II. 4. ANALISIS GRANULOMETRICO

II. 4. 1. Mtodos de Laboratorio II. 4. 2. Representaciones Grficas II. 4. 3. Parmetros Estadsticos

ANALISIS GRANULOMETRICO Objetivo General El alumno realizar por medio de diferentes tcnicas la separacin de los sedimentos de acuerdo a su tamao, para poder establecer de manera ptica las escalas granulomtricas a las que correspondan, y por medio de sus representaciones grficas y parmetros estadsticos, interpretar tentativamente los procesos y la energa de stos que dieron origen al depsito.

El anlisis granulomtrico consistir en el desarrollo de tres distintas tcnicas sedimentolgico-granulomtricas: -Anlisis por tamices -Anlisis por tubo de sedimentacin - Anlisis por pipeta

En anlisis granulomtrico tiene por objeto determinar el tamao de las partculas tal como se depositaron.

La metodologa expuesta a continuacin es un extracto del trabajo presentado por Folk (1974), en el cual se describen las tcnicas granulomtricas correspondientes.

Metodologa General Tener un registro para su control en el laboratorio. Se cuartea la muestra. Se toma un poco de cada cuarto, con el objetivo de obtener una muestra representativa. Se pesan de 50 a 100 g de muestra. Se pone en un vaso de precipitado y se agrega peroxido de hidrogeno; esto para destruir la materia orgnica contenida en el sedimento. Se lava bien el material. Se deja secar; y dependiendo del(los) tamao(s) presente(s), se elige el mtodo(s) mas conveniente(s) para su anlisis.

ANALISIS POR TAMICES Una vez que la muestra ya est disgregada y seca, y que adems ya no hay agregados presentes, se prosigue de la siguiente manera: se cuartean de 50 a 100 gr de muestra, la cual podr ser mayor si se utilizan mucho tamices. Si slo se van a utilizar hasta 6 tamices, se toman cerca de 50 gr pesndola despus de cuartearla, con aproximacin de 0.01gr. Se escogen los tamices que van a utilizarse. Si se van a realizar trabajos detallados deben utilizarse intervalos de tamices cada . Para el objetivo de estas prcticas se pueden tomar rangos cada 1 . Antes de comenzar el anlisis, se debe verificar que todos los tamices estn limpios. Para limpiarlos se utilizan unas brochas de acuerdo al tamao de la abertura de la malla; no se deben tocar las mallas con las manos. Se colocan los tamices por orden de malla, de manera que la que tenga una abertura mayor quede hasta arriba y la de menor abertura hasta el fondo, antes del plato que retendr la porcin ms fina. Si se va a tamizar a mano, esto se debe realizar con un movimiento rotatorio, combinando con una sacudida y con duracin de por lo menos 15 minutos.

Si se utiliza el rot-tap, el procedimiento es el siguiente: Si la serie de tamices es muy grande y no cabe en el aparato, habr que dividirla en dos o ms partes, comenzando siempre con las mallas de abertura mayor. Una vez colocados los tamices en el rot-tap, se aseguran apretando fuertemente la tuerca y se deja trabajar la mquina durante 10 minutos. A una hoja grande de papel (tamao oficio) se le hace un pliegue a la mitad. Posteriormente a otra hoja de papel (tamao carta) se le har tambin un pliegue por la mitad. Coloque los papeles sobre una mesa de trabajo, colocando encima de la hoja de papel grande la hoja de papel ms pequea. Una vez que se haya terminado de tamizar, vaci cuidadosamente la arena del tamiz de malla ms grande y colquelo boca abajo sobre el papel; golpee suavemente con la mano sobre los bordes del tamiz, tratando de no tocar la malla. Puede pasar una brocha, perfectamente seca, suavemente, sobre las mallas. Vierta la arena del tamiz sobre un plato de plstico o cartn previamente pesado con una aproximacin de 0.01gr.

Procure que ningn tipo de material quede adherido al tamiz. As, sucesivamente debe llevarse a cabo el vaciado de cada uno de los tamices e irlos pesando. En la hoja de trabajo correspondiente (tabla) se debe anotar el peso individual en gramos equivalente al tamao de la malla que se haya requerido, tratando de establecer siempre aproximaciones de 0.01 gr. Recuerde que se tiene que establecer siempre la diferencia entre el peso del plato y el peso de la muestra junto con el plato, para as tener un valor preciso de la cantidad de muestra retenida. Cada fraccin tamizada se examina en el microscopio estereoscpico con el fin de estimar el porcentaje de agregados, esto se lleva a cabo extendiendo los granos de la muestra sobre una retcula del tipo que se utiliza en micropaleontologa. Se cuentan 100 partculas, comenzando con los tamaos ms grandes y continuando con los ms pequeos. Si la muestra de tamao correspondiente contiene ms del 25% de agregados, debe de volverse a disgregar y tamizar la muestra completa.

Posteriormente se anotan los porcentajes de agregados de cada fraccin y se restan del peso de la misma, guardando cada tamao de en bolsas de papel o en frascos de vidrio. Finalmente, ya pesada cada fraccin de f correspondiente y establecida la diferencia del peso de la muestra con el peso del plato y anotados los valores en la tabla de datos correspondientes, se prosigue a obtener las grficas y parmetros estadsticos, para su interpretacin.

ANLISIS GRANULOMTRICO POR EL TUBO DE EMERY DE SEDIMENTACIN El tubo de sedimentacin es un tubo de vidrio de 1.5 m de largo y 6 cm de dimetro el cual termina en un tubo graduado de capacidad de 10 ml. A este tubo, lleno de agua a una temperatura conocida, se le hacen pasar partculas de tamao de arena muy finas a gruesas, para el cual fue diseado, y por medio de su tiempo de sedimentacin (utilizando un cronmetro) se establece la relacin entre el tamao de las partculas, la temperatura y la densidad del fluido. El mtodo est basado en los principios de la ley de Stokes la cual establece que la velocidad de sedimentacin de una partcula es directamente proporcional a la diferencia entre las densidades de dicha partcula y la del fluido, al cuadrado del radio de la partcula e inversamente proporcional a la viscosidad del fluido. As, el mtodo por el tubo de sedimentacin permite establecer el tiempo de sedimentacin de las partculas que se encuentran en el rango de 0 a 4 y con apoyo de las tablas que relacionan el tiempo y dimetro de dichas partculas en funcin de temperaturas del fluido conocer el dimetro exacto de las partculas.

El procedimiento de anlisis por el tubo de sedimentacin es el siguiente: Separacin de las partculas, por tamizado, de tal manera que las muestras a analizar queden comprendidas entre el rango de arenas gruesas (0 f) y arenas muy finas (4 ). Cuartear las muestra, por lo menos dos veces. Limpiar el tubo de sedimentacin (con agua) de tal forma que no queden partculas adheridas en sus paredes interiores que pueden contaminar la muestra a analizar. Cierre la llave de paso que se encuentra en la parte inferior de tubo. Llnelo de agua y tome la temperatura a ste, que deber estar entre 18 y 26C, si sobre pasa estos limites, caliente o enfri el agua segn sea el caso, para que pueda relacionar sus datos con los preestablecidos en las tablas. Tape el tubo, en su parte superior, con un tapn de corcho, que deber estar completamente sumergido. Prepare el cronmetro que se har funcionar en el momento que se ha levantado el tapn de corcho, que dejara caer las partculas.

Tome 10 gr de muestra y vacela al tubo. Esta muestra deber quedar sobre el tapn de corcho. Quitar el tapn con una mano y con la otra haga funcionar el cronmetro en el mismo momento, las partculas debern estar libres en el agua al mismo tiempo. Nunca se debe dejar caer la muestra directamente de un recipiente al tubo, ya que en este caso habra una seleccin, cayendo las partculas ms gruesas primeramente y despus las ms finas, quedando en ocasiones partculas retenidas en el recipiente que se utiliza para vaciarlas. Las partculas irn cayendo y depositndose en la parte graduada del tubo. Una segunda persona deber leer y anotar las alturas acumuladas del sedimento, segn los tiempos marcados en las tablas y que le son proporcionados por la persona que tiene el cronmetro. A partir de los datos obtenidos de la lectura directa de las alturas acumuladas, se obtienen los porcentajes individuales y finalmente, los porcentajes acumulativos que se anotaran en la columna correspondiente de la tabla. Con estos datos se obtienen las grficas correspondientes, histogramas, curva de frecuencia, curva acumulativa aritmtica y curva de probabilidades, y los parmetros granulomtricos correspondientes.

ANLISIS DE LIMOS Y ARCILLAS POR EL MTODO DE PIPETA Este procedimiento se lleva a cabo con partculas de dimetros menores a 4 (0.0625 mm), el cual est basado en la velocidad de sedimentacin de las partculas, calculada con base en la ley de Stokes. La cantidad de muestra ms recomendable para trabajar son 15 gr pero puede ser menor (5 o 10 gr). Si se utiliza demasiada muestra las partculas pueden interferir entre s al depositarse, y por lo mismo, llegar a flocular. Por otro lado, si se utiliza poca muestra, el error experimental se hace ms grande con respecto al tamao de la muestra original. Para este anlisis se requiere de: Una probeta de 1000 ml, una pipeta aforada de 20 ml, un agitador, varias cpsulas de porcelana de 50 ml de capacidad (mnimo 6 cpsulas por cada muestra), una pizeta, un termmetro, un cronmetro, dispersante y agua destilada (aproximadamente un litro y medio por cada muestra). Al tamizar la muestra por la malla de 4f, el material que haya logrado pasar est, se colecta en una vasija de porcelana o cristal. Durante todo el proceso slo se debe utilizar agua destilada; si no, es seguro que la muestra flocular debido a las sales que contiene el agua potable.

Del recipiente de porcelana o cristal, la muestra deber de ser vertida en una probeta de capacidad de 1000 ml, que se encuentre vaca, limpindola con agua destilada; hasta aqu, tendremos ocupados aproximadamente de 300 a 400 ml de la probeta, la cual se debe aforar, con agua destilada, hasta 800 ml. Para garantizar un buen anlisis se emplea 0.5 gr de un dispersante, por ejemplo zigmaclin (detergente antifloculante), disuelto en 100 ml de agua destilada, agregndose a la probeta. Por consiguiente tenemos la probeta aforada a 900 ml. Se agita fuertemente y se deja reposar durante una hora (el agitador consiste en una rondana de hule macizo, cuyo dimetro es igual al dimetro interior de la probeta, que pende de una varilla, conectada en el centro de la rondana y que sobresale de 15 cm de la probeta). Si despus de 24 hr existen indicios de floculacin ( que los limos y arcillas se precipiten rpidamente) es necesario aplicar 5 gr ms de dispersante, agitndose durante 15 min, dejando reposar la muestra durante 24 hr, si persiste la floculacin se repite dos veces ms la operacin y si la floculacin insiste, la muestra se desecha. Si la muestra no flocula deber aforarse, la probeta, a los 1000 ml exactamente, con agua destilada. Se agita durante 5 min y al momento de sacar el agitador comienza a correr el tiempo, midindolo con un cronmetro, y se inicia el

A partir de este momento no deber moverse por ningn motivo la solucin con la muestra. Con la tabla de tiempo ya establecida se podr ir anotando los datos requeridos. Antes de proceder al anlisis se deber conocer la temperatura del agua que esta contenida en la probeta, ya que este valor tiene una relacin directa con la densidad de la misma. Cuando no se tiene la instalacin de la bomba de vaco, el procedimiento para realizar el pipeteo, aunque ste no se a muy preciso, es el siguiente: 15 seg. antes del tiempo requerido, se tomo el tubo de hule conectado a la pipeta con la mano izquierda y se coloca el mismo en la boca. Con la mano derecha se coloca la punta de vidrio de la pipeta a la profundidad requerida y se sostiene esta pipeta firmemente apoyando la mano sobre el borde de la pipeta. Con la mano izquierda se sostiene el tubo de hule casi en la unin de ste con la pipeta utilizando los dedos de manera de llave de paso, con esto se puede controlar el volumen de solucin requerido al ser succionada dicha solucin. El mismo efecto succionador que se realiza con la boca se puede obtener con las instalaciones de la bomba de vaco, por lo que se puede utilizar cualquiera de los dos mtodos.

En la tabla de las alturas, se muestra a la cual se deben pipetear las muestras de lodos, as como la temperatura a la cual deben de estar el fluido y los dimetros correspondientes a cada pipeteada. Procedimiento: al succionar rpidamente la solucin, sta deber quedar arriba de la marca volumtrica de la pipeta (marca de los 20 ml.), se bloque el tubo de hule con la mano izquierda y se deja escurrir lentamente la solucin, dejando de hacer presin con los dedos que funcionan como llave de paso sobre el tubo de hule, hasta que ste llegue a la marca volumtrica de los 20 ml exactamente. Si ya se tiene experiencia, la solucin, hasta la marca requerida, puede hacerse de manera directa. Se considera como tolerante una aproximacin de 3 mm con respecto a la variacin del nivel sobre la marca. Se saca la pipeta de la probeta y se vaca la solucin sobre una cpsula de porcelana, previamente pesada y numerada, se enjuaga la pipeta con 20 ml de agua destilada, volvindose a vaciar dicha cantidad de agua de la misma cpsula. Las cpsulas con las muestra se meten al horno para secarlas, lo ms recomendable es dejar las cpsulas en el horno 24 hrs a 60 C. Una vez secas las cpsulas con las muestras, se sacan del horno y se dejan enfriar y reposar por lo menos una hora a temperatura ambiente, pero lejos de algn lugar hmedo, as llegarn a un estado de equilibrio con la humedad del medio ambiente.

El siguiente paso es pesar cada cpsula en una balanza electrnica con una precisin de 0.01 gr. El peso de la muestra se obtiene por la diferencia de peso de la cpsula vaca y seca, con el peso de la misma cpsula con muestra seca y a temperatura ambiente. Segn Folk (1974), el clculo por el mtodo de pipeteo est basado en el siguiente principio: si se distribuye el sedimento fino en toda la columna de los 1000 ml de la probeta, agitando la suspensin y se obtiene cada vez 20 ml, la cantidad de sedimento contenido en este volumen ser igual a 1/50 de la cantidad total del mismo en suspensin hasta la profundidad dada en el momento en que se lleva a cabo la pipeteada; por ejemplo: en un determinado tiempo a una determinada profundidad de penetracin de la pipeta, se obtienen limos medios; eso quiere decir, que a menor profundidad la solucin contendr sedimentos ms finos y a mayor profundidad sedimentos ms gruesos que limos medios. El primer pipeteo se realiza a los 20 seg depuse de terminar la agitacin de la solucin y a una profundidad en la que estarn presentes partculas de todos tamaos. Se multiplica por 50 el peso de esta fraccin, despus de haber restado el peso del dispersante utilizado, y se obtiene el peso total del sedimento contenido en la solucin de la probeta.