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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVA
FACULTAD DE RECURSOS NATURALES RENOVABLES
DEPARTAMENTO ACADEMICO DE CIENCIAS EN CONSERVACION DE SUELOS Y AGUA
ANALISIS GRANULOMETRICO, LIMITE PLASTICO Y LÍQUIDO DEL FUNDO
DE AGRONOMIA Y LA FACULTAD DE ZOOTECNIA
CURSO : MECANICA DE SUELOS
DOCENTE : Ing. Msc. LEVANO CRISISTOMO, Jose
ALUMNO : JUSTINO MARAVI, DIEGO
CICLO : 2013-I
Tingo María – Perú
I. INTRODUCCION
El suelo es un sistema muy complejo, es común en el campo agrícola, hablar de
"suelos pesados" o arcillosos; "de suelos livianos y sueltos" o arenosos, haciendo
referencia a la mayor o menor dificultad que presentan para la labranza; así se
dice que un suelo arcilloso permanece húmedo por mucho tiempo después de un
riego o una fuerte lluvia, que se pega a los implementos u otros objetos cuando
están en esta condición. Sin embargo, también pueden ponerse muy duros,
formando terrones cuando están secos; por otro lado los suelos arenosos son muy
fáciles de trabajar, se secan rápidamente después de un riego y necesitan por
tanto, riegos ligeros y frecuentes.
Estas expresiones empleadas hacen referencia, indudablemente a la
textura del suelo; propiedad física derivada del tamaño de las partículas y la
distribución porcentual presentes en él. Conociendo esta propiedad podemos
encontrar la densidad aparente, la consistencia, Capacidad de Intercambio
Catiónico (CIC), fijación de nutrientes, entre otras.
El método se usó para determinar la cantidad de materia coloidal en un
suelo. La ventaja de este método fue su rapidez y su facilidad de lectura.
El procedimiento analítico mediante el que se separan las partículas de una
muestra de suelo se le llama análisis mecánico o granulométrico, el limite platico y
líquido que consiste en determinar la distribución de los tamaños de las partículas
y la cantidad de humedad que posee.
I.1.Objetivos
Determinar la por el método granulométrico, limite plástico y liquido de la
muestra de suelo “Facultad de Agronomía”.
Determinar la por el método granulométrico, limite plástico y liquido de la
muestra de suelo “Facultad de Zootecnia”.
II. REVISION BIBLIOGRAFICA
II.1. Textura
Es definida como la distribución de las cantidades porcentuales de las fracciones
de Arena, Limo y Arcilla, contenidas en el suelo. Como se aprecia, esta definición
excluye tácitamente, a partículas minerales más grandes que la arena (2 mm. de
diámetro), las cuales son consideradas como modificadores texturales recibiendo
las siguientes denominaciones: gravilla (0.2-2 cm.), grava (2-5 cm.), guijarros (5-25
cm.), rodados (25-50 cm.) y los bloques (+ 50 cm.); son considerados dentro de
este grupo a los agregados estables por efecto de materia orgánica y carbonatos.
% ARENA + % LIMO + % ARCILLA = 100 %
II.2. Principales características de las fracciones granulométricas
II.2.1. Arena
En la arena fina predominan partículas de forma irregular de minerales primarios y
en la arena gruesa fragmentos de roca. Son partículas que dejan macro poros
entre sí, lo que aumenta la permeabilidad y por lo tanto son pobres almacenadores
de agua. Debido a su baja superficie específica presentan inactividad química por
lo que confieren baja fertilidad a los suelos. Por su baja capacidad para formar
estructura es una fracción susceptible a la erosión, su consistencia en mojado es:
no es plástico ni adhesivo.
II.2.2. Limo
Es una fracción derivada de la anterior por alteración física. Su tamaño de
partícula es inferior, dejando poros también más pequeños, donde almacena agua.
En general de baja actividad superficial por lo que presenta escasa capacidad de
iones, por lo tanto su papel en la fertilidad química es bajo. Por su menor tamaño
es capaz de rellenar los poros grandes dejados por la fracción de arena, limitando
a veces la permeabilidad, problema serio en zonas de riego.
II.2.3. Arcilla
La fracción de suelo más fina, de diverso origen mineralógico, por su pequeño
tamaño de partícula, tiene valores muy elevados de superficie específica alta y
activa, por lo que incide fundamentalmente en la fertilidad de los suelos,
almacenamiento de agua, etc. permeabilidad e infiltración bajas. Desde el punto
de vista físico mecánico su rol más importante es generar estructura al ligar las
partículas de limo y arena. Forma cuerpos de elevadas porosidad, con predominio
de micro poros que al llenarse de agua y luego desecarse producen hinchamiento
y contracción sucesivamente, su consistencia en mojado: se comporta como muy
plástico y adhesivo.
II.3. Sistema de Clasificación de las partículas
Las partículas minerales del suelo han sido clasificadas en grupos según su
tamaño, grupos que toman el nombre de fracciones; existen dos importantes
sistemas de clasificación: Uno, propuesto por el Departamento de Agricultura de
Estados Unidos (Sistema USDA), y otro, por la Sociedad Internacional de la
Ciencia del Suelo (ISSS) también llamado Sistema Internacional y propuesto por
Atterberg.
Cuadro 1: Clasificación del tamaño de las partículas del suelo
FRACCIONSISTEMA U.S.D.A.
Límites del diámetro en mm.SISTEMA ISSS
Límites del diámetro en mm.Arena muy gruesa
Arena gruesa2.00 - 1.001.00 - 0.50
2.00 - 0.20
Arena mediaArena fina
0.50 - 0.250.25 - 0.10 0.20 - 0.02
Arena muy finaLimo
0.10 - 0.050.05 - 0.002
0.02 - 0.002
Arcilla < - 0.002 < - 0.002
II.4. Clases Texturales
El nombre de la textura o clase textural, es la designación de esta propiedad del
suelo y es determinada según el porcentaje en peso de cada fracción. Los
porcentajes de arena, limo y arcilla son combinados en varias formas para dar
nombre a las distintas clases texturales (Ver Cuadro 2).
II.5. Métodos de determinación de la Textura
El procedimiento que se sigue para la separación y determinación porcentual de
las fracciones, es llamado Análisis Mecánico o Granulométrico. Existen 2
métodos generales:
a) De Campo
Consiste en la determinación de la clase textural por medio del tacto, para lo cual
es necesario tener en cuenta algunas características de las partículas, como el
grosor y aspereza de la arena, la finura y la suavidad del limo, además de la
plasticidad y pegajosidad de la arcilla. Para la utilización de este método es
necesario poseer mucha práctica y experiencia y aun así, sus resultados son sólo
aproximados.
Cuadro 2: Agrupamiento General de las Clases Texturales
Gran grupo textural
Denominación empírica Clase Textural
Arenosos Suelos de textura gruesaArenas
Arenas Francas
Francos
Suelos de textura moderadamente gruesa
Suelos de textura media
Franco ArenosoFranco Arenoso fino
Franco Arenoso muy finoFranco
Franco LimosoLimoso
Franco Arcilloso
Suelos de textura moderadamente fina
Franco Arcillo ArenosoFranco Arcillo Limoso
ArcillososSuelos de Textura fina
Arcillo-ArenosoArcillo-Limoso
Arcilloso
b) De Laboratorio
Existen dos métodos analíticos para la determinación de la textura y ambas se
basan en la velocidad de sedimentación de las partículas en suspensión en un
líquido dado. Ambos métodos en consecuencia, están regidos por la "Ley de
Stokes", que prescribe que "la velocidad de caída (V) de una partícula esférica en
una suspensión, es directamente proporcional a la gravedad (g), al cuadrado de su
radio (r) y a la diferencia entre la densidad de la partícula (Dp) y la densidad del
líquido (Dl), y es inversamente proporcional al coeficiente de viscosidad (n) del
líquido".
El enunciado puede representarse mediante la siguiente ecuación:
……. (1)
Dónde:
V = Velocidad terminal de caída de partícula (cm/seg).
g = Aceleración de la Gravedad (cm/seg2) = 981 cm/seg2. 970.079 (para Ayacucho).
r = Radio de la partícula que cae (cm.)
Dp = Densidad de la partícula (gr/cc): En promedio: 2.65 gr/cc.
V= 2/9 g * r2 (Dp-Dl) -------------- n
Dl = Densidad del líquido (gr/cc). Varía con la temperatura (ver cuadro 3).
n = Viscosidad del líquido (Poises= gr/cm*seg). Varía con la temperatura (ver cuadro 3).
De la ecuación (1) ha sido extraída la constante K:
K= 2/9 g * (Dp-Dl) …… (2) -------- n
Luego: V= K* r2 …….. (3)
El valor de K puede ser leído en el Cuadro 3, que se ha confeccionado de acuerdo
a las variaciones de densidad y viscosidad del agua con su temperatura.
Cuadro 3. Variación de los valores de K con la temperatura
Temperatura
C
Densidad
Gr/cc.
Viscosidad
gr/cc*seg
K
10
15
20
25
30
35
40
0.99973
0.99913
0.99823
0.99707
0.99567
0.99406
0.99224
0.013770
0.011400
0.010050
0.008937
0.008007
0.007225
0.006560
25,835
31,207
35,431
39,871
44,537
49,408
54,477
II.6. Granulometría
Es la distribución por tamaños de las partículas de un árido. Para conocer la
distribución de tamaños de las partículas que componen una muestra de árido se
separan estos mediante cedazos o tamices.
II.7. Granulometría por Tamizado
Es un proceso mecánico mediante el cual se separan las partículas de un suelo en
sus diferentes tamaños, denominado a la fracción menor (Tamiz N° 200) como
limo, Arcilla y Coloide. Se lleva a cabo utilizando tamices en orden decreciente.
II.8. Distribución Granulométrica
Se denomina distribución granulométrica de un suelo a la división del mismo en
diferentes fracciones, seleccionadas por el tamaño de sus partículas
componentes; las partículas de cada fracción se caracteriza porque su tamaño se
encuentra comprendido entre un valor máximo y un valor mínimo, en forma
correlativa para las distintas fracciones de tal modo que el máximo de una fracción
es el mínimo de la que le sigue correlativamente.
II.9. Curva Granulométrica
De un suelo es una representación gráfica de los resultados obtenidos en un
laboratorio cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del
tamaño de las partículas que lo forman.
Para este análisis se utilizan dos procedimientos en forma combinada, las
partículas mayores de separan por medio de tamices con aberturas de malla
estandarizadas, y luego se pesan las cantidades que han sido retenidas en cada
tamiz.
II.10. La consistencia
Es la característica física que gobierna las fuerzas de cohesión y adhesión,
responsables de la resistencia del suelo a ser moldeado o roto.
Dichas fuerzas dependen del contenido de humedades por esta razón que la
consistencia se debe expresar en términos de seco, húmedo y mojado.
a) Cohesión
Esta fuerza es debida a atracción molecular en razón, a que las partucilas de
arcilla presentan carga superficial, por una parte y la atracción de masas por las
fuerzas de Van der Walls.
b) Adhesión
Se debe a la tensión superficial que se presenta entre las partículas de suelo y las
moléculas de agua. Sin embargo, cuando el contenido de agua aumenta,
excesivamente, la adhesión tiende a disminuir. El efecto de la adhesión es
mantener unidas las partículas por lo cual depende de la proporción Agua/Aire.
II.11. Índice de Plasticidad
Es un parámetro físico que se relaciona con la facilidad de manejo del suelo, por
una parte, y con el contenido y tipo de arcilla presente en el suelo, por otra: Se
obtiene de la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico:
IP = LL – LP > 10 plástico.
IP = LL – LP < 10 no plástico.
Valores Menores de 10 indican baja plasticidad, y valores cercanos a los 20
señalan suelos muy plásticos.
II.12. Limite liquido
Es el contenido de humedad, expresado en porciento del peso del suelo seco,
existente en un suelo en el límite entre el estado plástico y el estado líquido del
mismo. Este límite se define arbitrariamente como el contenido de humedad
necesario para que las dos mitades de una pasta de suelo de 1 cm. de espesor
fluyan y se unan en una longitud de 12 mm., aproximadamente, en el fondo de la
muesca que separa las dos mitades, cuando la capsula que la contiene golpea 25
veces desde una altura de 1 cm., a la velocidad de 2 golpes por segundo.
Casagrande (1932), determino que el límite líquido es una medida de resistencia
al corte del suelo a un determinado contenido de humedad y que cada golpe
necesario para cerrar el surco, corresponde de un esfuerzo cortante cercano a
1gr/cm2.
II.13. Limite plástico
Es el contenido de humedad, expresado en porciento del peso del suelo seco,
existente en un suelo en el límite entre el estado plástico y el estado semisólido
del mismo. Este límite se define arbitrariamente como el más bajo contenido de
humedad con el cual el suelo, al ser moldeado en barritas cilíndricas de menor
diámetro cada vez, comienza a agrietarse cuando las barritas alcanzan a tener 3
mm. de diámetro.
Casagrande (1932), determino que el límite plástico se ha definido arbitrariamente
como el contenido de humedad del suelo al cual un cilindro de este, se rompe o
resquebraja a la masa presentando un diámetro de aproximadamente 3mm.
II.14. Consideraciones en el uso de la ley de Stokes
La ecuación de sedimentación se desarrolla para partículas que son esferas
regulares rígidas. La mayor parte de las partículas del suelo tienen formas
diferentes, es por ello que se hace uso del término de "diámetro equivalente" el
cual es el diámetro que tiene una esfera con la misma densidad y velocidad de
sedimentación en un medio líquido. El diámetro del recipiente debe ser por lo
menos diez veces mayor que el diámetro de las partículas. Se debe tratar que la
temperatura permanezca constante, durante todo el tiempo que dure la
determinación.
II.15. Procedimientos para aumentar la precisión de los análisis de
textura
La presencia de la materia orgánica o de carbonato de calcio en una muestra de
suelo causará dificultad para la dispersión de arcilla. La dispersión incompleta
causa que la arcilla se sedimente con mayor rapidez.
Resultados más precisos suelen obtenerse removiendo la materia orgánica y los
carbonatos de las muestras sí:
Suelos con alto contenido de materia orgánica (>5%), se procederá a la
destrucción de ésta haciendo uso de agua oxigenada.
Suelos con alto contenido de carbonatos, se procederá a su remoción
haciendo uso de HCl.
Suelos con altos contenidos de Sales solubles (>1%), se eliminarán a
través de lavados sucesivos con agua.
El hexametafosfato de sodio cumple dos objetivos: Aumentar las cargas negativas
en los planos e invertir las cargas positivas de los bordes.
III. METODOLOGIA
III.1. Ubicación
Las muestras fueron tomadas en el campus universitario UNAS de los lugares
siguientes:
La primera muestra es del fundo de agronomía.
La segunda muestra es al frente de los pabellones (Zootecnia).
III.2. Materiales
Muestras de suelo
Bolsas
Palana
Mufla
Tamices de diferentes tamaños
Balanza
Dispositivo mecánico Aparato de Casagrande.
Recipientes metálicos.
Porta recipientes
Equipo para determinar el contenido de agua.
Espátula.
Franela.
Esponja.
Hojas de papel periódico.
III.3. Métodologia
III.3.1. Determinación de la humedad
3.3.3.1. Trabajo de campo
Realizar una calicata.
Recoger las muestras de suelo
Hacer secar a temperatura ambiente
3.3.3.2. Trabajo de gabinete
Pesar cada una de las muestras extraídas (antes de colocarlo en la mufla
para obtener el peso fresco ( Pf )).
Colocar esta muestra en la mufla durante 24 y una temperatura de 103 ° C.
Pasado las 24 horas retirar las muestras y realizar el pesado de estas para
obtener el peso seco (Ps).
Pesar los vasos para obtén el peso neto de la muestra.
Utilizar estos datos para obtener el porcentaje de humedad y la densidad
del suelo.
% humedad= pesohumedo−peso secopeso seco
x 100
III.3.2. Determinación de la Granulometría
El suelo es pesado y lavado en la malla 200 (0.074 de diámetro)
Lávese el material por medio de un chorro de agua de un caño hasta que el
agua salga clara.
Colóquese nuevamente la muestra lavada a la estufa para posteriormente
ser pesado.
Percátese que los tamices estén completamente sin rastrojos de otros
materiales (trabajos anteriores).
Ordenar los tamices en forma ascendente (de mayor tamaña a menor
tamaño).
Calcúlese el peso de material retenido en cada tamiz, como porcentaje del
peso de la muestra original.
III.3.3. Determinación del límite líquido y limite plástico
III.3.3.1. Limite liquido
- Tamizar la muestra de suelo en un tamiz N°40 (0.426 mm de diámetro) para
obtener una muestra de unos 250 gr aproximadamente.
- Mezclar la muestra con agua de 15 a 20 ml agitarla, amasarla y tajándole
un espátula en forma alternada y repetida. Realizar más adiciones de agua
si fuese necesario.
- Colóquese una porción de la mezcla en la cazuela sobre el sitio en que esta
reposa en la base, y comprímesela hacia abajo.
- Nivélese el suelo con la espátula y al mismo tiempo emparéjeselo hasta
conseguir una profundidad de 1 cm en el punto de espesor máximo.
- Divídase el suelo en la cazuela de bronce por pasadas simples del
ranurador a lo largo del diámetro y a través de la línea central de la masa
del suelo de modo que se forme una ranura limpia y de dimensiones
apropiadas.
- Se requiere de 20 a 35 golpes de la cazuela de bronce para que ocasione
el cierre.
- Anótese el número de golpes requeridos para cerrar la ranura.
¿=w x N ° golpes25
0.121
III.3.3.2. Limite plástico
- Dividir en varios pedazos o porciones pequeñas la muestra húmeda y
homogenizada.
- Enrollar el suelo con la mano extendida sobre la placa de vidrio esmerilada,
con presión suficiente para moldearlo en forma de cilindro o hilo de
diámetro uniforme por la acción de unos 80 a90 golpes o movimiento de la
mano por un minuto.
- Esta secuencia deberá ser repetida hasta lograr tener una buena cantidad
de material y pueda ser dividido en dos.
- Se recolecta los rollos en un recipiente para la humedad ya pesados y se
pesa nuevamente el conjunto recipiente suelo húmedo.
- Luego se coloca los conjuntos en el horno a 110°C para secarlos durante
18 horas o hasta peso constante.
- Pésese y anótese. Colóquese le suelo dentro del recipiente en el horno a
110°C hasta obtener peso constante y vuélvase a pesar tan pronto como de
haya enfriado pero antes de que pueda haber absorbido humedad
higroscópica. Anótese este peso. Así como la pérdida de peso debida al
secamiento y el peso del agua.
- Transfiérase el suelo sobrante en la cazuela de bronce a la cazuela de
porcelana. Lávese y séquese la cazuela y el ranurador, y ármese de nuevo
el aparato del límite líquido para repetir el ensayo para las demás muestra.
IV. RESULTADOS
FACULTAD DE AGRONOMIA
FACULTAD DE ZOOTECNIA
V. DISCUSIÓN
1. La clasificación de suelos tiene por finalidad la determinación y
cuantificación de las diferentes propiedades de un suelo, efectuados mediante
ensayos, de las cuales tienen por objetivo el establecimiento de una división
sistemática de los diferentes tipos de suelos, de las múltiples clasificaciones
existentes destacamos dos clasificaciones:
Clasificación general de Casagrande modificada y la clasificación AASHTO
de la cual la primera es un sistema genérico de clasificación de suelos empleado
por el cuerpo de ingenieros del ejército de los EE.UU para fines de construcción
de sus pistas de aterrizaje, mientas el segundo ha sido desarrollado la mayor parte
en clasificaciones empírica de suelos. Una de las más empleadas por la American
Asociation of State Highway and Transportation Oficials (AASHTO).
De la dos clasificaciones usadas para determinar la clasificación de suelos
en nuestro trabajo la primera es la que se recomienda y es la más usada por su
facilidad de determinación y precisa interpretación.
.
VI. CONCLUSION
Con los resultados obtenidos en ésta práctica, se concluye lo siguiente:
1. La muestra de suelo de la facultad de Agronomía:
Según la clasificación de suelos por Casagrande presenta un suelo SM
(Arena limoso).
Según la clasificación AASHTO presenta un suelo A-2-4 (Gravas y arenas
limosas o arcillosas).
Los suelos de agronomía presentan un límite plástico de 22.6, un límite líquido
de 30.2, un índice de plasticidad de 7.6 y un porcentaje de humedad de 25%.
2. La muestra de suelo de la facultad de Zootecnia:
Según la clasificación de suelos por Casagrande presenta un suelo CH
(Arcillas con alta plasticidad).
Según la clasificación AASHTO presenta un suelo A-7-5 (Arcillosos).
Los suelos de agronomía presentan un límite plástico de 33.5, un límite líquido
de 84.7, un índice de plasticidad de 51.2 y un porcentaje de humedad de 25%.
VII. BIBLIORAFÍA
1. FORSYTHE, W. 1975. Física de Suelos. Manual de Laboratorio. IICA. Turrialba,
Costa Rica. p 47 – 69.
2. SAMPAT, A. 1982. Física de Suelos, principios y aplicaciones. Cuarta Edición.
Edit LIMUSA. México. p 44 – 45.
3. ZAVALETA, G. 1992. El Suelo en Relación con la Producción. Primera Edición.
Edit CONCYTEC. Lima. p 61 – 72.
4. BOWLES, J. (1980). Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniería Civil. (A.
Arrieta, Trad.) Bogotá, Colombia: EDITORIAL McGRAW-HILL
LATINOAMERICANA, S.A.
5. JUÁREZ Badillo, E., & Rico Rodríguez, A. (2005). Mecánica de suelos I:
Fundamentos de la Mecánica de Suelos. D.F., México: EDITORIAL
LIMUSA, S.A.
6. BERRY, P., & Reid, D. (1993). Mecánica de Suelos. (B. Caicedo, Trad.) Bogotá,
Colombia: EDITORIAL McGRAW-HILL LATINOAMÉRICA, S.A.
ANEXOS
Figura 1. Laboratorio de suelos y concreto del PEAH
Figura 2. Tamiz del suelo en el plato de fondo (muestra agronomía)
Figura 3. Tamiz del suelo en el plato de fondo (muestra zootecnia)
Figura 4. Pesando los tamices de suelo de las muestras
Figura 5. Muestras para determinar los límites (líquido y plástico)
Figura 6. Determinando el límite liquido de la muestra zootecnia
Figura 7. Determinando el límite liquido de la muestra agronomía
Figura 8. Toma de datos de las muestras