Informe N°2 Contenido DE Humedad PDF

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NOMBRE DE LA PRÁCTICA: CONTENIDO DE HÚMEDAD ESTUDIANTE: JORGE LUIS ALARCON PERALTA ASIGNATURA: CIV – 341 LABORATORIO DE SUELOS GRUPO: 7 DOCENTE: ING. ARCE AVENDAÑO JOSÉ RICARDO FECHA DE REALIZACIÓN:29/05/20 FECHA DE ENTREGA:05/06/20

1. ANTECEDENTES

En los proyectos de ingeniería, se necesita tener una información veraz de las propiedades físicomecánico de los suelos donde se pretende cimentar la obra. Por lo que se deberá hacerse un plan de exploración y muestreo en el área donde se desea realizar el proyecto, con el objetivo de poder obtener muestras de suelo representativas a la que se le realizaran en el laboratorio ensayes básicos de la clasificación, densidad, contenido de humedad, etc. Las cuales cumplan con las condiciones y especificaciones del proyecto dado. La importancia del contenido de agua de un suelo representa junto con la cantidad de aire una de las características más importantes para explicar cómo el comportamiento de este (especialmente aquellos de textura más fina) como por ejemplo cambio de volumen, cohesión, estabilidad mecánica. Por lo que el contenido de agua de un suelo se usa en casi todas las ecuaciones que expresan las relaciones de fase entre aire, agua y sólidos, en un volumen dado de suelo. Este informe tiene como finalidad determinar el contenido de humedad de las muestras de los estratos obtenidos en campo, en general todo el proceso y los datos registrados en la práctica se encuentran plasmado en las tablas que se presentan hojas más abajo, dichos datos son procesados aplicando las fórmulas correspondientes aprendidas en la clase de laboratorio. El proceso de la obtención del contenido de humedad de una muestra se hace en laboratorios, por medio de varios métodos, como por ejemplo el método del horno en el cual el equipo de trabajo consiste en un horno donde la temperatura pueda ser controlable; una vez tomada la muestra del sólido en estado natural se introduce al horno y se calienta a una temperatura de 110 ± 5°C, para producir la evaporación del agua y su escape a través de ventanillas. Al realizar este tipo de ensayo nos permite conocer y verificar la calidad de suelo, conocer los diferentes estratos del suelo de cada zona, región, ciudad.

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2. OBJETIVO  OBJETIVO GENERAL  Determinar el porcentaje de contenido de humedad, de muestras de suelos (grava y arena limosa o arcillosa). Tanto de muestras alteradas e inalteradas, utilizando varios métodos actualmente vigentes.  OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Determinar la cantidad de agua de suelo, y cuantificar en porcentajes con el mínimo error, sus equivalencias.  Aplicar los diferentes métodos, estandarizados y no estandarizados, para el cálculo del contenido de humedad de suelos.  Calcular los factores de corrección en la práctica.  Distinguir el método más preciso para determinar el contenido de humedad de una muestra de suelo.  Observar que los suelos pueden llegar a contener un contenido de agua que es relativamente mayor a lo que uno puede llegar a predecir sin un criterio de análisis.  Verificar que se puede obtener diferentes resultados del porcentaje de contenido de humedad dependiendo cual haya sido el método empleado para su determinación.

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3.APLICACION Y METOLOGÍA El contenido de agua del suelo se define como la relación, expresada en porcentaje, entre la masa de agua que llena los poros o “agua libre”, en una masa de suelo, y la masa de las partículas sólidas del suelo. Matemáticamente se expresa así:

Dónde:

W: humedad.

Expresión expresada en porcentaje, donde:

Wh: peso de muestra húmeda. W=Contenido de agua %. Ws: peso de muestra seca.

W1=Peso del recipiente y del espécimen húmedo, gr. W2= Peso del recipiente y del espécimen seco, gr. Wc= Peso del recipiente, gr. Ww=Peso del agua, gr. Ws=Peso de las partículas sólidas, gr.

Estimación del Contenido de humedad % del suelo.Para la estimación del contenido de humedad % del suelo se utiliza métodos de laboratorio y métodos de campo. Los métodos de laboratorio se caracterizan por que determinan directamente la humedad del suelo. Para este informe utilizamos métodos estandarizados y no estandarizados.  Métodos estandarizados: a) Método de horno Se toma una muestra representativa de suelo, de acuerdo al tamaño máximo de las partículas, se coloca la muestra húmeda en un recipiente previamente tarado (Wr), para proceder a pesar la muestra húmeda más el recipiente, obteniendo Wh. Luego se coloca el conjunto dentro del horno (Fig. 4) durante 24 horas, a una temperatura de 110º ± 5º C. Transcurrido dicho tiempo, se determina el peso del recipiente con la muestra seca (Ws).

Horno del laboratorio de suelos

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b) Método Speedy Consiste en mezclar una muestra de suelo previamente pesada con carburo de calcio molido en el interior de una cámara de acero hermética (Fig. 5), la cual posee en su base un manómetro que registra la presión originada por el gas acetileno, entregando indirectamente la humedad del suelo referida al peso húmedo de la muestra. La limitante es que este método entrega resultados falsos en suelos plásticos y además la muestra empleada es de tamaño muy reducida.

Speedy moderno con sus respectivas partes y estuche.

 Métodos no estandarizados: I. Método de hornalla Se toma una muestra representativa de suelo, de acuerdo al tamaño máximo de las partículas. Luego se coloca la muestra en un recipiente previamente pesado, para proceder a pesar la muestra húmeda más el recipiente, obteniendo (Peso del suelo húmedo más tara Wsh + WT). Después se coloca el plato sobre un calentador de laboratorio o una hornilla en un lapso de 30 mín., para finalmente pesarlas en seco. Método de Hornalla.

II.

Método de alcohol

Se toma una muestra representativa de suelo, de acuerdo al tamaño máximo de las partículas. Luego se coloca la muestra húmeda en un recipiente previamente pesado, para proceder a pesar la muestra húmeda más el recipiente, obteniendo (Peso del suelo húmedo más tara Wsh + WT)

Agregar alcohol blanco en una cantidad necesaria para saturar completamente el suelo, luego proceder a prender el fuego hasta que el alcohol termine de combustionarse, por

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lo menos repetir dos veces esta prueba. Y finalmente pesar el suelo seco más cápsula para registrarlo.

DETERMINCION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD NORMA AASTHO T 265-93 ASTM D 2216 Realizamos la práctica de contenido de humedad del suelo con los métodos estandarizados y los no estandarizados, tomando en cuenta las distintas recomendaciones para tener una muestra representativa de nuestro suelo, como tambien las precausiones que se debe de tener en el laboratorio al momento de realizar la práctica. A continuación se describe detalladamente como se produjo a realizar cada uno de estos métodos en el laboratorio de suelos de la UAJMS. MATERIALES UTILIZADOS:             

Recipientes para humedad (taras de lata con tapa) Platos de lata Balanza de precisión de 0,01 gr. Horno con regulador de temperatura(105 a 110°C) Calentador eléctrico. Alcohol blanco puro. Espátula. Fósforos. Trapos. Cronómetro. Humedometro Speedy Balines de acero Carburo técnico (Speedy)

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METODOS ESTANDARIZADOS: Para este método se debera tomar en cuenta los siguientes factores previos a iniciar la practica  Recipientes para humedad (taras de lata con tapa) Hechos de material resistente a la corrosión y nos sujetos al cambio de masa y desintegración por el repetido calentamiento y enfriamiento, tendrán tapas ajustadas para prevenir la perdida de humedad de las muestras antes de la determinación de la masa inicial y prevenir la absorción de la humedad de la atmosfera después del secado y antes de la determinación de la masa final  Balanza de precisión de 0,01 gr. Tendrá la capacidad suficiente, será legible al 0.1% de la masa muestra de acuerdo a los requisitos de la norma AASTHO M2 31  Horno con regulador de temperatura(105 a 110°C) Termostáticamente controlado capaz de mantener constante una temperatura de 105 a 110 °C.  Método del horno

Se utilizan cinco taras de lata para depositar el suelo coluvial, primero pesamos cada una de las taras vacías es decir sin el suelo y registrar los datos.

A continuación se introdujo nuestra muestra de suelo coluvial a las cinco taras , de la muestra mayor que es la que estuvo en una bolsa, a una cantidad adecuada en cada una de las cinco taras, (Entre 100 a 80 gr)

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Nuevamente se pesa cada una de las taras con el suelo coluvial dentro y se toma el respectivo registro de datos.

Se procede a llevar las cinco taras al horno a una temperatura de 105 a 110 °C hasta obtener una masa constante lo cual tomara un lapso de 15 a 16 hrs. también cabe decir que son de la muestra de la bolsa de nuestro suelo coluvial, donde pudo tener una pérdida de humedad por estar en contacto con la intemperie.

Realizamos el mismo procedimiento para tres taras adicionales, pero estas son llenadas con la muestra del suelo coluvial que tenemos en un taper donde nos indica, que se pudo haber conservado un poco más la humedad a comparación de las anteriores cinco taras que se hicieron con la muestra que estuvo en una bolsa donde pudo haber tenido más perdida de humedad que la muestra del taper.

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 Método Speedy Para este método se deben seguir los siguientes pasos :  Pesar en la balanza acondicionada del mismo equipo, el material necesario para equilibrar el nivel de la misma

 Introducir el material adentro del recipiente del Speedy. Se debe tomar en cuenta el tipo de muestra de suelo antes de la introducción del material para evitar daños en el equipo. 1. Muestra arcillosa, con presencia de terrones, se debe introducir también dos bolas de acero para la desintegración toral, y ocacionar una mejor reacción entre el carburo y la humedad del suelo 2. Muestra granular, no es necesario el accionar de las bolas de acero  Introducir carburo técnico, en polvo, inmediatamente volvar la tapa sobre el recipiente para cerrar herméticamente la misma. La tapa con el carburo se debe ajustar al Speedy, verificando que el mismo quede asegurado para no ocasionar perdidas.

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 Agitado de el equipo Speedy, con movimiento verticales y horizontales, comprobando que la aguja del medidor o manometro, comience a subir indicando que existe una reacción de la humedad con el carburo, la agitación debe detenerse cuando la aguja no muestre ningún movimiento y el valor indicado debe ser constante.  La lectura constante, se debe tener una lectura constante de la guja del manometro, debe registrarse como el contenido de humedad en porcentaje

Importante, aflojar la tapa del Speedy, para la evacuación del material, luego limpiar con cuidado con un cepillo seco, (Nunca humedezca el interior del Speddy). MÉTODOS NO ESTANDARIZADOS:  Método de hornalla: 

Se toma una muestra representativa de suelo, de acuerdo al tamaño máximo de las partículas.



Luego se coloca la muestra húmeda en un recipiente previamente pesado, para proceder a pesar la muestra húmeda mas el recipiente, obteniendo (pero del suelo húmedo mas peso de recipiente)

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

Se coloca el plato sobre un calentador de laboratorio o una hornalla de llama abierta en un lapso mínimo de 30 minutos



Se espera que se sobrecaliente, se estima que el material estará seco cuando se instala un vidrio de reloj sobre la capsula y este no forma vapor de humedad, su no se cuenta con el vidrio esperar los treinta minutos mas.



Luego se procede al peso de la muestra seca mas plato o recipiente

 Método del alcohol: 

Se toma una muestra representativa de suelo, de acuerdo al tamaño máximo de las partículas



Luego se coloca la muestra humeda en un recipiente previamente pesado, para proceder a pesar la muestra humeda mas el recipiente, obteniendo (peso del suelo húmedo mas peso de recipiente).

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

Agregar alcohol blanco en una cantidad necesaria para saturar completamente el suelo, luego prender fuego hasta que el alcohol termine de combustionarse, por lo menos repetir dos veces esta prueba para no tener un margen grande de errores ala hora de realizar cálculos.



Una vez que se haya cocido bien la muestra representativa es importante estar seguros de que ya no existe alcohol en los platos. Estando seguros de que ya no existe alcohol en los platos se vuelve a introducir alcohol a los tres platos y se vuelve a repetir el proceso, se mueve con una espátula o alambre, hasta que este cocido el material. Una vez obtenido nuevamente el suelo seco se pasa a pesar este.

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4.CALCULOS Y GRAFICOS Datos de la pratica Metodo estandar para la muestra N°1 método del horno A metodo natural Cápsula 1 Peso de suelo humedo + Cápsula (gr) 60.00 58.00 Peso de suelo seco + Capsula (gr) 20.40 peso de Cáspula (gr)

2 55.00 53.20 20.70

3 55.10 53.40 21.10

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 𝑃1 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 + 𝐶á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) − 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙 P1 = 60 – 20.40 = 39.60 gr Peso de suelo seco P2 = (peso de suelo seco + capsula) – peso de capsula P2 = 58 – 20.40 = 37.60 gr Peso del agua W w = P1 – P2 = 39.60-37.60 = 2 gr Peso del suelo seco Wss = P2 = 37.60 gr 𝑊

Contenido de humedad %WA = 𝑊 𝑊 ∗ 100% = 𝑆𝑆

39 .60−37.60 37.60

∗ 100% = 5.32%

método Speedy B metodo natural Cápsula 1 contenido de humedad % W 5.32

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Contenido de humedad %WB = 5.32%

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Metodo no estandar para la muestra N°1 método del alcohol C metodo natural Cápsula 1 Peso de suelo humedo + Cápsula (gr) 70.7 Peso de suelo seco + Capsula (gr) 69.8 22.8 peso de Cáspula (gr)

2 30.6 30.49 21.9

3 70.65 70.15 23.40

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 𝑃1 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 + 𝐶á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) − 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙 P1 = 70.7 – 22.8 = 47.9 gr Peso de suelo seco P2 = (peso de suelo seco + capsula) – peso de capsula P2 = 69.8 – 22.8 = 47 gr Peso del agua W w = P1 – P2 = 47.9 - 47 = 0.9 gr Peso del suelo seco Wss = P2 = 47 gr 𝑊

Contenido de humedad %WC = 𝑊 𝑊 ∗ 100% = 𝑆𝑆

47.9−47 47

∗ 100% = 1.91%

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método de la hornalla D metodo natural Cápsula 1 Peso de suelo humedo + Cápsula (gr) 80.00 Peso de suelo seco + Capsula (gr) 73.20 23.60 peso de Cáspula (gr)

2 78.30 70.10 19.70

3 78.50 70.80 22.80

𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 𝑃1 = (𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 ℎú𝑚𝑒𝑑𝑜 + 𝐶á𝑝𝑠𝑢𝑙𝑎) − 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑎𝑝𝑠𝑢𝑙 P1 = 80 – 23.60 = 56.4 gr Peso de suelo seco P2 = (peso de suelo seco + capsula) – peso de capsula P2 = 73.2 – 23.60= 49.6 gr Peso del agua W w = P1 – P2 = 56.4 – 49.6 = 6.8 gr Peso del suelo seco Wss = P2 = 49.6 gr 𝑊

Contenido de humedad %WC = 𝑊 𝑊 ∗ 100% = 𝑆𝑆

56 .4−49.6 49.6

∗ 100% = 13.71%

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El resto de los calculos los realizamos de manera directa mediante excel Metodo estandar datos de muestras método del horno A metodo natural Cápsula 1 Peso de suelo humedo + Cápsula (gr) 60.00 Peso de suelo seco + Capsula (gr) 58.00 20.40 peso de Cáspula (gr)

2 55.00 53.20 20.70

3 55.10 53.40 21.10

2

3

2 30.6 30.49 21.9

3 70.65 70.15 23.40

2 78.30 70.10 19.70

3 78.50 70.80 22.80

método Speedy B metodo natural Cápsula 1 5.32 contenido de humedad % W

Metodo no estandar datos de muestras método del alcohol C metodo natural Cápsula 1 70.7 Peso de suelo humedo + Cápsula (gr) 69.8 Peso de suelo seco + Capsula (gr) 22.8 peso de Cáspula (gr) método de la hornalla D metodo natural Cápsula 1 Peso de suelo humedo + Cápsula (gr) 80.00 Peso de suelo seco + Capsula (gr) 73.20 23.60 peso de Cáspula (gr)

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Resultados

metodo a usar Peso de suelo humedo P1 (gr) Peso de suelo seco P2 (gr) Peso de agua Ww (gr) peso del suelo seco Wss (gr) contenido de humedad %W Promedio de contenido de humedad

39.60 37.60 2.00 37.60 5.32%

METODO ESTANDAR A B 34.30 34.0 32.50 32.30 1.80 1.70 32.50 32.30 5.54% 5.26% 5.32% 5.37% 5.32%

METODO NO ESTANDAR 47.9 8.70 47.3 47.0 8.59 46.8 0.9 0.1 0.5 47.0 8.59 46.8 1.91% 1.28% 1.07% 1.42%

56.40 58.60 55.70 49.60 50.40 48.00 6.80 8.20 7.70 49.60 50.40 48.00 13.7% 16.3% 16.04% 15.34%

determinacion de factores de correcion factor de correcion 1 FC1 0.05% factor de correcion 2 FC2 3.95% factor de correcion 3 FC 3 9.97%

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5.CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES  Se determianron los porcentajes de contenido de humedad para los diferentes tipos de metodos (horno,speedy,hornalla,alcohol) con éxito para las primeras muestras tomadas ya que todas ellas cuentas con todos los datos necesarios para los calculos a realizar.  Se obtuvieron resultados optimos para el calculo de contenido de humedad en los metodos estandarizados y no estandarizados presentando un contenido de humedad considerable en las muestras N°3  Se pudo determinar los factores de correcion de errores de manera optima con todos los diferentes metodos aplicados para las distintas muestras tomadas en laboratorio en los cuales podemos destacar el factor de correcion 1(FC1) el cual tiene un valor mino casi cero por lo tanto los metodos de horno y Speedy son lo mas aplicables para el calculo de contenido de humedad.  Con los calculos obtenidos se puede llegar a la decisión de distinguir, como los metodos mas precisos al metodo Speedy y al metodo de horno por lo tanto los metodos estandarizados , debido a que presentan un factor de correcion minimo casi cero por lo tanto estos metodos son los mas aplicables ala hora de determinar el contenido de humedad de suelos  Se observa en los calculos que los valores del peso del agua en las muestras son mas considerables de lo esperado ya que en este informe se hizo el debido analisis del calculo para determinar estos valores, los cuales son mucho mayores a los que se predijo a primera impresión observando las muestras (que parecian relativamente secas en su humedad ambiente)  Se puede distinguir en las diferentes tablas de resultados que los valores de contenido de humedad varian con cada metodo, esto es debido a muchos factores, ya que cada metodo conlleva una manipulacion de diferentes equipos y materiales por lo que en la manipulacion de estos se puede cometer errores y estos se ven reflejados en los calculos .

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RECOMENDACIONES  Usar el equipo adecuado para la seguridad cuando se trabaja con fuego y altas temperaturas.  Es importante no distraerse y tener cuidado al momento de utilizar materiales inflamables, para evitar accidentes.  Es recomendado realizar la práctica en un ambiente cerrado ya que la humedad atmosférica afectaría al suelo y este podría obtener o incrementar su humedad o al contrario podría ir secándose y por consecuencia también afectaría los resultados que podamos obtener.  Pesar los recipientes tanto del suelo húmedo como con el suelo después del secado de forma efectiva colocando la muestra en el centro de la balanza de precisión. Ya que el m...