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Ensayo de mecánica de rocas I
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Encabezado Principal: ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 1
Informe de Laboratorio: Ensayo de Propiedades Físicas
Esar Pedroza San Miguel
Gustavo A. Quiroz Trujillo
Jimmy D. Almeyda Atúncar
Juan C. Llerena Santos
Universidad Nacional de Ingeniería
MI 135: Mecánica de Rocas I
Escuela Profesional de Ingeniería de Minas
Elvis W. Valencia Chávez, Ing.
Junio 12, 2015
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 2
RESUMEN
Dentro del desarrollo del curso de Mecánica de Rocas I, se tiene como objetivo la
comprensión de la influencia que tienen las propiedades físicas de muestras rocosas sobre las
propiedades mecánicas de las mismas, es en este contexto que se ha realizado el ensayo sobre
dichas propiedades (las más relevantes) detallando los pasos a seguir y la explicación del porqué
se ha realizado en esa secuencia, aportando además bases teóricas que permitan una mejor
comprensión para el lector.
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 3
ContenidoINTRODUCCIÓN 4
Ensayo de propiedades físicas 5
Objetivos 5
Objetivo general 5
Objetivos Específicos 5
Método 6
Materiales y equipos 6
Procedimiento 7
Cálculos 11
Densidad 11
Porosidad Aparente 11
Absorción 12
Peso Específico Aparente 12
Resultados 13
Conclusiones 14
Referencias 15
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 4
INTRODUCCIÓN
El presente informe académico está referido a las propiedades físicas de muestras rocosas,
que tiene como objetivo principal identificar las propiedades físicas más relevantes que afecten
las características mecánicas de la roca.
Figura entre sus propósitos, además, brindar una herramienta básica de sencilla comprensión
para estudiantes de pregrado de la carrera profesional de ingeniería de minas detallando fórmulas
básicas para el cálculo de estas propiedades y aportando también un respaldo teórico conciso
para la debida comprensión.
En el capítulo I, dónde se desarrolla casi la totalidad el presente informe, se plantean los
objetivos del ensayo así como también el método con el cual se ha alcanzo la concretización de
los mismos, indicando los materiales y el equipo que permitan dicho método; así como también
los cálculos requeridos y su sustento teórico correspondiente. Posteriormente en el capítulo II, se
presentan los resultados obtenidos en el capítulo anterior, bajo las normas sugeridas por la ISRM,
para luego en el siguiente capítulo hacer las conclusiones que finalizan el informe y también las
referencias requeridas que fueron la base con la cual se trabajó este informe en el último
capítulo.
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 5
I. Ensayo de Propiedades Físicas
I.1.Objetivos
I.1.1. Objetivo General
Realizar la determinación de los parámetros físicos que afectan las características
mecánicas de la roca.
Objetivos Específicos
Determinar y comprender la densidad de una muestra rocosa.
Determinar y comprender la porosidad de una muestra rocosa.
Determinar y comprender la absorción de una muestra rocosa.
Determinar y comprender el peso específico aparente de una muestra rocosa.
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 6
I.2.Método
I.2.1. Materiales y equipos
A continuación se menciona tanto los materiales como equipos utilizados en el ensayo
del cual se está siendo presentado el respectivo informe, entendiendo la diferencia entre
lo que se considera un material y lo que se considera equipo:
Materiales: De durabilidad no tan amplia, por ello debe ser reemplazado con cierta
frecuencia, de carácter no tan sofisticado.
Equipos: De durabilidad más amplia, debido a lo sofisticado de sus funciones y
estructura.
I.2.1.1. Materiales
Una muestra rocosa: SOC. MIN. ANDEREAL C2-MI-0-90
Guaipe
Botas de seguridad
Guardapolvos
Batea
Agua
Vernier digital
I.2.1.2. Equipos
Balanza con precisión 0.01 gr
Horno ventilado 105°C
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 7
I.2.2. Procedimiento.
Luego de ser entregada la muestra, esta se entiende que se encuentra con cierto grado
de humedad, sin embargo el volumen de esta es invariable mientras no sea sometida
esfuerzos externos, bajo esta compresión se dio inicio al ensayo:
I.2.2.1. Medición de volumen
Dada la geometría de la muestra rocosa, el cálculo de esta se permite como una
aproximación al de un paralelepípedo rectangular.
Figura 1.1. Muestra rocosa y Vernier digital
Así, se procede a hacer el cálculo de las tres dimensiones de la muestra, para disminuir
el error de medida se repite diez veces de cada medida, para luego calcular el promedio
de cada lado de la muestra rocosa.
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 8
Tabla 1.1.Medidas longitudinales.
Medidas del lado “a” Medidas del lado “b” Medidas del lado “c”
42.13mm 40.59mm 22.33mm42.84mm 40.39mm 22.14mm41.93mm 40.47mm 22.11mm41.90mm 40.52mm 22.00mm42.00mm 40.71mm 22.13mm42.11mm 40.48mm 22.10mm41.78mm 40.54mm 22.13mm42.16mm 40.37mm 22.23mm41.81mm 40.76mm 22.10mm42.06mm 40.44mm 22.04mm
Haciendo el respectivo cálculo de promedios, los valores que corresponden a cada lado
son:
Tabla 1.2. Magnitud promedio de longitudes.
Lado Longitud promedio
a 42.07mm
b 40.53mm
c 22.13mm
De donde se calcula el volumen de la muestra como:
V=a*b*c=37.73cm3
Luego, bajo el entendimiento de la humedad que contiene la muestra (mencionada
anteriormente), se procede a hacer el cálculo del peso seco de la muestra.
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 9
I.2.2.2. Medición del Peso Seco (Ps).
Primero se hace la medición actual del peso de la muestra, posteriormente se calienta
en el horno a 105°C durante un lapso de 8 horas, luego se retira con ayuda de un poco de
guaipe para volver a medir el peso de la muestra (que después de ser calentada ha
reducido el porcentaje de agua que contenía), posteriormente de repite esta secuencia,
hasta encontrar una diferencia de 0.01 gr. Que es la precisión de la balanza.
Tabla 1.3. Medida de pesos.
N° de pesada Peso
1 98.16
2 97.96
3 97.95
De donde se puede establecer que el peso seco de la muestra es:
Ps=97.95gr
Encabezado Principal: ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS10
Figura 1.2. Extracción de la muestra del horno.
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 11
I.2.2.3. Medición del peso saturado (Psat).
Luego de haber calculado el peso seco, podemos recurrir a un ensayo similar para
saturar la muestra, esto es sumergir la muestra en un recipiente con agua durante 4 horas,
luego hacer la medición en al balance digital, para luego repetir el proceso hasta
encontrar una diferencia en la medidas de 0.01 gr.
Figura 1.3. Saturación de la muestra rocosa.
Tabla 1.4. Medida de pesos para la saturación.
N° de pesada Peso
1 97.95
2 98.99
3 99.00
Figura1.4. Medida intermedia de peso de saturación
Luego, el peso de la muestra saturada es:
Psat=99.00 gr.
Encabezado Principal: ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS12
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 13
I.3.Cálculos
I.3.1. Densidad
La densidad es la relación entre la masa y el volumen de la sustancia, midiéndose en
unidades de masa/unidades de volumen (e.g., g/cc). Esta, en el ensayo realizado, puede
dividirse en dos tipos de densidades:
Densidad Seca: Es la relación entre el Peso seco de la muestra y el volumen de la misma.
Densidad Seca = Peso SecoVolumen
= 97.95gr
37.73cm3=2.596 gr
cm3
Densidad Saturada: que es la misma relación, pero usando el Peso saturado de la muestra.
Densidad Saturada = Peso SaturadoVolumen
= 99.00gr
37.73cm3=2.624 gr /cm3
I.3.2. Porosidad Aparente
La porosidad de un material es el volumen de espacios abiertos que contiene relativo a
su volumen total. Los poros son pequeños espacios abiertos existentes en los materiales
rellenos por soluciones acuosas y/o gaseosas (e.g., aire). Los poros pueden estar abiertos
(i.e., intercomunicados) o cerrados, y ser grandes o pequeños. El tamaño de poro medio y
el grado de intercomunicación entre los poros determinan el tipo y grado de movimiento
de soluciones líquidas y gaseosas por el interior de los materiales. Esto controla en gran
parte su durabilidad. Se calcula de la siguiente manera:
Porosidad Aparente (PA) = PesoSat−PesoSecoγw∗Volumen
∗100 %=99.00−97.951 x37.73
∗100 %=2.78 %
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 14
I.3.3. Absorción
Absorción es la incorporación o asimilación de líquidos en el interior del sistema
poroso del material. La succión de agua es la propiedad de los materiales de absorber
agua líquida en contacto con los mismos. Se calcula de la siguiente manera:
Absorción=Pesosaturado−Pesoseco
Pesoseco∗100 %=99−97.95
97.95∗100 %=1.07 %
I.3.4. Peso específico aparente (PEA)
Es la propiedad en la que se divide el peso de una muestra sobre el volumen que este
ocupa, pero teniendo en cuenta que el peso es la masa multiplicada por la gravedad, en el
sistema internacional de unidades se expresa en kilonewtons sobre metro cúbico,esta se
calcula cómo:
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 15
II. PEA=densidad seca x9.8=2.596 x 9.8=25.44KN /m3RESULTADOS
II.1. Presentación de resultados
INFORME : ROCAS ISOLICITANTE : Ing. VALENCIA CHAVEZ, ELVIS WILLIAMPROYECTO : PODER DETERMINAR LAS PROPIEDADES FISICAS- ROCAS UBICACIÓN : LABORATORIO DE ROCASFECHA : 12/06/2015MUESTRA : Grupo 3
Tabla 1.5. Resultados
Muestra Altura Largo Ancho Volumen Den. P.A ABS P.E.A(gr/cm3) (%) (%) (KN/m3)
SOC. MIN. ANDEREAL C2-MI-0-
90
42.07mm
40.53mm
22.13mm
37.73Cm3
2.596 1.06 2.78 25.44
ENSAYO DE PROPEDADES FISICAS
Norma sugeridas por ISRM (International Society for Rock Mechanics)
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III. CONCLUSIONES
Se pudo determinar los principales parámetros físicos que afectan las propiedades
mecánicas de la roca, tales como densidad, porosidad aparente, absorción y peso
específico aparente.
La densidad de la roca se puede establecer para los distintos pesos de esta, es decir
cuando está seca y cuando está saturada.
Para efectos de sencillez de cálculo, se ha realizado el cálculo de la porosidad aparente
(eficaz), que viene a ser la relación que existe entre el volumen de poros interconectados
y el volumen total de la muestra.
La absorción es un porcentaje que nos muestra la relación existente entre la masa de agua
contenida en los poros y la masa de la muestra seca.
A diferencia de la densidad, el peso específico considera la gravedad, por lo que sus
unidades se expresan en newton por metro cúbico.
ENSAYO DE PROPIEDADES FÍSICAS 17
IV. REFERENCIAS
Manual de Laboratorio de rocas de la FIGMM-UNI 2009
http://www.isrm.net
GUÍA PARA LA ELABORACIÓN DE ARTÍCULOS Y DE PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN BASADA EN LAS NORMAS DE LA AMERICAN PSYCHOLOGICAL ASSOCIATION (APA) (RESUMEN Y GENERALIDADES)
http://www.ugr.es/~agcasco/personal/restauracion/teoria/TEMA05.htm
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