Blog de RAMCODES: Superficie específica y plasticidad

La superficie específica de un sólido es definida como la relación entre su superficie y su volumen (o su masa). Este parámetro es de suma importancia cuando se quiere tener un índice para medir el potencial de interacción de este sólido con su entorno. Se sabe que mientras mayor es la superficie específica, mayor es la interacción. Veamos algunos ejemplos cotidianos para entender este sumamente importante concepto para la mecánica de suelos.

En Venezuela, la arepa (una torta de maíz) es una pieza infaltable en la mesa. Para prepararla se mezcla con agua harina de maíz precocido (una harina muy fina) y se obtiene una masa muy consistente. En contraste, preparar masa para arepas con arroz crudo y agua es una tarea imposible. La razón de esta dificultad es porque la superficie específica de la harina es considerablemente más grande que la del arroz crudo.

Todavía en la cocina, para darle gusto al mejor caldo, las verduras son agregadas a la olla luego de ser cortadas en los trozos más pequeños. También, para los que vivimos en tierras calientes, lo más desagradable es tomar una bebida enfriada con hielos de gran tamaño porque este no es eficiente en el enfriamiento, mientras que la misma masa de hielo pero triturado enfriaría más rápido y mejor. Al cortar las verduras en trocitos, y al triturar el hielo lo que se hace es aumentar la superficie específica para que estos sólidos interactúen de la manera más eficiente con el entorno, que sería el agua y el líquido que se pretende enfriar.

De igual manera, el suelo tiene superficie específica y su medición es útil para anticipar su relación con el entorno que es el agua. Existen suelos que cuando se humedecen se debilitan, mientras que cuando se secan se hacen más resistentes. Por el contrario, hay suelos a los que el agua no le causa ningún efecto en la resistencia. Un ejemplo del primer grupo son las arcillas o en general los suelos cohesivos; y del segundo grupo son los suelos granulares gruesos y limpios, como las gravas y las arenas limpias. Así, las arcillas son los suelos que tienen la superficie específica más alta, por tanto su interacción con el agua afecta a su resistencia, mientras que en las gravas y arenas limpias la superficie específica es tan baja que no hay ninguna interacción.

Una medida indirecta de la cantidad de superficie específica que tiene un suelo es la plasticidad, definida como la propiedad que tiene un suelo para ser moldeado cuando está húmedo sin que aparezcan grietas. La plasticidad de un suelo se mide en laboratorio a través de los ensayos de límites de Atterberg, específicamente el límite líquido y el límite plástico. Atterberg, un investigador en el tema de plasticidad, dividió arbitrariamente los estados de consistencia del suelo mezclado con agua desde líquido, plástico, semi-sólido y seco; definiendo el límite líquido como la humedad del suelo en la frontera entre los estados líquido y plástico, y el límite plástico como la humedad del suelo en la frontera entre plástico y semi-sólido. A la diferencia entre el límite líquido y el límite plástico se le conoce como índice de plasticidad.

Para medir el límite líquido en laboratorio se usa el equipo de Copa de Casagrande, mientras que para medir el límite plástico se utiliza la técnica de fabricar rollos con la pasta de suelo.

Los límites de plasticidad son comúnmente utilizados en un gran número de correlaciones para inferir propiedades de resistencia y compresibilidad del suelo. Sin embargo, su uso más extendido es para clasificar el suelo fino, o la parte fina del suelo a través de la llamada Carta de Plasticidad (de Casagrande), un gráfico que tiene en las abscisas al límite líquido y en las ordenadas al índice de plasticidad. Representando gráficamente los parámetros de plasticidad del suelo en la carta se puede distinguir si la parte fina del suelo es arcillosa, limosa o limo-arcillosa. O bien si el suelo fino es arcilla (de baja compresibilidad o de alta compresibilidad), limo, o limo-arcilloso.