Densímetro Electrónico

1. TITULO DEL PROYECTO

Densímetro electrónico

2. DIAGNOSTICO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

2.1. PROBLEMA

La compactación es un proceso fundamental en la ingeniería civil, ya que busca mejorar las características de resistencia, compresibilidad y la relación esfuerzo – deformación de los suelos, por lo que se requiere de métodos que emitan resultados confiables, en el menor tiempo posible y seguros para el control de la compactación. Por este motivo se estudia la factibilidad del uso del densímetro eléctrico, equipo con poca referencia investigativa, haciendo una comparación entre este, el cono de arena y el densímetro nuclear.

2.2. CAUSAS

El control durante un proceso de compactación en campo se mide a partir de un parámetro conocido como grado de compactación, el cual representa un cierto porcentaje. El método más antiguo para determinar este factor es el “CONO DE ARENA” que fue utilizado primeramente por el cuerpo de ingenieros de EE.UU. y luego fue acogido por el A.S.T.M. Y A.A.S.T.H.O.

Entre los años de 1950 y 1960 se empezaron a utilizar equipos nucleares para determinar la humedad y densidad de los sueños y con ello determinar el grado de compactación de los mismos. Los resultados en principio no fueron muy brillantes, dado que los márgenes de error eran de +/- 15 % lo que llevó a perfeccionar la aplicación y luego de años de avances se logró crear lo que hoy conocemos como “DENSIMETRO NUCLEAR”, sin embargo el uso de este densímetro ponía en exposición a la radioactividad por parte de los operadores, ya que este funciona utilizando rayos gamma con fuentes de Cesio-137 y Americio-241: Berilio. Un mal manejo del equipo tendría consecuencias irreparables en las personas, puede dañar las células del cuerpo generando cáncer.

Recientemente se introdujo un nuevo método “NO- NUCLEAR” que mide las propiedades dieléctricas de los materiales usando alta radiofrecuencia, denominado “DENSIMETRO ELECTRICO” y funciona a través de cuatro electrodos, los cuales realizan cuatro mediciones que son comparadas con un modelo de suelo ya calibrado y al final de la medición un algoritmo determina las propiedades. Se considera el método alternativo más apropiado por su facilidad de funcionamiento y porque, principalmente, elimina el riesgo de la exposición a la energía nuclear.

El densímetro nuclear desplazó el uso del cono de arena en los últimos años por ser destructivo y presentar limitaciones en cuanto a factores como transporte y manejo, pero principalmente por el tiempo, ya que necesita muestras del suelo, llevarlas al laboratorio y secarlas en un horno lo que tardaría más de un día, mientras que en el densímetro la medición se obtiene en un par de minutos. Sin embargo, el cono de arena se considera el patrón y método más confiable. Por lo tanto, para garantizar que el densímetro eléctrico sea considerado como alternativa válida y confiable, es necesario comprarlo con el densímetro nuclear y el cono de arena.

2.3. ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN

EL PROBLEMA radica en identificar que tan cerca o alejada son las mediciones suministradas por ambos densímetros y el cono de arena, y que ventajas proporciona el eléctrico en cuanto a adiestramiento de personal, manejo, costo, mantenimiento, y transporte del equipo, entre otros.

3. JUSTIFICACIÓN TEÓRICA DEL PROYECTO

3.1. ALCANCE TEÓRICO DEL PROBLEMA

La determinación del grado o porcentaje de compactación en un suelo es de suma importancia para los ingenieros y constructores al momento de desarrollar un proyecto o construcción, debido que va a determinar la resistencia y la capacidad de deformación del suelo en un futuro cercano y lejano. La precisión de los valores obtenidos determinara la puesta en marcha y la durabilidad de las grandes obras cuyos costos son significativos.

4. OBJETIVOS DEL PROYECTO

4.1. OBJETIVOS GENERALES

Determinar la factibilidad del uso del densímetro eléctrico para obras de ingeniería civil.

4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Comparar el densímetro nuclear y el densímetro eléctrico con el cono de arena y el control de compactación en suelos

- Determinar las ventajas y desventajas del densímetro eléctrico

- Determinar el uso correcto del densímetro eléctrico

5. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO DE INNOVACIÓN

El densímetro eléctrico presenta los siguientes elementos:

- Cuatro dardos de acero inoxidable

- Sonda de temperatura

- Unidad de sensor de suelo

- Cable de salida

- Batería

- Unidad de procesamiento de datos

- Además que el equipo trae consigo un martillo y gafas de seguridad

- Un modelo de suelo: es la combinación de datos de suelo, tanto eléctricos como físicos lo que permite realizar el estudio de un suelo con características similares.

- El lugar del trabajo: es un área de características de suelo similares en que se desea determinar las características físicas del suelo.

- Una prueba de terreno: consiste en los datos eléctricos del suelo en un sitio de prueba particular, almacenado dentro de un Modelo de Suelo específico para producir las características físicas posteriores.

PROCEDIMIENTOS PARA CONFIGURAR Y TRABAJAR EL EDG

MODELOS DE SUELO (SOIL MODELS)

Para generar un Modelo de Suelo:

1- Enrosque la unidad de Sensor de Suelo a la conexión izquierda del panel y también el conector de Sonda de Temperatura a la conexión derecha del panel.

Asegúrese que los conectores estén firmes para prevenir el ingreso de suciedad o humedad.

2- Encienda el EDG.

3- Desde el Menú Principal, seleccione Soil Models y presione la tecla SEL.

4- Cree un nuevo modelo de suelo presionando el botón SEL y respondiendo “Yes” a la pregunta “Create a new Soil Model?”

En este punto, usted puede asignar un nombre al modelo de suelo utilizando el teclado, si lo desea puede Utilizar el botón de la flecha izquierda para borrar el número o letra escrito.

Presione SEL una vez asignado un nombre al Modelo de Suelo.

Presione SEL para regresar al menú de modelo de suelo.

5- Ahora mueva el cursor para seleccionar el modelo de suelo existente y presione SEL.

Se podrá observar en la pantalla que el nuevo modelo de suelo creado aparecerá en estado de Incompleto (INCOMPLETE).

- [LOCAL] significa que el Modelo de Suelo fue creado por el equipo EDG que usted está utilizando.

- 00012 es un número único asignado al Modelo de Suelo respectivo

- (NEW_NAME) corresponde al nombre que fue asignado con anterioridad.

PRUEBA DE SUELO (SOIL TEST)

Para generar una prueba de Suelo:

1- Presione SEL en la opción “Create New Soil Test”

2- Presione SEL en la opción “Soil Test 001 has been created”

3- Presione SEL para reconocer la primera prueba de Suelo, recuerde que esta prueba debe realizarse al menos en tres lugares, de ese modelo de suelo.

Si el aparato opcional GPS está activado, se registrara en el software la ubicación de este lugar de prueba, en un mapa estilo Google Heart, del Sitio de

Trabajo para que los datos puedan ser posteriormente identificados de forma correcta.

La pantalla mostrará el número de Modelo de Suelo, el nombre respectivo, el Número de Prueba de Suelo, y “Prepare for the A–A Electrical Test”.

Ahora es el momento de colocar los dardos de suelo y conectarlos a la unidad de sensor de suelo. Coloque la plantilla en el sitio de prueba. Clave los cuatro dardos en el suelo a través de los semicírculos de la plantilla circular hasta que el hombro del dardo sea igual o ligeramente más bajo que la superficie del suelo.

4- Conecte los cables y mantenga sus manos alejadas de los cables, dardos y de la unidad de sensor de suelo ya que podrían causar errores. Presione la tecla EDG para comenzar la prueba que demorara aproximadamente2 segundos.

5- La conexión B–B se realizará con los dardos de suelo que no han sido utilizados aún. Esto generará un patrón de medición perpendicular a la primera prueba. Conecte los cables a los dardos que aún no han sido utilizados y presione la tecla EDG.

Ahora se tienen 4 registros de mediciones eléctricas del suelo en la memoria EDG (2 para la configuración A–A y 2 para la configuración B–B), estos registros son archivados para obtener finalmente un promedio, que corresponde al patrón eléctrico final de ese lugar de prueba. La terminación de las series de prueba es anunciada.

Es necesario realizar una determinación física de la densidad húmeda,

Densidad seca y porcentaje del contenido de humedad del suelo en el centro de cada lugar de prueba (Prueba de Suelo).

INGRESO DE DATOS FISICOS

Luego de efectuar las mediciones eléctricas en un mínimo de tres lugares de prueba, recordemos que un mayor número de pruebas eléctricas en una mayor variedad de lugares mejorará la precisión del EDG para este Modelo de Suelo, debemos ingresar los valores físicos.

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