Metodo Del Speedy

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE

SAN MARCOS

E.A.P Ingeniería Civil

Determinación del Contenido de Humedad por el Método del Speedy

Asignatura: Mecánica de Suelos II

Ing. Rocío del Carmen Pérez Collantes

Docente:

Integrantes:

Johann J. Cárdenas Huamán José Alonso Rojas Castro Emilio De Jesús Moreano Pamo Ronald Chilón Chilón Wilver Dexter Ccencho Condori Renzo Jesús Fabían Abanto Quevedo Yusef André Contreras Gálvez

Entrega: 24 de Abril del 2014

“Año de la

Promoción de la Industria Responsable y el Compromiso Climático“

Mecánica de Suelos II Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

1. Introducción

Este ensayo tiene por finalidad, determinar el contenido de humedad de una muestra

de suelo. El contenido de humedad de una masa de suelo, está formado por la suma de sus aguas libre, capilar e higroscópica. La importancia del contenido de agua que presenta un suelo representa junto con la

cantidad de aire, una de las características más importantes para explicar el comportamiento de este (especialmente en aquellos de textura más fina), como por ejemplo cambios de volumen, c ohesión, estabilidad mecánica.

El método instantáneo o Speedy, permite mediante la utilización de un aparato denominado humedómetro, obtener la cantidad de humedad de la muestra de un suelo en el mismo sitio donde se realiza el estudio, estos resultados rápidos dan una

buena aproximación a la realidad cuando se desea conocer este indicador de manera breve. El método de secado al horno es el más exacto. Usando un horno a gas o

eléctrico, manteniendo una temperatura constante (110°C ± 5°C), durante un lapso de 18 horas aproximadamente, se dejan secar las muestras de suelo húmedo. Considerando el peso de las cápsulas a utilizarse se establece la relación entre peso del agua y peso del suelo seco. Existe una variante del método de secado al horno, usando el horno microondas convencional, se debe tener especial cuidado de que la

muestra no contenga metales, además la temperatura del horno microondas dependerá de su potencia eléctrica, por lo que no se puede asegurar que se mantendrá constante El método del Speedy tiene la ventaja de determinar el contenido de humedad de un suelo en

, aunque los resultados deben ser relacionados con el

método del horno. Generalmente es usado para controlar la humedad de los suelos antes y después de ser compactados, tanto en la construcción de terraplenes como en presas de tierra, entre otros.

Universidad Nacional Mayor de San Marcos

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2. Objetivos 

Conocer la utilización adecuada del humedómetro (speedy).



Determinar el porcentaje de humedad de una muestra con el Humedómetro



De ser posible, determinar el porcentaje de humedad de una muestra en el

horno y realizar una comparación entre la humedad de estos dos ensayos. *

3. Marco Teórico

Esta propiedad física del suelo es de gran utilidad en la construcción civil y se obtiene de una manera sencilla, pues el comportamiento y la resistencia de los

sueles en la construcción están regidos, por la cantidad de agua que contienen. El contenido de humedad de un suelo es la relación del cociente del peso de las

partículas sólidas y el peso del agua que guarda, esto se expresa en términos de porcentaje, y está dada por la siguiente expresión: El método tradicional de determinación de la humedad del suelo en laboratorio, es por medio del secado a horno, don de la humedad de un suelo es la relación expresada en porcentaje entre el peso del agua existente en una determinada masa

de suelo y el peso de las partículas sólidas, es decir:





W w W s

. 100 (%)

Dónde: 

w = contenido de humedad expresado en %



Ww = peso del agua existente en la masa de suelo



Ws = peso de las partículas sólidas


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3.1.1. Método del Horno



Horno de secado con circulación de aire y temperatura regulable capaz de

mantenerse en 1 1 0 º ± 5 º C. 

Balanza. Su precisión variará de acuerdo a la cantidad de muestra a pesar, según lo indicado en la tabla



Herramientas y accesorios. Recipientes de porcelana, guantes, espátula y brocha.

Se toma una muestra representativa de suelo, de acuerdo al tamaño máximo de las partículas. A continuación, se coloca la muestra húmeda en un recipiente previamente tarado (Mr ), para proceder a pesar la muestra húmeda más el recipiente, obteniendo Mh. Luego se coloca el conjunto dentro del horno durante 24 horas, a una temperatura

de 1 1 0 º ± 5 º C. Transcurrido dicho tiempo, se determina el peso del recipiente con la muestra seca (Ms ) .

Calcular el contenido de humedad (w) de la muestra: w = (M h - Ms) / (M s - M r) * 1 0 0 (%), donde: 

Mh = peso recipiente más la muestra de suelo húmedo (g r s.)



Ms = peso recipiente más la muestra de suelo seca (g r s.)



M r = peso recipiente (g r s.)


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- Se recomienda usar el horno a 6 0 º C, para no falsear la humedad en suelos que

contienen cantidades significativas de materia orgánica, yeso o ciertos tipos de arcillas - En la mayoría de los casos, el tiempo de secado varía dependiendo del tipo de suelo. Por ejemplo una muestra de arena puede secarse en sólo algunas horas,

ciertas arcillas podrán tardar más de 24 horas. En caso de que el tiempo establecido sea insuficiente, la muestra continuará en el horno hasta obtener pesadas consecutivas constantes transcurridas 4 horas entre ellas - Para evitar pérdidas de humedad, como también absorción de humedad

atmosférica luego de extraer la muestra del horno, se recomienda el empleo de recipientes herméticos con tapa. - Las muestras ensayadas para determinar la humedad, deberán ser descartadas y

no se utilizarán en ningún otro ensayo.

3.1.2. Otros métodos para determinar el contenido de humedad

Consiste en saturar con alcohol metílico una



muestra de suelo previamente pesada y encenderle fuego, obteniendo el secado

de la muestra por combustión. Se repite el ensayo hasta obtener pesos constantes y luego se determina el contenido de humedad. La limitante es que

este método no entrega buenos resultados en suelos orgánicos. Consiste en mezclar una muestra de suelo previamente



pesada con carburo de calcio molido en el interior de una cámara de acero hermética, 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.


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Consiste en introducir en un cilindro



calibrado una muestra de suelo previamente pesada y colocarlo en una prensa

del aparato para ejercer sobre él una presión por medio de una bomba de mercurio, produciendo una expansión de aire por los vacíos del suelo. De esta forma se obtiene el volumen de aire de la muestra mediante una tabla de aforo.

Con los datos obtenidos se calcula la humedad del suelo mediante una fórmula que está en función de la gravedad específica del suelo y del agua, el volumen de air e y el peso total de la muestra de suelo.

Se realiza en instrumentos que se basan en las leyes físicas de



dispersión de los neutrones en el suelo. De esta forma indican el valor de la humedad del suelo en base a la velocidad de disp ersión. Una fuente emite neutrones de alta energía, la que se va perdiendo a medida que estos chocan

con los núcleos pesados del suelo o con los núcleos de átomos de hidrógeno, los que hacen perder mucha más energía a los neutrones que cuando chocan con átomos más pesados. Luego, un receptor registra los átomos lentos que dependen del número de átomos de hidrógeno interceptados, los que se correlacionan con el contenido de agua.

. Consiste en determinar la fuerza necesaria de



aplicar para introducir una aguja estandarizada en probetas Proctor compactadas en laboratorio con diferentes humedades, obteniendo un curva de calibrado de humedad v/s esfuerzo. Para obtener la humedad en terreno, se determina la

resistencia a la penetración de una muestra de suelo antes de su apisonamiento en el mismo molde Proctor, leyendo el contenido de humedad en la curva de

calibración.


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AASHTO T 217: Determination of Moisture in Soils by Means of a Calcium Carbide Gas Pressure Moisture Tester

Consiste en mezclar una muestra de suelo previamente pesada con

en el interior de una cámara de acero hermética, 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 el método entrega resultados falsos en suelos plásticos y la muestra utilizada es muy reducida.



Speedy o Humedómetro:

Consta de un envase de aluminio, en forma de campana, que en su base tiene

integrado un manómetro de presión y en la parte superior posee una horquilla en forma de estribo que sirve para cerrarlo herméticamente. También tiene una tapa en forma de copa para colocar la muestra.

Diseñado para condiciones más exigentes siendo utilizada para pruebas antes de colocarlas al comprador. Una pequeña muestra el material a ensayar se pesa en la

balanza y después se coloca en el recipiente que se sujeta en la mano. El reactivo reacciona con la humedad libre en la muestra para producir gas acetileno,

que provoca un aumento de presión en el recipiente. A continuación se lee directamente el contenido en tanto por ciento de humedad en el manómetro de presión calibrado.


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

Balanza con sensibilidad de 0.1 g.



Instrumento para medir el carburante (Cuchara para medir el reactivo de carburo de calcio).



.Dos esferas de acero de 31.75 mm (1¼"), de diámetro.



Cepillo y trapo para limpieza.

• La muestra de suelo a ensayar se coloca en un contenedor donde pueda ser mezclada apropiadamente y se cubre con un paño húmedo. •Dentro del Speedy se colocan dos cucharadas de carburo. • Se toma una muestra representativa del material y se pesa en la balanza propia del Speedy

• Se coloca la muestra en la tapa del Speedy • El Speedy debe ser sostenido horizontalmente para evitar que la muestra y el carburante se mezclen antes de ser sellado herméticamente.


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Para suelos cohesivos:

• Una vez colocado el carburo, se introducen las esferas metálicas, para que pulvericen la muestra de suelo cohesivo y permitir una mejor reacción con el carburo.

• Se cierra herméticamente la tapa con el tornillo y se coloca el Speedy en posición vertical,

en

forma

tal

que

el

material

caiga

dentro

del

recipiente.

• Manteniendo el cuerpo del instrumento en posición horizontal, se rota por 10 segundos, de tal forma que las esferas estén en órbita, describiendo la circunferencia interior.

• Se deja reposar el Speedy por 20 segundos y luego se repite el ciclo rotación – reposo, hasta que la lectura del manómetro sea constante, el procedimiento debe durar 3 minutos.

Para suelos no cohesivos:

• Una vez cerrado herméticamente el Speedy, se sostiene este con el manómetro hacia abajo y se agita violentamente en posición vertical durante 3 segundos. • Se gira rápidamente el instrumento, de modo que el manómetro quede hacia arriba, dándole un golpe suave, para asegurarse de que todo su contenido caiga en la tapa, manteniendo el Speedy en esta posición durante 1 minuto. • Se repite la operación hasta que la lectura del manómetro sea constante.

Para este procedimiento se debe colocarse barbijos ya que el carburo de calcio al estar en contacto con el agua produce un gas toxico para las personas. Por eso hay que tener cuidado en el momento de la limpieza.


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4. Procedimiento en Campo 

Fecha del ensayo: 11 de abril del 2014.



Hora de inicio: 8 a.m.



Lugar del ensayo: E.A.P. Ingeniería de Minas – Ciudad Universitaria – Lima

Se alistaron todos los materiales a usar en la excavación de la calicata (pico y lampa). Posteriormente se inició la excavación a la hora mencionada, haciendo una

calicata de aproximadamente 1m x 1m. El trabajo de excavación se llevó a cabo de manera ordena, excavando cada uno de los integrantes una cierta parte de toda la

excavación.

Excavación de la calicata realizada por cada integrante del grupo

Durante el proceso de excavación se encontró una cantidad considerable de material de relleno (aproximadamente de 50cm, encontrándose basura y raíces de vegetación aledaña al lugar).


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Extracción de raíces con el pico en la calicata

Cabe acotar que el día del ensayo fue un día bastante caluroso, lo que dificultó de cierto modo la excavación.

Excavación de la calicata casi terminada

Superados todos estos percances se logró terminar la excavación de la calicata, llegándose a una profundidad de aproximadamente 1m.


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Término y medición de la excavación de la calicata

Terminada la excavación de la calicata se dio inicio al ensayo de humedad, haciendo uso del HUMEDOMETRO o SPEE DY cuyo procedimiento se detalla a continuación: 1. Se extrae una muestra representativa del suelo a la profundidad mencionada

(de la cual una parte será usada para el ensayo de humedad haciendo uso del SPEEDY, y el resto para calcular la humedad en laboratorio haciendo uso del horno).

Extracción de la muestra del suelo en la calicata


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2. La muestra extraída se hace pasar por la malla nº4.

Colocación de la muestra por la malla Nº4

3. De la muestra que paso por la malla nº4 se pesan 20gr, en la balanza que

contiene el equipo SPEEDY, las cuales ingresaran al humedómetro.

Pesaje de la muestra (20g)

4. Esta muestra es introducida al aparato con dos esferas de acero.


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5.

Se adicionan cuidadosamente dos cucharadas de carburo de calcio, cuidando que este no entre contacto con la muestra de suelo antes de cerrar

herméticamente el instrumento, ya que este componente es el que reacciona con la humedad de la muestra formando el gas acetileno que incrementará la

presión dentro del SPEEDY.

Adición de dos cucharadas de carburo de calcio

6. Una vez cerrado bien el instrumento se procede a agitar vigorosamente el instrumento de forma circular durante aproximadamente 1 minuto.

Movimiento del Speedy o humedómetro


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7. Finalmente se registra la medida que nos proporciona el manómetro del instrumento ubicada en la base del mismo.

5. Resultados

En nuestro ensayo, luego de hacer uso del Speedy, el manómetro nos mostró un porcentaje de humedad de la muestra del suelo de 5.2 %.

6. Conclusiones y Recomendaciones



El resultado obtenido con este procedimiento no es exacto pero muy

cercano, este ensayo se realiza básicamente por su rapidez ya que se puede realizar in situ y cuyo resultado será comparado posteriormente con el resultado obtenido en el laboratorio haciendo uso del horno.



Antes de pesar los 20 g de muestra hacerla pasar por la malla Nº4 para que así sea mejor el ensayo con una muestra más fina.



Al momento de abrir el recipiente y extraer el carburo de Calcio hacerlo con mucho cuidado sin que se derrame y cerrar luego el recipiente; al momento de colocar en el Speedy el carburo de Calcio evitar que haga contacto con la

muestra de suelo sin antes haber cerrado herméticamente el instrumento.



Al momento de sacudir el Speedy hacerlo de forma circular y no realizar

movimientos que

en dirección del eje del Speedy donde se encuentra el

manómetro.


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7. Bibliografía



http://indhygo-ingenieracivil.blogspot.com/2010/09/mecanica-desuelos.html



http://www.buenastareas.com/ensayos/Metodos-Para-Determinar-ElContenido-De/5655468.html



http://www.uned.es/dptoicf/mecanica_del_suelo_y_cimentaciones/images/mecansueloycimentacionesc ap_3.pdf





Juárez Badillo. MECANICA DE SUELOS. Tomo I Joseph Bowles. MANUAL DE LABORATORIO DE INGENIERIA CIVIL


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Metodo Del Speedy

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