Instrumentos usados en el laboratorio de mecanica de suelos

En todas las especialidades de la ingeniería civil pero en particular en la mecánica de suelos, el ingeniero durante la etapa de diseño debe asegurarse de que el análisis de las propiedades del suelo está en relación con las correspondientes cimentaciones o estructura. Utilizando procedimientos que implican la extracción, el examen y el ensayo de muestras representativas el ingeniero puede calcular un modelo muy cercano a la situación real, todo esto es posible debido a la existencia de los distintos instrumentos usados para el análisis y estudios de los suelos en los diferentes laboratorios.

Si bien es importante tener una clasificación adecuada de suelos, es aún más importante la determinación del Análisis Granulométrico y Método Mecánico de Suelos, para poder manejar criterios adecuados de aceptación en el comportamiento de los suelos para los trabajos de ingeniería.

Objetivo: identificar y conocer los materiales de medición e instrumentos de laboratorio de suelos para comprender el procedimiento uso y manejo de los mismos.

Instrumentos de medición y equipos de laboratorio para el estudio de los suelos

• Balanzas: La elección de la balanza más adecuada dependerá de la práctica a desarrollar, sin embargo nuestro caso las más usadas serán las de triple brazo. Las balanzas son especialmente susceptibles a los daños, por este motivo se recomienda moverlas de un sitio a otro solo cuando sea necesario. No se debe colocar directamente sobre la superficie de pesaje, reactivos o sustancias que puedan deteriorar la calidad de la balanza, así como evitar al máximo la manipulación de muestras calientes, estas debe ventilarse o enfriarse antes del proceso de pesaje. Se debe procurar un movimiento suave de la balanza en vez de un golpe brusco cuando se inicia algún proceso de pesaje. Las balanzas de triple brazo deben bloquearse siempre al final de cada práctica.

En general siempre es aconsejable hacer una verificación de la lectura de cero antes de utilizar cualquier balanza, así como realizar toda una serie de pesadas siempre en la misma balanza. La manipulación de los contrapesos debe hacerse igualmente con especial cuidado, evitando golpearlos o dejarlos caer, nunca se debe retirar el material que esta dentro de ellos. La manipulación de las balanzas no representa riesgo alguno al operario, por el contrario, un inadecuado uso puede generar errores de gran importancia que afectan el resultado de la práctica.

• Hornos: Los hornos de secado deben fijarse a una temperatura entre 105°C y 110°C y sus termostatos no deben ser manipulados sin autorización del instructor pues toman un tiempo considerable en estabilizarlos y ajustarlos nuevamente a la temperatura requerida. En los trabajos de mecánica de suelos es esencial mantener esta temperatura en particular.

Las muestras horneadas deben ser removidas del horno por la persona encargada a más tardar 24 horas después de haberlas colocada allí, el instructor puede reservarse el derecho de desechar las muestras que hayan permanecido más tiempo en el horno. Debido a que comúnmente la temperatura del horno se mantendrá en los valores requeridos, será frecuente que en el momento de ubicar o retirar muestras de él, sus superficies estén a temperaturas superiores a las tolerables por el cuerpo humano (aproximadamente 40°C) y que ante un descuido o manipulación inadecuada pueda generarse una incómoda quemadura, es conveniente seguir las siguientes recomendaciones:

• En el momento de abrir el horno, se debe sujetar, tirar la perilla y abatir con suavidad la puerta, procurando que el rostro no quede frente al espacio interior del horno; en el momento de abrirlo, la cara y el cuerpo debe estar frente a la parte exterior de la puerta, de esta manera si hay escape de calor, la puerta actuará como una barrera de protección.

• Las muestras deben ser llevadas al horno en recipientes adecuados resistentes al calor y previamente marcados, estos recipientes deben tener capacidad suficiente para almacenar lo que se va a secar.

• Cuando se ubique muestras dentro del horno, se debe procurar hacerlo de manera tal que evite el contacto directo de las manos o antebrazos con las paredes, parrillas o parte interior de la puerta del horno.

• En el momento de retirar las muestras del horno, estas siempre debe sujetarse con alguna pinza, paño seco o guante aislante, extraerlas de la parte interior del horno con suavidad y ubicarlas sobre una superficie fría o preferiblemente dentro de un desecador para facilitar su enfriamiento. Las muestras deben ser enfriadas antes de proceder a su pesaje.

• En el caso de necesitar retirar varias muestras, se debe retirar una por una. • Por ningún motivo se debe tocar la parte interior del horno o las muestras que están dentro, directamente con las manos sin la protección adecuada.

• No ubicar dentro del horno: vidrio no refractario, elementos de plástico o sustancias combustibles. Si hay duda con el almacenamiento de algún material, consultar antes de ubicarlo dentro.

• Desecadores: Son recipientes utilizados para retirar la humedad de los distintos materiales colocados en ellos o para facilitar su enfriamiento sin absorción de humedad.

Tenga en cuenta que están fabricados con vidrio no refractario ni templado y contienen cantidades variables de sílica gel, debe tener en cuenta las siguientes precauciones al manipularlo:

• Para abrirlo debe equiparar presiones efectuando apertura de la válvula, posteriormente sujete la tapa de la perilla y deslícela suavemente controlando el movimiento del cuerpo del desecador con la otra mano.

• Evite al máximo efectuar movimientos bruscos o fuertes o tratar de levantar la tapa de manera perpendicular a la superficie de apoyo.

• Deposite con cuidado la tapa apoyada en la perilla, con el borde interno hacia arriba sobre el paño que se encuentra al lado del desecador.

• Ubique en el recipiente el material a desecar o enfriar y tápelo deslizando la tapa de igual manera como la retiró y cierre la válvula.

• El tiempo de almacenamiento es variable: depende del propósito del desecado y propiedades físicas del materia.

• Por ningún motivo ingiera la sílica gel.

• Tenga en cuenta que el cambio de color de la sílica depende del estado de hidratación por lo tanto debe preferirse colocar el material a trabajar en el de tono azulado.

• No vierta líquido directamente sobre la sílica gel. Insumos: Incluye elementos de medición, preparación y almacenamiento de muestras; en casos muy especiales en las prácticas de suelos, estos incluirán reactivos o sustancias químicas. La manipulación de estos materiales debe realizarse con cuidado para evitar deterioro de ellos o que cualquier daño en ellos represente riesgo para quien lo manipula.

• Ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material. Se suele usar en materiales frágiles. La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es mayor o igual que en tracción. Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal.

Está compuesta por un equipo principal, una fuente hidráulica, un controlador y un sistema de control computarizado. Además, ha sido especialmente diseñada para realizar pruebas o ensayos de compresión de concreto.

Esta máquina para ensayos de compresión se caracteriza por sus funciones de carga automática a velocidad constante, visualización de los valores de fuerza a través de su pantalla digital, procesamiento automático de los datos e impresión del reporte y la curva del ensayo.

• Las cortadoras para suelo (también llamadas cortadoras de pavimento o cortadoras de juntas) son ampliamente utilizadas para el corte de asfalto, pavimentación de carreteras, hormigón, hormigón y para la creación de juntas de dilatación en superficies continuas.

Las diferentes cortadoras para suelo difieran del diámetro máximo del disco diamantado que se puede aplicar y del motor que se desea montar.

• El cono de Abrams es el ensayo que se realiza al hormigón en su estado fresco, para medir su consistencia ("fluidez" del hormigón). El ensayo consiste en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con 25 golpes de varilla – pisón y, luego de retirar el molde, medir el asentamiento que experimenta la masa de hormigón colocada en su interior. Esta medición se complementa con la observación de la forma de derrumbamiento del cono de hormigón mediante golpes laterales con la varilla – pisón.

Procedimiento:

• 1. Llenado: La cantidad de hormigón necesaria para efectuar este ensayo no será inferior a 8 litros.

• Se coloca el molde sobre la plancha de apoyo horizontal, ambos limpios y humedecidos solo con agua. No se permite emplear aceite ni grasa.

• El operador se sitúa sobre las pisaderas evitando el movimiento del molde durante el llenado.

• Se llena el molde en tres capas y se apisona cada capa con 25 golpes de la varilla-pisón distribuidas uniformemente.

La capa inferior se llena hasta aproximadamente 1/3 del volumen total y la capa media hasta aproximadamente 2/3 del volumen total del cono, es importante recalcar que no se debe llenar por alturas, sino por volúmenes.

• 2. Apisonado: Al apisonar la capa inferior se darán los primeros golpes con la varilla-pisón ligeramente inclinada alrededor del perímetro. Al apisonar la capa media y superior se darán los golpes de modo que la varilla-pisón hasta la capa subyacente. Durante el apisonado de la última capa se deberá mantener permanentemente un exceso de hormigón sobre el borde superior del molde, puesto que los golpes de la varilla normalizada producirán una disminución del volumen por compactación.

• Se enrasa la superficie de la capa superior y se limpia el hormigón derramado en la zona adyacente al molde.

• Inmediatamente después de terminado el llenado, enrase y limpieza se carga el molde con las manos, sujetándolo por las asas y dejando las pisaderas libres y se levanta en dirección vertical sin perturbar el hormigón en un tiempo de 5 +/- 2 segundos.

• Toda la operación de llenado y levantamiento del molde no debe demorar más de 2.5 minutos. Durante un día

• 3. Medición del asentamiento: Una vez levantado el molde la disminución de altura del hormigón moldeado respecto al molde, aproximando a 5 cm. La medición se hace en el eje central del molde en su posición original. De esta manera, la medida del asiento permite determinar principalmente la fluidez y la forma de derrumbamiento para apreciar la consistencia del hormigón.

• El tensiómetro es un aparato que responde a los cambios en la tensión del agua en el suelo (es decir determina los cambios en el contenido de humedad del suelo). Como el agua del suelo se agota por acción de las raíces o es renovada mediante el agua lluvia o los sistemas de riego, las lecturas sobre el tensiómetro indicarán los cambios que se sucedan.

Principio de funcionamiento La tensión de agua del suelo es un indicador del estado de humedad del suelo, y se basa en las características termodinámicas del agua. El principio de funcionamiento del tensiómetro, está relacionado con la fuerza de succión que presenta el suelo por el agua y esto ha hecho que este equipo sea ampliamente usado para medir el potencial mátrico del suelo.

Comprenden tres componentes principales:

• El cuerpo del tensiómetro, lleno de agua libre de aire y cerrado herméticamente a la entrada de aire desde el exterior.

• Una cápsula porosa de cerámica al extremo inferior del instrumento, que es la que se empotra en el suelo, y a través de la cual el agua puede entrar al sistema o salir del mismo cuando es ejercida sobre la misma una succión determinada. La cápsula de cerámica tiene una propiedad importante: cuando está humedad impide la entrada de agua al sistema.

• Un instrumento de medida de la tensión del agua, la cual puede hacerse según dos métodos: Por cambios en la altura del mercurio en un tubo capilar (manómetro mercurial) – Utilizando un reloj de vacío (vacuómetro).

En sintesís, un tensiómetro consiste de una cápsula de cerámica porosa, con un tubo conector hermético que lleva al instrumento de medición de presión que es generalmente un medidor de vacío o un manómetro. El tubo que conecta la cápsula de cerámica con el medidor está lleno de agua. La cápsula de cerámica debe estar saturada y hacer un buen contacto con el suelo en el cual se pretende medir la humedad.

• Calcímetro una medición precisa del contenido de carbonato de suelo para determinar su fertilidad. Es Un método sencillo y rápido para determinar el contenido de carbonato.

Ventajas

• Un sistema muy estable y a prueba de gas

• Diseño compacto y ergonómico

• Las piezas de vidrio menos vulnerables

• No se horno de secado requerido o cualquier otro producto químico

• No hay largos períodos de espera para los resultados

• El equipo es fácil de controlar, moverse por el laboratorio y para ajustar

• Cumple con las normas NEN 5757 y DIN 19682 19684 una.

Desventajas

• Las mediciones deben realizarse donde no hay diferencias de temperatura de más a 4 ° C

• Los reactivos deben cumplir con las normas para el análisis

• Otros gases pueden ser liberados, que tendrá que ser purificado antes de determinar el

• CO2

Accesorios

• 250 ml matraz de Erlenmeyer

• 100 x tubos de ensayo conjunto.

Presupuesto

• Muestras: 5

• Precisión de lectura: 1 g / kg

• Precisión de medida: 0 – > 200 g / k

• Aparato de pipeta: un método simple de la determinación de las fracciones de partículas más pequeñas que 38 micras en el suelo. Para determinar el tamaño de las partículas del suelo.

Ventajas

• Cumple con la norma NEN 5753 e ISO / DIS 11277

• Altura de trabajo ergonómica

• Sin vibraciones

• Fabricado con plástico resistente

• Una gran profundidad de inserción de 340 mm • Disponible como una mesa o modelo montado en la pared.

Accesorios

• Para el procesamiento de la muestra antes de la prueba pipeta una tamizadora electromagnética. Presupuesto

• Número de muestras: 7

• ca de 340 mm de profundidad total de inserción

• Rango de medición < 38 micras

• Fuente de alimentación: 230 V – 50/60 Hz

• Dimensiones exteriores de tanque de vidrio: 94x30x45 cm, contenidos alrededor de 110 l

• Globo pipeta con 3 válvulas de bola, contenido 50 ml

• Cilindro de sedimentación 1000 cc • Tapón de caucho 56 a la diámetro 65 mm, altura 45 mm

• aparato de tamizado se utiliza para determinar la resistencia de la estructura del suelo contra fuerzas destructivas mecánicos o fisicoquímicas. determina la estabilidad de un suelo y susceptibilidad de erosión.

Ventajas

• Facilidad de operación

• No se despojó de muestras y resultados

• Los componentes mecánicos y electrónicos están integrados por la seguridad

• El motor eléctrico es un motor de corriente continua de 12/24 voltios con adaptador externo , por lo que es muy seguro en mojado

 Condiciones

• Adaptador universal de todo el mundo completo con tapones intercambiables de red para su uso en Reino Unido, Europa , EE.UU. , Japón y Australia

• Latas de tamices opcionales con diferentes mallas de tamaño están disponibles.

• Accesorios

• Para pesar la muestra un saldo de bolsillo 320 gramos electrónica, la precisión de 0,1 gramos.

Presupuesto

• Agitador

• 8 tamiz de acero inoxidable

• 100 – 240 adaptador de VAc

• latas de tamices ( 39x39mm )

• 0.250mm abertura del tamiz

• La superficie del tamiz de 10.2cm2

• tamices cabo granos de 1 a 2 mm.

• Infiltrómetro doble anillo es para el determinación de la tasa de infiltración de agua en el suelo. Para establecer la eficiencia de riego y drenaje.

Ventajas

• Ideal para la medición de la infiltración de tierra vegetal

• Perfecto para el consejo riego por inundación / surco

• anillos triples para una media representativa

• anillos de acero inoxidable durará para siempre

• Ayuda a mejorar el rendimiento de los cultivos y minimiza la erosión. Presupuesto

• anillos de infiltración Conjuntos : 28cm , 30cm , 32cm 53cm , 55cm , 57cm

Accesorios

• La placa principal para su martilleo en los anillos de infiltración

• La medición de puente para el medidor de anillo infiltro

• Flotador con varilla de medición

• Extraer el gancho

• cronómetro , digital, rango de medición de 10 horas

• Martillo de acero con cabeza de nylon, impacto 2kg diseño amortiguador.

• Caja de arena para la determinación de pf: utilizada para la investigación de la cantidad de agua disponible en el suelo para las plantas y los árboles. Para establecer las características de humedad del suelo de 0 a pF pF 4.2

Ventajas

• El sistema completo consta de 3 elementos que van a determinar la curva pF pF de 0 a 4,2 pF.

• Los elementos del conjunto disponible de forma individual

• Utiliza muestras inalteradas 53 o 60 mm (muestras alteradas – conjunto de membrana)

• Hasta 40 muestras permite una investigación completa y efectiva de promedio

• puede ser utilizado ampliamente durante varios años

• Fácil de instalar con notas detalladas de usuario.

Desventajas

• Necesita ser montada en una mesa de nivel, aislado de vibraciones

• En función de equipo adicional elegido podría ser necesaria como un equilibrio del conjunto,

• Horno de secado, kit de anillo de muestreo de suelos, anillos de muestras de suelo y las cajas de muestras de suelo de aluminio.

Presupuesto

• Juego completo para la determinación pf pf 0 – 4.2 contiene: caja de arena (pF 0 – 2,0 pF);

• caja de arena de caolín (pF 2,0 – 2,7 pF); aparato de membrana (pF 3,0 – 4,2 pF); muestra de suelo

• kit de anillo; casos con anillos de muestras de suelo y cajas de muestras de suelo de aluminio.

• Ajuste para la determinación pf pf 0 – 2,0 pF contiene: caja de arena; nivelación de succión de pie;

• botella de suministro de agua con el soporte; tela de filtro (140 a 150 micras); contenedores de sintético

• arena.

• Permeámetro Para medir la permeabilidad saturada (horizontal o vertical) de anillos de muestra de suelos inalterados.

Ventajas

• Proporciona información precisa sobre la presencia de capas de suelo alterado, lo que podría

• Evitar una salida rápida de precipitación

• Establece la correlación entre la permeabilidad y otras propiedades del suelo, tales como porosidad, composición granular etc.

• Da la permeabilidad vertical y horizontal

• Puede ser suministrado durante 5 a 25 anillos de la muestra de suelo

• Se dispone de un sistema abierto o cerrado.

Accesorios

• El filtro de sistema cerrado

• bureta de vidrio con grifo de cierre (1-40ml graduación, longitud 49 cm o 51.5cm)

• sifón de plástico

• soporte del anillo de los anillos de muestra de suelo – 53 y 60 mm

• Disco de doble tamiz para los anillos de muestras de suelo

• El paño de filtro 140 – de 150 micras, tenue. 90 x 135 cm.

Presupuesto

• Sistema abierto o cerrado

• Adecuado para 5, 10 o 25 muestras de suelo

• Adecuado para los anillos de muestras de suelo de diámetro 53 mm y 60 mm.

Conclusión

En el desarrollo de un estudio geotécnico en cualquiera de sus aplicaciones, (estabilidad de taludes, fundaciones, vías, presas etc.), una de las primeras actividades y más importantes, es la clasificación de los materiales presentes en el suelo, estableciendo sus características físicas y mecánicas como norma general, y en algunos casos es necesario establecer características químicas para estudios más complejos y con factores a evaluar.

Recomendaciones

El manejo y uso de instrumentos es responsabilidad del grupo de involucrados en las prácticas y el adecuado uso facilita el beneficio de todos y evita, en muchos casos, accidentes dentro del laboratorio. Equipos: Los equipos usados en las prácticas de suelos son costosos y esto se puede apreciar con propiedad al observar una lista de precios actualizada de cualquier proveedor; El manejo de los equipos debe ser cuidadoso pues son muy sensibles y cualquier pequeño daño en ellos puede causar serios errores en la ejecución de las prácticas.

Autor:

Hidalgo Hairis

Morillo Yosannis

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LA FUERZA ARMADA

NUCLEO: TUCUPITA ESTADO DELTA AMACURO

FEBRERO-2016