\,\mathrm{mm}$ (tamiz N\deg 200) | | Información sobre forma | No distingue forma (angular vs redondo) | | Precisión en finos | Limitada para $<0{,}08\,\mathrm{mm}$ | | Aplicaciones | Agrupación por tamaño, diseño de filtros gruesos, control de agregados | > **Definición:** Tamiz N\deg 200 tiene abertura $0{,}08\,\mathrm{mm}$. ### Ejemplo práctico (tamizado simplificado) - Muestra inicial: $1000\,\mathrm{g}$. - Tras el tamizado y secado se obtienen pesos retenidos por cada tamiz; calcular el porcentaje retenido por tamiz y el porcentaje que pasa acumulado. ## Método hidrométrico (hidrómetro) ### Fundamento físico - Basado en la Ley de Stokes: la velocidad terminal de una partícula es proporcional al cuadrado de su diámetro, a la diferencia de densidades y inversamente proporcional a la viscosidad del fluido. - La lectura del hidrómetro relaciona la concentración en suspensión con el tiempo de sedimentación y, mediante la Ley de Stokes, permite inferir el diámetro máximo de las partículas aún en suspensión. > **Definición:** Ley de Stokes (forma práctica utilizada): $$V = \frac{2\left(\gamma_s - \gamma_u\right)\left(\dfrac{D}{2}\right)^2}{9\,\eta}$$ donde $V$ es la velocidad de caída, $\gamma_s$ y $\gamma_u$ son los pesos específicos (densidades) de la partícula y del fluido, $D$ el diámetro de la partícula y $\eta$ la viscosidad dinámica del fluido. Nota: en la literatura y procedimientos de laboratorio la expresión puede presentarse reordenada para relacionar tiempo $t$ y profundidad $h$ con el diámetro equivalente $D$. ### Procedimiento esquematizado 1. Tomar una muestra de la fracción que pasa por tamiz N\deg 200 (o la muestra total si menor de $5\,\mathrm{mm}$ tras corte). 2. Dispersar químicamente las partículas para evitar floculación si corresponde (agente dispersante y agitación). 3. Trasladar la suspensión a un cilindro de sedimentación con una marca de referencia de profundidad $h$. 4. C