UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL

ANLISIS GRANULOMTRICO PARA MEDIOS FILTRANTES

I. OBJETIVO

Objetivo principal

El objetivo principal del anlisis granulomtrico es determinar el tamao efectivo y coeficiente de uniformidad de una muestra de arena para saber si esta podra pasar a formar parte de un medio filtrante para unidades de filtracin de tratamiento de agua.

Objetivos secundarios

Realizar la curva granulomtrica del materia a utilizar.

determinar porosidad, densidad, la forma de las partculas de la arena..

II. FUNDAMENTO TERICO

A. ARENAS EMPLEADAS EN FILTROS

El material que se usa en los filtros puede diferir grandemente tanto como en distribucin de tamao, forma, densidad y composicin qumica.Estas variaciones deben conocerse afn de poder emplear la arena en forma racional.Para determinar el tamao de la arena se usan tamices graduados.

El Standard americano usa los siguientes:

TamizTamao del Orificio(mm)TamizTamao del Orificio(mm)

2000.74200.84

1400.105181

1000.149161.19

700.21121.68

500.29782.38

400.4263.36

300.5944.76

El N del tamiz corresponde mas o menos al N de divisiones por pulgada.La relacin entre un tamiz y otro es del orden de la mayor apertura de los tamices llamados finos, es de 5.66 mm y corresponde a aproximadamente a 3 divisiones por pulgada y la mas pequea es de 0.037 mm y corresponde a aproximadamente a 400 divisiones por pulgada.

Empleo del Papel Normal Logartmico:

Al tamizar una muestra de arena y pesar las porciones retenidas en cada uno de los tamices, si expresamos estos pesos en %, la distribucin es geomtrica normal.Estos resultados son ploteados en papel normal logartmico y nos debe dar casi una lnea recta, con lo cual se facilita grandemente la interpolacin de valores y parmetros.Los parmetros ms usados son Mg y Og, o sea el promedio geomtrico y la desviacin estndar geomtrica, los cuales miden la tendencia de variacin central.

Estos parmetros pueden obtenerse fcilmente al leer el valor correspondiente al 50% y 15.84% respectivamente.En arenas los parmetros que ms se usan son los sugeridos por Hazen:

Tamao Efectivo:Es aquel en mm, tal que el 10% de la arena en peso, tiene un tamao menor.

Coeficiente de uniformidad: Es la relacin que existe entre los tamaos expresados en milmetros correspondientes a 60% y la del tamao efectivo.

Estos valores fueron sugeridos por Hanzen por que not lo siguiente:

a.- Que aquellas arenas cuyo tamao efectivo era el mismo ocasionaban la prdida de carga independientemente de la variacin de tamao ( esto es vlido hasta un coeficiente de uniformidad de aproximadamente 5.

b.- Not as mismo que el 50% de la arena utilizable estaba comprendida entre los tamaos correspondiente a al 10% y 60%.

B. PREPARACION DE ARENA PARA FILTRO

La arena del banco que piensa usarse, puede ser muy fina, muy gruesa o no muy uniforme.

Dentro de los lmites econmicos, se puede tamizar la arena muy gruesa y lavar la arena muy fina. Esto ltimo tambin se puede hacer lavando el filtro y dejando estratificar la arena para luego eliminarla por raspado.

Como hemos dicho anteriormente, la arena se especifica por medio del tamao efectivo y el coeficiente de uniformidad.

Si llamamos P1 al % de arena de tamao menor al tamao efectivo buscado y P2 al % de arena de tamao inferior al tamao correspondiente al 60% buscado, tendremos que el % de arena utilizable ser P3 = 2(P2 - P1) ya que entre el 60% y el 10% se encuentra la mitad de la arena utilizable.

La arena estipulada para el filtro, no puede contener mas de 0.1 P3 de arena inferior al tamao efectivo.Por lo tanto, el % P4 por debajo del cual la arena es demasiado fina, viene expresada por P4 = P1 0.1 P3 = P1 0.2 (P2 P1).

Luego:

P3 =es el % utilizableP4 =es el % demasiado fino.P5 =% sobre el cual la arena es demasiado gruesa.P5 =P3 I P4 = P1 I 1.8 (P2 P1)(2 (P2 P1) I P1 0.2 (P2 P1)

C. GRANULOMETRA DE SUELOS

Clasificacin de las partculas de los suelos por su tamao

En las clasificaciones basadas en las caractersticas granulomtricas de los suelos se distinguen las distintas fracciones por el nombre de algunos tipos de suelos, como arena gruesa, limo medio, etc.Las divisiones corresponden a cambios importantes en las propiedades de los suelos y las distintas fracciones son reconocibles a simple vista o mediante ensayos de campo sencillos. Podemos dividir los suelos en gravas, arenas, limos y arcillas.

Diferencia entre gravas y arenas:

Gravas (>2mm)

Los granos no se apelmazan aunque estn hmedos, debido a la pequeez de las tensiones capilares. Cuando el gradiente hidrulico es mayor que 1, se produce en ellas flujo turbulento. Es difcil perforar un tnel en gravas con agua mediante aire comprimido porque la prdida de aire es muy alta.

Arenas (0.06-2mm)

Los granos se apelmazan si estn hmedos, debido a la importancia de las tensiones capilares. No se suele producir en ellas flujo turbulento aunque el gradiente hidrulico sea mayor que 1. El aire comprimido es adecuado para perforar en ellas.

Diferencia entre arenas y limos:

Arenas (0,06-2mm)

Partculas visibles. En general no plsticas. Los terrones secos tienen una ligera cohesin, pero se reducen a polvo fcilmente entre los dedos. Fcilmente erosionables por el viento.

Limos (0.02-0.06mm)

Partculas invisibles. En general, algo plsticos. Los terrenos secos tienen una cohesin apreciable, pero se pueden reducir a polvo con los dedos. Casi imposible de drenar mediante bombeo. Los asientos suelen continuar despus de acabada la construccin.

Diferencia entre limos y arcillas:

Limos (0.002-0.06)

No suelen tener propiedades coloidales. A partir de 0,002 mm y a medida que aumenta el tamao de las partculas, se va haciendo cada vez mayor la proporcin de minerales no arcillosos. Tacto spero. Se secan con relativa rapidez y no se pegan a los dedos. Los terrones secos tienen una cohesin apreciable, pero se pueden reducir a polvo con los dedos.

Arcillas (