| Clave | Descripción del Análisis de Precio Unitario | Unidad |
| REH016 | Suministro, transporte y colocación de dispersor de arcillas | I |
| Clave | Descripción | Unidad | Cantidad | Costo | Importe |
|---|---|---|---|---|---|
| Material | |||||
| RMA-1 | Dispersor de arcillas serwell | I | 1.000000 | $11.75 | $11.75 |
| Suma de Material | $11.75 | ||||
| Equipo | |||||
| EQ0350 | Perforadora de percusión BE-60 L 150 H.P. | h | 0.010000 | $983.62 | $9.84 |
| Suma de Equipo | $9.84 | ||||
| Costo Directo | $21.59 |
El ingrediente secreto para entender el suelo. El dispersor de arcillas es un reactivo químico fundamental en la mecánica de suelos que permite analizar las partículas más finas. Descubre para qué sirve, cómo se utiliza en el laboratorio y cuál es el precio de este componente clave para la ingeniería civil.
En el diverso territorio de México, la seguridad de cualquier construcción depende de una comprensión precisa del suelo. Un componente crítico es la caracterización de los suelos finos (limos y arcillas), cuyas propiedades de plasticidad, compresibilidad y expansión dictan el comportamiento de una cimentación.
dispersor de arcillas, un reactivo que evita que se agrupen y falseen los resultados.
¿Qué es un Dispersor de Arcillas y Cuál es su Función?
El Problema: La Floculación Natural de las Partículas de Arcilla
Las partículas de arcilla no son granos inertes; son diminutas plaquetas con cargas eléctricas superficiales. Las caras anchas suelen tener carga negativa y los bordes, positiva.
floculación y forma grupos más grandes y pesados conocidos como flóculos. Si se intentara analizar un suelo en este estado, los flóculos caerían más rápido que las partículas individuales, dando la falsa impresión de que el suelo tiene partículas más grandes (limos) y menos partículas finas (arcillas), un error que podría llevar a un diseño de cimentación inseguro.
El Mecanismo de Acción: Cómo un Agente Dispersante Separa las Partículas
Un agente dispersante es un compuesto químico que revierte la floculación. Su función es modificar las cargas superficiales de las partículas para que, en lugar de atraerse, se repelan. Imagina que cubrimos cada partícula con una capa que tiene la misma carga eléctrica; al intentar juntarse, se repelerían magnéticamente. Este proceso, llamado defloculación, asegura que cada partícula se sedimente de forma individual, permitiendo una medición precisa de su tamaño.
El Dispersor Más Común en Geotecnia: Hexametafosfato de Sodio
El hexametafosfato de sodio (también conocido por su nombre comercial, Calgon) es el agente dispersante más utilizado y estandarizado en la geotecnia moderna, principalmente por su doble mecanismo de acción.
El Uso del Dispersor en el Análisis Granulométrico por Hidrómetro (ASTM D7928)
Objetivo del Ensayo: Conocer la Distribución de Partículas Finas
El objetivo principal del ensayo de hidrómetro es determinar la distribución de tamaños de las partículas finas de un suelo, es decir, la proporción de limos y arcillas.
Preparación de la Muestra de Suelo
Se toma una cantidad específica de suelo fino, generalmente 50 gramos, que ha pasado la malla No. 200 (0.075 mm). La norma ASTM D7928, que reemplazó a la antigua D422, especifica que la muestra debe prepararse en estado húmedo para evitar que las partículas de arcilla se cementen de forma irreversible al secarse, lo que dificultaría su dispersión.
Preparación y Adición de la Solución Dispersante
La muestra de suelo se coloca en un vaso de mezclado y se le añade la solución dispersante de hexametafosfato de sodio. La mezcla se agita mecánicamente durante al menos un minuto para asegurar una dispersión inicial. La norma ASTM D7928 recomienda un período de "curado" o reposo (a menudo durante la noche) para permitir que el químico actúe completamente y rompa todos los flóculos, especialmente en arcillas difíciles.
Realización del Ensayo del Hidrómetro basado en la Ley de Stokes
La suspensión de suelo y dispersante se transfiere a una probeta de 1000 ml y se afora con agua destilada. Se agita vigorosamente durante un minuto y se deja reposar. Inmediatamente, se introduce un hidrómetro, un instrumento que mide la densidad de la suspensión. El ensayo se basa en la Ley de Stokes, que relaciona la velocidad a la que una partícula se sedimenta en un fluido con su tamaño: las partículas más grandes y pesadas caen más rápido.
Materiales y Equipo de Laboratorio Necesarios
| Elemento | Función Clave | Especificación |
| Hexametafosfato de Sodio | Agente dispersante (reactivo químico) que separa las partículas de arcilla. | Grado técnico o de laboratorio. |
| Agua destilada | Solvente para la solución dispersante y la suspensión de suelo. Evita reacciones con minerales. | Agua desionizada o destilada. |
| Probeta de 1000 ml | Cilindro de sedimentación donde se realiza el ensayo. | Vidrio graduado, conforme a especificaciones de la norma. |
| Agitador mecánico | Garantiza la dispersión completa y homogénea de la muestra de suelo en la solución. | Mezcladora de alta velocidad con hélice de dispersión. |
| Hidrómetro 152H | Instrumento que mide la densidad de la suspensión a lo largo del tiempo. | Calibrado para suelos, tipo 152H (mide g/L) o 151H (mide densidad relativa). |
| Balanza de precisión | Para pesar con exactitud la muestra de suelo y el reactivo químico. | Precisión de 0.01 g. |
Dosificación y Preparación de la Solución Dispersante
| Componente | Cantidad por Litro de Solución | Instrucciones de Preparación |
| Hexametafosfato de Sodio | 40 gramos | Disolver completamente los 40 g del reactivo en polvo en aproximadamente 800 ml de agua destilada. Una vez disuelto, añadir más agua destilada hasta alcanzar un volumen total de 1 litro (1000 ml). |
| Agua destilada | 1 litro (volumen final) | Utilizar siempre agua destilada o desionizada para evitar la interferencia de iones presentes en el agua de la llave, los cuales pueden afectar la dispersión. |
Análisis de Costos: ¿Cuánto Cuesta el Dispersor de Arcillas?
Precio por Kilogramo de Hexametafosfato de Sodio
Como una estimación para 2025, el precio del hexametafosfato de sodio en México varía según la presentación y el grado de pureza. Para uso en laboratorio, el costo por kilogramo puede oscilar entre $150 y $670 MXN.
$2,300 a $3,600 MXN por bulto, reduciendo significativamente el costo por kilo.
Costo por Litro de Solución Preparada
Considerando una dosificación estándar de 40 gramos por litro y un costo promedio de $180 MXN por kilogramo (comprando a granel), el costo del reactivo para preparar un litro de solución dispersante es de aproximadamente $7.20 MXN. A esto se debe sumar el costo del agua destilada, que es marginal. Este bajo costo demuestra la eficiencia del reactivo.
Costo del Dispersor dentro del Precio Total de un Ensayo de Granulometría
El costo total de un ensayo de granulometría por hidrómetro en un laboratorio acreditado en México se estima entre $800 y $1,200 MXN por muestra para 2025.
Normativa y Seguridad en el Laboratorio
Normas ASTM y NMX Aplicables
La norma internacional que rige este ensayo es la ASTM D7928 - Standard Test Method for Particle-Size Distribution (Gradation) of Fine-Grained Soils Using the Sedimentation (Hydrometer) Analysis.
NMX-C-416-ONNCCE-2003, que establece métodos de prueba para materiales térreos.
Permisos y Certificaciones
El uso de hexametafosfato de sodio no requiere permisos especiales. No obstante, es fundamental que los laboratorios de geotecnia que realizan el ensayo cuenten con certificaciones y acreditaciones para garantizar la validez de sus resultados. En México, la Entidad Mexicana de Acreditación, A.C. (EMA) es el organismo que acredita a los laboratorios bajo la norma ISO/IEC 17025, asegurando que cumplen con los más altos estándares de calidad, personal competente y equipo calibrado.
Seguridad y Equipo de Protección Personal (EPP) en Laboratorio
Aunque el hexametafosfato de sodio no es una sustancia altamente peligrosa, su manejo en polvo requiere precauciones. El EPP básico incluye:
Bata de laboratorio: Para proteger la ropa y la piel.
Gafas de seguridad (goggles): Para evitar el contacto del polvo con los ojos, que puede causar irritación.
Guantes de nitrilo: Para proteger la piel durante la manipulación.
Mascarilla para polvo: Recomendada al pesar y manipular el reactivo en polvo para evitar la irritación de las vías respiratorias.
Proveedores y Precios Promedio en México (Estimación 2025)
| Región | Costo Promedio por kg (MXN) | Notas |
| Centro (CDMX, Edo. Mex.) | $150 - $450 | Mayor concentración de distribuidores nacionales como Pochteca y proveedores de laboratorio. Precios competitivos por la alta disponibilidad. |
| Norte (Monterrey) | $180 - $550 | Presencia de distribuidores industriales y de laboratorio como El Crisol y Químicos MRC. Los costos pueden ser ligeramente superiores por logística. |
| Occidente (Guadalajara) | $170 - $500 | Proveedores como Químicos MRC y Proquisosa ofrecen buena cobertura en la región. La disponibilidad es buena para la industria local. |
Nota: Los precios son una estimación proyectada para 2025, basados en datos de 2024. Están sujetos a cambios por inflación, tipo de cambio y volumen de compra. El rango más bajo corresponde a compras por bulto (25 kg) y el más alto a presentaciones de 1 kg.
La Importancia del Análisis Granulométrico en la Construcción
Para el Diseño de Cimentaciones Seguras
La clasificación precisa del suelo es la base de un buen diseño de cimentaciones. Identificar un suelo como una arcilla de alta plasticidad (CH según SUCS) alerta sobre riesgos de expansión y contracción por cambios de humedad.
Para el Análisis de Estabilidad de Taludes y Laderas
El contenido de finos y su plasticidad influyen directamente en la resistencia al corte del suelo y en su comportamiento ante la presencia de agua. Un análisis granulométrico preciso es indispensable para modelar la estabilidad de taludes y laderas, tanto naturales como en cortes de carreteras, y así prevenir deslizamientos peligrosos.
En el Diseño de Pavimentos y Terracerías
En ingeniería de carreteras, el sistema de clasificación SCT (basado en AASHTO) es fundamental.
Para la Clasificación Oficial de Suelos (SCT, SUCS)
Tanto el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos (SUCS) como el de la Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCT) dependen de la distribución granulométrica y de los límites de Atterberg.
Errores Frecuentes en el Uso del Dispersor y en el Ensayo
Problema: Dosificación Incorrecta de la Solución Dispersante.
Solución: Usar una balanza de precisión y seguir estrictamente la "receta" de la norma (ej. 40 g de hexametafosfato de sodio por litro de agua). Una concentración insuficiente no logrará la defloculación completa, mientras que un exceso puede alterar la densidad de la suspensión y afectar los cálculos.
Problema: Agitación Insuficiente de la Muestra.
Solución: Utilizar un agitador mecánico de alta velocidad durante el tiempo especificado (mínimo un minuto) y respetar el período de curado o reposo que recomienda la norma ASTM D7928. Esto asegura que el agente dispersante penetre y separe todos los agregados de arcilla.
Problema: No Realizar la Corrección por Menisco en la Lectura del Hidrómetro.
Solución: La lectura del hidrómetro debe tomarse en la parte superior del menisco, pero la densidad real corresponde al nivel del líquido. Siempre se debe aplicar un factor de corrección de menisco (Cm), que es constante para cada hidrómetro y debe ser calibrado. Ignorar esta corrección introduce un error sistemático en todas las lecturas.
Problema: Usar Agua de la Llave en lugar de Agua Destilada.
Solución: El agua de la llave contiene minerales y sales (iones como calcio y magnesio) que interfieren con el agente dispersante y promueven la floculación. Es obligatorio usar agua destilada o desionizada para preparar tanto la solución dispersante como la suspensión de suelo.
Checklist de Control de Calidad para un Ensayo Confiable
Verificación de la Calibración del Equipo (Balanza, Hidrómetro).
Asegurarse de que la balanza esté calibrada para pesar con precisión la muestra y el reactivo. El hidrómetro también debe estar calibrado para determinar correctamente las correcciones por menisco, temperatura y agente dispersante.
Correcta Preparación y Dosificación de la Solución Dispersante.
Verificar que se usó la cantidad exacta de hexametafosfato de sodio y agua destilada, y que el reactivo se disolvió por completo antes de su uso.
Cumplimiento de los Tiempos de Agitación y Sedimentación.
Controlar con un cronómetro los tiempos de agitación mecánica y los intervalos de lectura del hidrómetro. La precisión en el tiempo es crítica, especialmente en las primeras lecturas.
Correcta Aplicación de los Factores de Corrección en los Cálculos.
Revisar que en los cálculos finales se hayan aplicado correctamente todas las correcciones: por menisco, por temperatura y por la presencia del agente dispersante. La norma ASTM D7928 proporciona ecuaciones para estandarizar estos cálculos.
Otras Aplicaciones de los Dispersores de Arcilla
En Lodos de Perforación (Petrolera y Geotérmica)
En la industria petrolera, el hexametafosfato de sodio se utiliza como aditivo en los lodos de perforación. Actúa como un adelgazante o defloculante que controla la viscosidad del lodo, evitando que las arcillas perforadas se hinchen y se aglomeren, lo que mejora la eficiencia de la perforación y previene la corrosión de las tuberías.
En la Industria Cerámica para la Fabricación de Barbotinas
En la fabricación de cerámica, el hexametafosfato de sodio se usa como agente dispersante para preparar las barbotinas (suspensiones de arcilla en agua). Permite crear una mezcla fluida y homogénea con un alto contenido de sólidos y poca agua, lo cual es ideal para el proceso de colado en moldes y mejora la calidad del producto final.
Preguntas Frecuentes (FAQ) sobre Dispersores de Arcillas
¿El "Calgon" que se usa en lavadoras es el mismo que el de laboratorio?
No exactamente. Aunque el ingrediente activo principal en el Calgon original era el hexametafosfato de sodio, las formulaciones comerciales actuales para lavadoras pueden contener otros compuestos como polímeros y zeolitas. Para un ensayo de laboratorio geotécnico, es indispensable usar hexametafosfato de sodio de grado técnico o reactivo para asegurar la pureza y evitar interferencias químicas.
¿Por qué las partículas de arcilla se pegan entre sí en el agua?
Se debe a un fenómeno electroquímico llamado floculación. Las partículas de arcilla tienen cargas eléctricas opuestas en sus caras y bordes. En el agua, estas cargas opuestas se atraen, haciendo que las partículas se agrupen en flóculos, de forma similar a como se pegan pequeños imanes.
¿Qué pasa si no uso un dispersante en el ensayo del hidrómetro?
Si no se usa un dispersante, las partículas de arcilla permanecerán agrupadas en flóculos. Estos flóculos, al ser más grandes y pesados que las partículas individuales, se sedimentarán mucho más rápido.
¿Dónde puedo comprar un dispersor de arcillas en México?
El hexametafosfato de sodio se puede comprar a través de distribuidores de productos químicos y proveedores de material de laboratorio en todo México. Empresas como Pochteca, Univar Solutions, El Crisol, y plataformas en línea como Mercado Libre ofrecen el producto en diferentes presentaciones, desde 100 gramos hasta bultos de 25 kg.
¿Cuál es la diferencia entre floculación y defloculación?
La floculación es el proceso natural por el cual las partículas de arcilla se agrupan o agregan debido a fuerzas de atracción electrostática. La defloculación (o dispersión) es el proceso opuesto, inducido químicamente, en el que se añaden agentes como el hexametafosfato de sodio para crear fuerzas de repulsión que separan las partículas y las mantienen en suspensión.
¿Por qué se debe usar agua destilada en el ensayo?
El agua de la llave contiene iones disueltos (como calcio y magnesio) que pueden reaccionar con el suelo y el agente dispersante, promoviendo la floculación y afectando la precisión del ensayo. El agua destilada o desionizada está libre de estos iones, garantizando que el proceso de defloculación sea efectivo y los resultados sean consistentes.
¿Qué es la Ley de Stokes y por qué es importante en este ensayo?
La Ley de Stokes es un principio de la física que describe cómo la velocidad de caída de una partícula esférica en un fluido depende de su tamaño, su densidad y la viscosidad del fluido.
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Conclusión: La Clave para Descifrar el Comportamiento del Suelo
El análisis preciso de los suelos finos es un pilar de la seguridad en la construcción. Aunque modesto en costo, el dispersor de arcillas es un reactivo indispensable que permite a los ingenieros y geotecnistas realizar el ensayo de hidrómetro de manera confiable. Al garantizar la completa separación de las partículas de arcilla, este compuesto químico posibilita una caracterización granulométrica exacta, que es la base para clasificar correctamente el suelo, predecir su comportamiento y diseñar cimentaciones, pavimentos y obras de tierra seguras y duraderas. En resumen, el uso adecuado del dispersor de arcillas es una herramienta fundamental de la geotecnia moderna, transformando una simple suspensión turbia en datos cruciales que protegen la inversión y, lo más importante, la vida humana.
Glosario de Términos de Mecánica de Suelos
Dispersor de Arcillas: Un reactivo químico, como el hexametafosfato de sodio, que se añade a una suspensión de suelo para separar las partículas de arcilla y prevenir que se agrupen (floculen).
Hexametafosfato de Sodio: Sal inorgánica ($ (NaPO_3)_6 $) utilizada como el principal agente dispersante en ensayos de granulometría por hidrómetro debido a su alta efectividad para neutralizar las fuerzas de atracción entre partículas de arcilla.
Análisis Granulométrico: Proceso para determinar la distribución de los tamaños de las partículas en una muestra de suelo. Se realiza por tamizado para partículas gruesas y por sedimentación (hidrómetro) para partículas finas.
Hidrómetro: Instrumento de vidrio que se utiliza para medir la densidad de un líquido. En geotecnia, mide la densidad de la suspensión de suelo a lo largo del tiempo para determinar el tamaño de las partículas.
Ley de Stokes: Principio físico que establece que la velocidad de sedimentación de una partícula esférica en un fluido es proporcional al cuadrado de su diámetro. Es la base teórica del ensayo de hidrómetro.
Floculación: Fenómeno electroquímico en el que las partículas de arcilla en una suspensión se atraen y se agrupan para formar agregados más grandes llamados flóculos.
Mecánica de Suelos: Rama de la ingeniería civil que estudia las propiedades físicas y el comportamiento de los suelos, aplicando los principios de la mecánica para el diseño de cimentaciones y estructuras de tierra.