Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS o USCS)

La clasificación de suelos agrupa los suelos que se comportan de manera parecida. El Sistema Unificado de Clasificación de Suelos, SUCS (en inglés Unified Soil Classification System, USCS), es el más usado en ingeniería geotécnica, porque da un método estandarizado basado en dos cosas que se miden en el laboratorio: la granulometría y la plasticidad del suelo. La clasificación SUCS de laboratorio es la norma ASTM D2487, que le asigna a cada suelo un símbolo de grupo, como CL o SP-SM, y un nombre de grupo, como “arcilla magra arenosa”.

El SUCS se usa en el diseño de cimentaciones, la estabilidad de taludes y los movimientos de tierra porque describe el suelo de manera objetiva y repetible: dos laboratorios que hacen los mismos ensayos llegan al mismo grupo. En esta lección están los criterios de la ASTM D2487, la carta de plasticidad, los ensayos que alimentan la clasificación y el procedimiento paso a paso.

Calculadora USCS

La calculadora también tiene su propia página, para tenerla a mano: la calculadora de clasificación SUCS. Qué cimentación pide cada suelo está en cimentaciones superficiales vs profundas.

¿Qué es el sistema unificado de clasificación de suelos?

El sistema unificado de clasificación de suelos nació de la clasificación para aeropuertos que Arthur Casagrande desarrolló a comienzos de los años cuarenta. Varias agencias del gobierno de EE. UU., entre ellas el Bureau of Reclamation y el Cuerpo de Ingenieros, adoptaron una versión modificada en 1952, y hoy su versión normalizada es la ASTM D2487. El mismo sistema tiene una versión de campo, la ASTM D2488, que describe e identifica los suelos a simple vista y al tacto; la D2487 es la que se usa cuando la clasificación tiene que ser precisa, porque se basa en ensayos de laboratorio. En Colombia, la norma equivalente es la INV E-181.

La D2487 clasifica suelos naturales, minerales y orgánico-minerales, a partir de tres medidas: la distribución granulométrica, el límite líquido (LL) y el índice de plasticidad (IP). Trabaja con el material que pasa el tamiz de 3 in (75 mm). Las partículas más grandes se retiran antes de los ensayos, pero su porcentaje se registra y se reporta.

El sistema usa estos tamaños de partícula:

Fracción	Tamaño
Cantos rodados (bloques)	Mayores de 300 mm (12 in)
Guijarros (fragmentos de roca)	De 75 mm (3 in) a 300 mm (12 in)
Grava gruesa	De 19 mm (3/4 in) a 75 mm (3 in)
Grava fina	De 4,75 mm (No. 4) a 19 mm (3/4 in)
Arena gruesa	De 2,00 mm (No. 10) a 4,75 mm (No. 4)
Arena media	De 0,425 mm (No. 40) a 2,00 mm (No. 10)
Arena fina	De 0,075 mm (No. 200) a 0,425 mm (No. 40)
Finos (limo y arcilla)	Pasan el tamiz de 0,075 mm (No. 200)

Clasificación de suelos USCS

La clasificación SUCS divide los suelos en tres grandes grupos:

• Suelos gruesos: más del 50 % de su masa seca queda retenida en el tamiz No. 200. Son gravas o arenas, y su grupo depende de cuántos finos tienen. Con menos del 5 % de finos decide la gradación: bien gradado (GW, SW) o mal gradado (GP, SP). Con más del 12 % de finos decide la plasticidad de los finos: limoso (GM, SM) o arcilloso (GC, SC). Entre el 5 % y el 12 % de finos cuentan las dos cosas, y el suelo lleva un símbolo doble, como GW-GM o SP-SC.
• Suelos finos: el 50 % o más pasa el tamiz No. 200. Son limos y arcillas, y se distinguen por el lugar donde caen su límite líquido y su índice de plasticidad en la carta de plasticidad: arcilla magra (CL), limo (ML), arcilla grasa (CH), limo elástico (MH) y, cuando la materia orgánica cambia el límite líquido, suelos orgánicos (OL, OH).
• Suelos altamente orgánicos: la turba (PT), formada sobre todo por tejido vegetal en distintos grados de descomposición. Se identifica a la vista y por el olor, y no pasa por el resto del procedimiento.

La primera letra del símbolo dice qué es el suelo principalmente:

• G: grava
• S: arena
• M: limo
• C: arcilla
• O: orgánico
• PT: turba

La segunda letra describe su gradación o su plasticidad:

• W: bien gradado (también se dice bien graduado)
• P: mal gradado
• M: finos limosos
• C: finos arcillosos
• L: baja plasticidad (LL menor que 50)
• H: alta plasticidad (LL de 50 o más)

Estos son los 15 grupos básicos, con sus nombres en español y los que usa la INV E-181 de Colombia, que los nombra por su compresibilidad:

Grupo	Nombre de grupo	Nombre en la INV E-181
GW	Grava bien gradada	Grava bien gradada
GP	Grava mal gradada	Grava mal gradada
GM	Grava limosa	Grava limosa
GC	Grava arcillosa	Grava arcillosa
SW	Arena bien gradada	Arena bien gradada
SP	Arena mal gradada	Arena mal gradada
SM	Arena limosa	Arena limosa
SC	Arena arcillosa	Arena arcillosa
ML	Limo	Limo de baja compresibilidad
CL	Arcilla magra (o arcilla de baja plasticidad)	Arcilla de baja compresibilidad
OL	Arcilla orgánica o limo orgánico	Arcilla orgánica o limo orgánico
MH	Limo elástico	Limo de alta compresibilidad
CH	Arcilla grasa (o arcilla de alta plasticidad)	Arcilla de alta compresibilidad
OH	Arcilla orgánica o limo orgánico	Arcilla orgánica o limo orgánico
PT	Turba	Turba (Pt)

Símbolos dobles

La D2487 le da a un suelo dos símbolos unidos por un guion en dos casos: un suelo grueso con 5 a 12 % de finos, y unos finos cuyos límites caen en la zona sombreada CL-ML de la carta de plasticidad.

Símbolo doble	Nombre de grupo	Nombre en la INV E-181
GW-GM	Grava bien gradada con limo	Grava bien gradada con finos limosos
GW-GC	Grava bien gradada con arcilla (o con arcilla limosa)	Grava bien gradada con finos arcillosos
GP-GM	Grava mal gradada con limo	Grava mal gradada con finos limosos
GP-GC	Grava mal gradada con arcilla (o con arcilla limosa)	Grava mal gradada con finos arcillosos
SW-SM	Arena bien gradada con limo	Arena bien gradada con finos limosos
SW-SC	Arena bien gradada con arcilla (o con arcilla limosa)	Arena bien gradada con finos arcillosos
SP-SM	Arena mal gradada con limo	Arena mal gradada con finos limosos
SP-SC	Arena mal gradada con arcilla (o con arcilla limosa)	Arena mal gradada con finos arcillosos
GC-GM	Grava limosa arcillosa (o limo-arcillosa)	Grava arcillo-limosa
SC-SM	Arena limosa arcillosa (o limo-arcillosa)	Arena arcillo-limosa
CL-ML	Arcilla limosa	Arcilla limosa

Con 5 a 12 % de finos que caen como CL-ML, el segundo símbolo es GC o SC, y el nombre dice “con arcilla limosa”. Con más del 12 % de esos finos, el símbolo es GC-GM o SC-SM.

Cuando los resultados dejan al suelo cerca del límite con otro grupo, la D2487 permite un símbolo de frontera: dos símbolos separados por una barra, como CL/CH. Es opcional, y el primer símbolo siempre es el que dan los criterios.

Nombres de grupo: “con arena”, “arenoso”, “con grava”

El símbolo solo no lo dice todo sobre un suelo, así que la D2487 completa el nombre de grupo con lo demás que contiene.

En un suelo grueso:

1. Una grava con 15 % de arena o más agrega “con arena” (grava mal gradada con arena, GP).
2. Una arena con 15 % de grava o más agrega “con grava” (arena arcillosa con grava, SC).
3. Si los finos son orgánicos, se agrega “con finos orgánicos”.

En un suelo fino, el modificador depende de cuánto queda retenido en el tamiz No. 200:

1. Menos del 15 % retenido: sin modificador (arcilla magra, CL).
2. De 15 a 29 % retenido: se agrega “con arena” o “con grava”, la que sea mayor; si son iguales, “con arena” (limo con grava, ML).
3. 30 % o más retenido: el nombre se vuelve “arenoso” o “gravoso”, según la que sea mayor; si son iguales, “arenoso”. Si la otra fracción gruesa llega al 15 %, se agrega al final (arcilla magra arenosa con grava, CL).

En cualquier suelo, si la muestra de campo tenía guijarros o cantos rodados, el nombre termina “con guijarros” o “con guijarros y cantos rodados”.

Carta de plasticidad

La carta de plasticidad, o carta de Casagrande, clasifica los suelos finos y los finos de los suelos gruesos. Grafica el índice de plasticidad contra el límite líquido:

$$IP = LL - LP$$

Donde:

• $IP$ = índice de plasticidad (%)
• $LL$ = límite líquido (%)
• $LP$ = límite plástico (%)

Los dos límites salen del ensayo de límites de Atterberg.

Cuatro líneas dividen la carta:

1. La línea A separa las arcillas (en ella o por encima) de los limos (por debajo). Es horizontal en $IP = 4$ hasta $LL = 25.5$, y de ahí en adelante sigue:

$$IP_A = 0.73\,(LL - 20)$$

2. La línea vertical en $LL = 50$ separa la baja plasticidad (L) de la alta (H). Un suelo con un LL de exactamente 50 es de alta plasticidad.
3. La zona sombreada CL-ML cubre $4 \le IP \le 7$ en la línea A o por encima. Un suelo que cae ahí es una arcilla limosa, CL-ML.
4. La línea U es el límite superior aproximado de los suelos naturales. Es vertical en $LL = 16$ hasta $IP = 7$, y de ahí en adelante sigue:

$$IP_U = 0.9\,(LL - 8)$$

Donde $IP_A$ e $IP_U$ son el índice de plasticidad sobre la línea A y sobre la línea U para un límite líquido dado (%).

La línea U no clasifica: un punto por encima de ella o a su izquierda es raro en un suelo natural, y conviene revisar los ensayos antes de clasificar. Un punto que cae justo en la línea A cuenta como arcilla. Por ejemplo, con $LL = 50$ la línea A está en $IP = 0.73 \times 30 = 21.9$ y la línea U en $IP = 0.9 \times 42 = 37.8$.

Coeficientes de uniformidad y curvatura

Un suelo grueso con 12 % de finos o menos se califica por su gradación con dos coeficientes que se leen en su curva granulométrica, la del análisis granulométrico por tamizado:

$$C_u = \frac{D_{60}}{D_{10}}$$ $$C_c = \frac{(D_{30})^2}{D_{10} \times D_{60}}$$

Donde:

• $C_u$ = coeficiente de uniformidad
• $C_c$ = coeficiente de curvatura (en Colombia también se le dice coeficiente de gradación, $C_g$)
• $D_{10}$, $D_{30}$, $D_{60}$ = diámetros de partícula para los que pasa el 10 %, el 30 % y el 60 % del suelo en la curva granulométrica acumulada (mm)

Un suelo es bien gradado cuando:

• Grava: $C_u \ge 4$ y $1 \le C_c \le 3$
• Arena: $C_u \ge 6$ y $1 \le C_c \le 3$

Si no cumple alguna de las dos condiciones, es mal gradado. Con 5 a 12 % de finos, puede que la curva no llegue al 10 % que pasa con los tamices; entonces $D_{10}$ se obtiene prolongando la curva.

Suelos orgánicos y turba

Un suelo fino es orgánico cuando tiene materia orgánica suficiente para cambiar sus propiedades. La D2487 lo comprueba con el límite líquido. Si el suelo es oscuro y huele a materia orgánica, se hace un segundo ensayo de límite líquido en una muestra secada al horno a 110 ± 5 °C hasta masa constante (por lo general, de un día para otro), y se compara con el límite líquido de la muestra que nunca se secó al horno:

$$\frac{LL_{\text{secado al horno}}}{LL_{\text{sin secar}}} < 0.75$$

Donde:

• $LL_{\text{secado al horno}}$ = límite líquido de la muestra secada al horno (%)
• $LL_{\text{sin secar}}$ = límite líquido de la muestra que no se secó al horno (%)

Si la relación es menor que 0,75, el suelo es orgánico: OL si $LL_{\text{sin secar}}$ es menor que 50, y OH si es 50 o más. Su nombre depende de la carta de plasticidad:

• OL: arcilla orgánica si $IP \ge 4$ y el punto cae en la línea A o por encima; limo orgánico si $IP < 4$ o el punto cae por debajo de la línea A.
• OH: arcilla orgánica si el punto cae en la línea A o por encima; limo orgánico si cae por debajo.

La turba (PT) se clasifica sin ensayos: es un suelo formado sobre todo por tejido vegetal en distintos grados de descomposición, de color café oscuro a negro, con olor a materia orgánica, consistencia esponjosa y una textura que va de fibrosa a amorfa.

Ensayos y equipo

Para clasificar un suelo con la D2487 necesitas:

• La distribución granulométrica del material que pasa el tamiz de 3 in, por tamizado (ASTM D6913). Da los porcentajes de grava, arena y finos, y la curva para $C_u$ y $C_c$. La granulometría por sedimentación no hace falta para clasificar el suelo.
• El límite líquido y el límite plástico del material que pasa el tamiz No. 40, con el ensayo de límites de Atterberg (ASTM D4318).
• Un segundo límite líquido en una muestra secada al horno, solo cuando el suelo puede ser orgánico.

Los ensayos que aplican dependen del contenido de finos que esperas:

Finos estimados	Qué se necesita
Menos del 5 %	Curva granulométrica de la fracción gruesa, para $C_u$ y $C_c$
Del 5 % al 15 %	Curva granulométrica, límite líquido e índice de plasticidad
15 % o más	Porcentajes de grava, arena y finos, límite líquido e índice de plasticidad

Para los suelos cohesivos que nunca se han secado y para los orgánicos, la D2487 prefiere la preparación por vía húmeda, en la que el suelo nunca se seca por debajo de su humedad natural antes de los límites, porque el secado puede cambiar los límites de estos suelos.

El equipo es el de cada ensayo, más:

• Una serie de tamices que incluya por lo menos los de 3 in, 3/4 in, No. 4, No. 10, No. 40 y No. 200, con otros según haga falta para definir la curva
• Un horno de secado que mantenga 110 ± 5 °C
• Una carta de plasticidad y una hoja para la curva granulométrica acumulada, para graficar los resultados

Procedimiento de clasificación (ASTM D2487)

1. Busca turba. Si la muestra es sobre todo tejido vegetal, oscura, esponjosa y con olor a materia orgánica, clasifícala como turba (PT) y termina ahí.
2. Retira los sobretamaños. Saca las partículas retenidas en el tamiz de 3 in (75 mm), y anota su porcentaje en masa seca y el tamaño máximo de partícula.
3. Haz los ensayos que apliquen (ver Ensayos y equipo).
4. Decide si el suelo es grueso o fino. Si el 50 % o más pasa el tamiz No. 200, es un suelo fino; si no, es un suelo grueso.
5. Clasifícalo con los criterios de abajo, para suelos gruesos o finos.
6. Completa el nombre de grupo con “con arena”, “arenoso”, “con grava” y lo demás, según las reglas de los nombres de grupo de arriba.

Material grueso

Primero se decide si el suelo es grava o arena. Lo que cuenta es la fracción gruesa, lo retenido en el tamiz No. 200, y no la muestra completa. Con los porcentajes que pasan los tamices No. 4 y No. 200:

$$\%G = 100 - P_4 \qquad \%S = P_4 - P_{200} \qquad \%F = P_{200}$$

Donde:

• $P_4$ = porcentaje de la muestra que pasa el tamiz No. 4 (%)
• $P_{200}$ = porcentaje de la muestra que pasa el tamiz No. 200 (%)
• $\%G$, $\%S$, $\%F$ = porcentajes de grava, arena y finos de la muestra (%)

Si más de la mitad de la fracción gruesa queda retenida en el tamiz No. 4 ($\%G > \%S$), el suelo es grava (G). Si el 50 % o más de la fracción gruesa pasa el tamiz No. 4 ($\%S \ge \%G$), es arena (S).

Después, el contenido de finos decide qué criterio aplica. En los árboles, “finos ML o MH” quiere decir que los finos caen por debajo de la línea A o tienen $IP < 4$, y “finos CL o CH”, que caen en la línea A o por encima con $IP > 7$.

Gravas (G)

Arenas (S)

Material fino

Un suelo fino se clasifica por su límite líquido, por el lugar donde cae su punto en la carta de plasticidad y por si es orgánico ($LL_{\text{secado al horno}}/LL_{\text{sin secar}} < 0.75$).

Límite líquido menor que 50

Límite líquido mayor o igual que 50

Ejemplo de clasificación SUCS

Un suelo tiene 62 % que pasa el tamiz No. 200 y 91 % que pasa el No. 4, un LL de 34, un IP de 12 y no tiene materia orgánica (el ejemplo de la calculadora).

1. Pasa el 62 % por el No. 200, que es 50 % o más: es un suelo fino.
2. $LL = 34 < 50$: baja plasticidad.
3. La línea A en $LL = 34$: $IP_A = 0.73\,(34 - 20) = 10.2$. El IP de 12 queda por encima y es mayor que 7, así que el símbolo de grupo es CL, arcilla magra. La línea U está en $0.9\,(34 - 8) = 23.4$, muy por encima del punto, así que los datos son razonables.
4. Retenido en el No. 200: $100 - 62 = 38\%$. Grava: $100 - 91 = 9\%$; arena: $91 - 62 = 29\%$. Con 30 % o más retenido y predominio de arena, el nombre lleva “arenosa”. La grava no llega al 15 %, así que no se agrega nada más.

El suelo es una arcilla magra arenosa (CL). La calculadora da el mismo nombre completo, y hace el paso 4 con los porcentajes que pasan los tamices No. 4 y No. 200.

Reporte

• Nombre y símbolo de grupo, por ejemplo “arcilla magra arenosa (CL)”
• Porcentajes de grava, arena y finos
• Límite líquido e índice de plasticidad
• $C_u$ y $C_c$, y la curva granulométrica, cuando se usaron para clasificar
• Porcentaje en masa seca de partículas mayores de 3 in y tamaño máximo de partícula
• El método de preparación (por vía húmeda o seca) y las normas de ensayo usadas
• En los suelos orgánicos, los límites líquidos antes y después del secado al horno

Errores comunes

• Decidir entre grava y arena con el porcentaje de toda la muestra que pasa el tamiz No. 4. La comparación se hace dentro de la fracción gruesa: grava contra arena, sin los finos.
• Tomar el 5 % o el 12 % de finos como suelo limpio o como suelo “con finos”. Los dos valores caen en el rango de 5 a 12 % y llevan símbolo doble.
• Llamar limo a un punto que cae en la línea A, o de baja plasticidad a un suelo con $LL = 50$. Los dos van al grupo más plástico: arcilla, y H.
• Hacer los límites de Atterberg con toda la muestra en vez de con el material que pasa el tamiz No. 40.
• Secar al horno un suelo que puede ser orgánico antes de su primer ensayo de límite líquido. La comprobación de suelo orgánico necesita el límite líquido de la muestra que nunca se secó al horno.
• Clasificar con un punto por encima de la línea U sin revisar antes el ensayo.

Referencias

• ASTM D2487-17(2025). Standard Practice for Classification of Soils for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System). ASTM International. https://store.astm.org/d2487-17r25.html
• INVIAS (2013). INV E-181-13, Sistema unificado de clasificación de suelos para propósitos de ingeniería. Normas de ensayo de materiales para carreteras, Sección 100. https://caminoscomunitarios.invias.gov.co/docs/caja-herramientas/anexos-modulo-tecnico/normas-ensayo/normas_ensayo_100.pdf
• Howard, A. K. (1988). Unified Soil Classification System: Test Procedures (Report GR-88-8), con el procedimiento USBR 5000. U.S. Bureau of Reclamation. https://www.usbr.gov/tsc/techreferences/research/GR8808.pdf
• Universidad del País Vasco (UPV/EHU). Diagrama de flujo del SUCS, OpenCourseWare. https://ocw.ehu.eus/file.php/84/tema-3/anexo-flujograma-sucs.pdf
• Casagrande, A. (1948). Classification and identification of soils. Transactions of the American Society of Civil Engineers, 113, 901.
• Germaine, J. T., & Germaine, A. V. (2009). Geotechnical laboratory measurements for engineers.