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