“AÑO DE LA CONSOLIDACION DEL MAR DE GRAU”

FACULTAD DE INGENIERIA

CURSO:

MECANICA DE SUELOS I

DOCENTE:(ING) EDWIN J. ARTEAGA CHÁVEZ

CICLO:V

INTEGRANTES

INFANTE ACUÑA NEIDER

ULADECH – CHIMBOTE

2016

INTRODUCCIÓN

Con el paso de los años la tecnología ha avanzado en forma significativa en todas las

áreas por lo que el hombre ha tenido exigencias mayores a la hora de realizar su trabajo,

teniendo que incorporar la tecnología a sus labores ocupacionales.

Estos últimos años el área de la construcción, se ha desarrollado de forma considerable,

basta con solo ver los grandes edificios y autopistas que se han construido en estos

últimos 25 años.

Es por estas razones que a la hora de construir hay que considerar distintos aspectos

como materiales, resistencia de estos, calidad etc.

Pero lo más importante es saber el estado de la superficie sobre la cual se quiere

construir de acuerdo al uso que se le va a dar y la forma más confiable es a través de un

DENSIMETRO NUCLEAR.

Es un aparato muy confiable de medición pero es altamente radiactivo por lo que su

manipulación es muy riesgosa.

OBJETIVO

Determinar la Humedad y la Densidad Seca de los suelos en el campo mediante métodos nucleares, sin tener que recurrir a métodos de intervención física.

DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO

Como se ha mencionado anteriormente, el presente método nos permite determinar

rápidamente y con precisión la Densidad Seca y la Humedad de los suelos en el campo,

sin tener que recurrir a métodos de intervención física, tales como la extracción de

testigos.

El equipo utilizado para este ensayo, determina la Densidad mediante la trasmisión,

directa o retro dispersada, de los rayos gamma, cuantificando el número de fotones

emitidos por una fuente de Cesio-137. Los detectores ubicados en la base del medidor

detectan los rayos gamma y un microprocesador convierte los conteos en una medida de

Densidad.

Por el contrario, para determinar la Humedad de los suelos y materiales semejantes, se

utiliza el principio de termalización de neutrones. El Hidrógeno (agua) en el material

frena los neutrones emitidos por una fuente construida de Americio 241: Berilio. La

detección de los neutrones frenados se hace mediante detectores de Helio-3 situados en

la base de la sonda.

La utilización de instrumentos nucleares para la determinación de densidades y

humedades ha sido aprobada por la ASTM (American Society of Testing and

Materials).

FUNCIONAMIENTO DEL DENSÍMETRO

El Densímetro tiene dos modos de operación: el modo de Transmisión Directa (la

varilla con la fuente perforando el material) y el modo de Retro dispersión (la varilla se

encuentra próxima a la fuente, pero no perforando el material). Estos dos modos se

explican más ampliamente a continuación:

En el modo de Transmisión Directa, la varilla con la fuente de Cesio-173 se introduce

en el terreno hasta la profundidad deseada. Los detectores en la base de la sonda

cuantifican la radiación emitida por la varilla con la fuente. Para llegar a los detectores,

los fotones gamma deben primero pasar a través del material, donde chocan con los

electrones ahí presentes. Una alta densidad del material supone un alto número de

choques correspondientes, lo que reduce el número de fotones que llegan a los

detectores, es decir, mientras menor sea de Número de Fotones que alcancen a los

detectores, mayor será la Densidad del material.

TRANSMISIÓN DIRECTA

En el modo de Retro dispersión, los fotones gamma deben ser dispersados (o reflejados)

por lo menos una vez, antes de alcanzar a los detectores en la sonda. Para efectuar este

proceso, se coloca la varilla de manera que, la fuente y los detectores se encuentran en

el mismo plano, denominado Posición de Retro dispersión. Los fototes provenientes de

la fuente penetran en el material, y los que se dispersan son medidos por los detectores.

A fin de evitar que los fotones puedan acceder a los detectores directamente, sin ser

dispersados por el material, la sonda dispone de blindajes entre la fuente y los

detectores.

OPERACIÓN DEL DENSÍMETRO

El teclado del equipo tiene 10 teclas, 8 que corresponden a funciones y las teclas

<ENCENDER/SI> y <APAGAR/NO>.

La sonda dispone de un “beeper”, que suena cada ves que se registra una tecla

presionada. Siempre que no se produzac dichos sonido, signufica que la máquina no

registró la tecla presionada y, por lo tanto, se debe presionar otra vez. Las teclas

<ENCENDER/SI> y <APAGAR/NO> se usan para responder presguntas específicas

que se ven en la pantalla, y para activar y desactivar la sonda.

Las flechas hacia arriba y hacia abajo permiten el desplazamiento por las listas de

funciones visualizadas en la pantalla.

A continuación se muestra una lista detallada de las teclas específicas y las funciones

correspondientes:

ACTIVACIÓN DEL DENSÍMETRO

La sonda utiliza baterías recargables de Níquel-Cadmio como fuente de

alimentación. Cuando se activa la sonda, la pantalla del panel de control

visualiza varios caracteres de prueba, y luego pasa inmediatamente al proceso de

auto prueba.

Para activar la sonda, presionar la tecla <ENCENDER>. La prueba en

la “LCD” (pantalla de cristal líquido) será:

Una vez completada la auto prueba, la cual dura 300 segundos, el instrumento pasa a modo Preparado. En este estado se puede acceder a cualquiera de las funciones de la sonda.

La pantalla para el modo Preparado muestra:

La primera línea en la pantalla indica el tiempo de conteo actual. La segunda línea indica la profundidad seleccionada para la varilla con la fuente.

EQUIPO

Densímetro, un instrumento portátil que contiene todos los módulos electrónicos, conjuntos de baterías recargables, detectores y fuentes radiactivas.

Bloque de Referencia, proporciona un material que sirve de referencia constante, que sirve para efectuar los ajustes en la sonda, los cuales son necesarios para compensar la desintegración progresiva de la fuente.

Placa para Alisado/Guía de la Varilla de Perforación, se utiliza para preparar el terreno de emplazamiento, o la porción de suelo sobre la cual se va colocar el equipo, y para guiar la varilla al hacer la perforación.

Varilla de Perforación, se utiliza para preparar un orificio cuando se va efectuar una medición de Transmisión Directa.

Cargadores/Adaptadores, uno para CC (12 VCC) y otro para CA (115/230 VCA 50/60 Hz).

Batería de Repuesto. Caja de Transporte. Extractor.

TÉCNICA DEL ENSAYO

Preparación del Terreno de Emplazamiento Colocación del

Densímetro

Puesto que las condiciones de la superficie del suelo pueden afectar mucho a la

precisión de la medición, es importante localizar un lugar plano, sin agujeros

grandes, grietas o restos de cualquier índole.

Allanar la superficie del suelo moviendo hacia delante y hacia atrás la placa para

respaldo. Retirar dicha placa y rellenar todos los agujeros y desigualdades con

arena fina, polvo de cemento o de cal, aplanándolos para que sean bien nivelados.

Colocar la placa para respaldo de nuevo en el mismo lugar, y presionar hasta

conseguir que la superficie esté plana.

En el caso de las mediciones de Transmisión Directa, colocar la varilla de tal

manera que pase por la herramienta de perforación y luego por una de las guías de

la placa.

Protegerse con el equipo de Seguridad necesario. Sujetar la placa con el pie y

golpear con un martillo el extremo de la varilla de perforación, hasta que esta

alcance una profundidad que sea, por lo menos, 50 mm (2 plg.) que la

profundidad necesaria para la medición

Para que se coloque el instrumento con la precisión máxima, marque en el suelo

el contorno de la placa de respaldo/guía, antes de retirar la varilla de perforación

Retirar la varilla de perforación en línea recta y hacia arriba, y al mismo tiempo,

girando hacia los lados, la herramienta de extracción.

Con cuidado, levantar la placa para respaldo y colocar la sonda sobre la misma

superficie. Insertar la varilla con a fuente en el orificio creado por la varilla de

perforación.

Introducir la varilla con la fuente en el orificio. Liberar entonces el disparador y

bloquear la varilla con la fuente en la posición correcta. La indicación de que se ha

logrado esta posición es un “click” producido por el elemento de fijación.

En el caso de Superficies de Hormigón Asfáltico, la preparación del

emplazamiento no requiere el uso de la placa para respaldo, siguiéndose entonces

el siguiente procedimiento:

Buscar una zona igualada y plana del hormigón asfáltico. En el caso de mezclas

abiertas, se puede rellenar todos los agujeros con arena o con polvo de cemento,

procurando que el hormigón asfáltico quede siempre al descubierto. La parte de la

base de la sonda debe apoyarse sobre el hormigón asfáltico, no sobre el material

de relleno.

La sonda debe mantenerse estable y firme. Si no es posible lograr estas

condiciones, se debe buscar otro emplazamiento. En el caso de hacer una

medición alrededor de un testigo, se puede mover la sonda hasta estar a unas

pulgadas del testigo, para que quede firme.

MEDICIÓN DE LOS PARÁMETROS DE DENSIDAD PROCTOR

Colocar la sonda sobre el emplazamiento. Liberar el mango y empujarlo hacia

abajo hasta alcanzar la posición correcta. Verificar que la clavija se enganche

con la señal en la varilla indicadora.

Presionar <COMENZAR>

Una vez expirado el tiempo de conteo, la pantalla mostrará:

Densidad Húmeda.

Densidad Seca y Porcentaje % de Proctor

Humedad y % de Humedad

Volumen de Vacíos y Relación de Vacíos

MEDICIÓN DE LOS PARÁMETROS DE DENSIDAD MARSHALL (ASFALTOS)

Colocar la sonda sobre el emplazamiento. Liberar el mango y empujarlo hasta

alcanzar la posición de Retro dispersión. Verificar que la clavija se enganche

con la señal en la varilla indicadora.

Presionar <COMENZAR>

Una vez expirado el tiempo de conteo, la pantalla mostrará: Densidad Húmeda y % de Marshall

Densidad Seca

Humedad y % de Humedad

% de Vacíos y % de Marshall

CÁLCULOS

Como hemos visto los datos de Densidad Seca y % de Humedad se obtienen directamente del aparato de medición.

Adicionalmente debe realizarse un ensayo de Compactación Proctor, con una muestra del suelo ensayado, en el laboratorio, para poder determinar el parámetro de grado de Compactación del suelo

FORMATOS DE LABORATORIO

CONCLUSIÓN

Como conclusión tenemos que un Densímetro Nuclear siempre debe ser usado por un

operador autorizado que tenga conocimientos tanto de su uso como de los riesgos que

implica la manipulación de este aparato.

Toda empresa debe contar con el compromiso de los altos mandos para establecer una

política seguridad de acuerdo a la legislación vigente con el fin evitar accidentes

radiológicos en su personal.

Además el Prevencionista debe velar por todas las medidas de seguridad del equipo,

almacenamiento, mantenimiento y transporte del Densímetro Nuclear.

Si una empresa cuenta con un operador autorizado y cumple con la normativa vigente

estaría previniendo todo accidente radiológico que tiene como consecuencias daños a

las personas al ambiente.