Ensayo de Propiedades Físicas

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.


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


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.


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.


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


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.


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.


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.


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


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 %


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:


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)


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.


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

Documents

Ensayo de Propiedades Físicas