Performance of a reciprocal shaker in mechanical dispersion of soil samples for particle-size analysis

Abstract

The dispersion of the samples in soil particle-size analysis is a fundamental step, which is commonly achieved with a combination of chemical agents and mechanical agitation. The purpose of this study was to evaluate the efficiency of a low-speed reciprocal shaker for the mechanical dispersion of soil samples of different textural classes. The particle size of 61 soil samples was analyzed in four replications, using the pipette method to determine the clay fraction and sieving to determine coarse, fine and total sand fractions. The silt content was obtained by difference. To evaluate the performance, the results of the reciprocal shaker (RSh) were compared with data of the same soil samples available in reports of the Proficiency testing for Soil Analysis Laboratories of the Agronomic Institute of Campinas (Prolab/IAC). The accuracy was analyzed based on the maximum and minimum values defining the confidence intervals for the particle-size fractions of each soil sample. Graphical indicators were also used for data comparison, based on dispersion and linear adjustment. The descriptive statistics indicated predominantly low variability in more than 90 % of the results for sand, medium-textured and clay samples, and for 68 % of the results for heavy clay samples, indicating satisfactory repeatability of measurements with the RSh. Medium variability was frequently associated with silt, followed by the fine sand fraction. The sensitivity analyses indicated an accuracy of 100 % for the three main separates (total sand, silt and clay), in all 52 samples of the textural classes heavy clay, clay and medium. For the nine sand soil samples, the average accuracy was 85.2 %; highest deviations were observed for the silt fraction. In relation to the linear adjustments, the correlation coefficients of 0.93 (silt) or > 0.93 (total sand and clay), as well as the differences between the angular coefficients and the unit < 0.16, indicated a high correlation between the reference data (Prolab/IAC) and results obtained with the RSh. In conclusion, the mechanical dispersion by the reciprocal shaker of soil samples of different textural classes was satisfactory. The results allowed recommending the use of the equipment at low agitation for particle size- analysis. The advantages of this Brazilian apparatus are its low cost, the possibility to simultaneously analyze a great number of samples using ordinary, easily replaceable glass or plastic bottles.A dispersão da amostra de solo é uma etapa fundamental da análise granulométrica, sendo realizada mediante o uso de dispersantes químicos e agitação mecânica. O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência de mesa agitadora reciprocante de baixa rotação na dispersão mecânica de amostras de solos de diferentes classes texturais. Foram realizadas análises granulométricas em 61 amostras com quatro repetições, empregando o método da pipeta para determinação da fração argila e tamisagem para determinação das frações areia grossa, areia fina e areia total, sendo o silte determinado por diferença. Na avaliação de desempenho, os resultados obtidos com uso da mesa agitadora reciprocante (MAR) foram comparados com dados disponíveis para as mesmas amostras oriundos de relatórios do Ensaio de Proficiência IAC para Laboratórios de Análises de Solos - Prolab/IAC. Análises de acurácia foram realizadas com base nos valores dos intervalos de confiança definidos para cada fração granulométrica componente de cada amostra ensaiada. Indicadores gráficos também foram utilizados na comparação de dados, por meio de dispersão e ajuste linear. A estatística descritiva indicou preponderância de baixa variabilidade em mais de 90 % dos resultados obtidos para as amostras de texturas arenosa, média e argilosa e em 68 % dos obtidos para as amostras de textura muito argilosa, indicando boa repetibilidade dos resultados obtidos com a MAR. Média variabilidade foi mais frequentemente associada à fração silte, seguida da fração areia fina. Os resultados das análises de sensibilidade indicam acurácia de 100 % nas três frações granulométricas - areia total, silte e argila - para todas as amostras analisadas pertencentes às classes texturais muito argilosa, argilosa e média. Para as nove amostras de textura arenosa, a acurácia média foi de 85,2 %, e os maiores desvios ocorreram em relação à fração silte. Nas aproximações lineares, coeficientes de correlação igual (silte) ou superiores (areia total e argila) a 0,93, bem como diferenças menores do que 0,16 entre os coeficientes angulares das retas e o valor unitário, indicam alta correlação entre os resultados de referência (Prolab/IAC) e os obtidos nos ensaios com a MAR. Conclui-se pelo desempenho satisfatório da mesa agitadora reciprocante de baixa rotação para dispersão mecânica de amostras de solo de diferentes classes texturais para fins de análise granulométrica, permitindo recomendar o uso alternativo do equipamento quando se emprega agitação lenta. As vantagens do uso do equipamento nacional incluem o baixo custo, a possibilidade de análise simultânea de grande número de amostras e o uso de frascos comuns, de vidro ou de plástico, baratos e de fácil reposição.