DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD EN UNA MUESTRA COMERCIAL. Introducción. Esta norma describe y regula el método de ensayo para la determinación en el laboratorio del contenido gravimétrico de agua (humedad gravimétrica) de los suelos, rocas y materiales similares.
Por simplicidad la palabra material se referirá en adelante
indistintamente a suelo o roca según sea más aplicable. También es común llamar esta magnitud humedad gravimétrica. El contenido gravimétrico de agua de un material es definido como la relación de la masa del agua de los poros, o agua libre, en una masa dada de material respecto a la masa de los sólidos que lo constituyen. El término partículas sólidas como se usa en ingeniería geotécnica significa típicamente las partículas minerales de suelo y roca que ocurren naturalmente y que no son fácilmente solubles en agua. En consecuencia el contenido de agua de los materiales que contienen materias extrañas (como cemento y similares) puede requerir un tratamiento especial o una definición calificada del contenido de agua. Adicionalmente algunos materiales orgánicos pueden descomponerse al ser secados al horno a la temperatura de secado normalizada en este método (110 °C).
I.
OBJETIVOS.
Aprender la importancia de la estufa y la balanza analítica en operaciones básicas de análisis químico cuantitativo. Aprender la importancia de la determinación de humedad en diferentes muestras. II.
RESUMEN DEL MÉTODO DE ENSAYO
Una muestra se seca en un horno hasta que alcance una masa constante; la pérdida de masa debido al secado se considera que está constituida por agua. El contenido de agua se calcula como la relación a partir de la masa de agua y de la masa de la muestra seca.
III.
MARCO TEÓRICO: 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, cohesión, estabilidad mecánica. El método tradicional de determinación de la humedad
del suelo en
laboratorio, es por medio del secado a horno, donde 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, o sea:
w
=
(Ww / Ws) * 100 (%)
Donde: w
= contenido de humedad expresado en %
Ww = peso del agua existente en la masa de suelo Ws
= peso de las partículas sólidas. Problema para resolver. Comprobar si el contenido de humedad en una harina de maíz coincide con los requerimientos de las normas oficiales. Información. 1) Para determinar el contenido de humedad en muestras será necesario conocer el peso de la muestra antes y después de haberla secado en la estufa, a temperatura controlada (100-100°C), hasta tener la seguridad completamente
de que la muestra
está
seca. Para lograrlo será necesario que se efectúa operaciones
consecutivas de secado y pesado. 2) Par conocer y utilizar correctamente la balanza analítica es indispensable leer el manual correspondiente (disponible en el laboratorio) 3) En caso de disponer de un marco de pesas de referencia, la balanza deberá haber sido verificada previamente según instrucciones oficiales. 4) La estufa debe estar regulada térmicamente.
IV.
EQUIPO Horno de secado: controlado termostáticamente, preferiblemente del tipo de tiro forzado, que cumpla con los requerimientos de la especificación E145 y pueda mantener una temperatura uniforme de 110 ± 5 C en toda la cámara de secado. Balanzas: todas las balanzas deben cumplir los requerimientos de la especificación D4753 y, de esta sección. La balanza que se utilice debe tener una precisión mejor que el
0.1% de la masa que se vaya a determinar. Para las muestras que tienen una masa hasta de 200 g se requiere una balanza clase GP1 con una sensibilidad de 0.01 g, y para los especímenes con una masa mayor de 200 g se requiere una balanza de clase GP2, con una sensibilidad de 0.1 g. Los pesos mencionados excluyen la masa de la tara. Secador: Una cámara de desecación o un recipiente grande de desecación de un tamaño adecuado que contenga gel de sílice o sulfato de calcio anhidro. El sulfato de calcio anhidrose vende bajo el nombre comercial de drierita. Es preferible utilizar un desecante que cambie de color para indicar cuando es necesario cambiarlo o reconstituirlo. Cuchillas, espátulas, cucharas. V.
PROCEDIMIENTOS. 1) Ajustar y nivelar la balanza analítica. 2) Verificar la balanza analítica con dos pesas de referencia (en caso de disponer de ellas). 3) Tomar una muestra homogénea colocada en un pesafiltros previamente pesado, procedente de un muestreo correcto. 4) Pesar el pesar con la muestra, anotar el peso. Una vez pesado no debe tocarse con las manos. Utilizar las pinzas de crisol o una abrazadera de papel. 5) Meter a la estufa el pesafiltro con la muestra y dejarlo durante 30 minutos. 6) Sacar el pesafiltro de la estufa y dejarlo enfriar en el desecador el tiempo necesario (aproximadamente 20 minutos) para equilibrarse con el ambiente. 7) Pesar el, pesafiltro con la muestra fría y anotar el peso. 8) Repetir los pasos 5 a 7 (ala menos una vez) hasta que el peso permanezca constante.
VI.
CÁLCULOS. mpesafiltro = 45.5012g mmuestra humeda = 10.52.76g
mmuestra humeda + pesafiltro = 56.0288g
Después de 30 minutos. mmuestra + pesafiltro = 54.7844g
Después de 10 minutos. mmuestra seca + pesafiltro = 54.7843g La masa entonces será constante. mmuestra seca + pesafiltro = 54.7843g magua= mmuestra humeda + pesafiltro - mmuestra seca + pesafiltro magua = 56.0288g - 54.7843g magua = 1.2444g
%magua =
%magua =
M agua ∗100 M muestra humeda+ pesafiltro
1 . 2444 ∗100 56 . 0288
%magua = 2.22%
VII.
RESULTADOS. Peso del pesafiltro vacío = 45.5012g
Peso del pesafiltro con muestra húmeda = mmuestra humeda + pesafiltro = 56.0288g Peso de la muestra húmeda = mmuestra humeda = 10.52.76g
Operaciones para lograr el peso constante peso de la muestra seca: Peso de la muestra seca= mmuestra seca = 9.3831g
VIII.
CUESTIONARIO: 1) Indicar la forma en que se tomó la muestra de tierra húmeda. Cuando se va a determinar el contenido de humedad, se utilizará la masa requerida en ese método, se toma 2.5mm de muestra y una cantidad indicada por el docente. 2) ¿Cuál es el porcentaje de humedad de la muestra? Indicar los cálculos efectuados. mpesafiltro = 45.5012g mmuestra humeda = 10.52.76g mmuestra humeda + pesafiltro = 56.0288g
Después de 30 minutos. mmuestra + pesafiltro = 54.7844g
Después de 10 minutos. mmuestra seca + pesafiltro = 54.7843g La masa entonces será constante. mmuestra seca + pesafiltro = 54.7843g magua= mmuestra humeda + pesafiltro - mmuestra seca + pesafiltro magua = 56.0288g - 54.7843g magua = 1.2444g
%magua =
%magua =
M agua ∗100 M muestra humeda+ pesafiltro
1 . 2444 ∗100 56 . 0288
%magua = 2.22%
3) Preguntar a los compañeros los resultados obtenidos e informar
de la
reproducibilidad de los mismos. 4) Consultar la norma correspondiente apara la determinación
del contenido
de
humedad en una muestra mineral.
Muestras para el ensayo: Cuando se va a determinar el contenido de humedad conjuntamente con otro método ASTM, se utilizará la masa requerida en ese método si está especificada. Si no se especifica una masa mínima para la muestra en ese método entonces se aplicaran los valores dados a continuación. Si la masa completa no se ensaya por este método, la masa mínima de material seleccionado para ser representativo de la masa total, estará de acuerdo con la siguiente tabla, en función del tamaño máximo de partículas en la muestra:
Equipo, material y reactivo. Balanza analítica, estufa, desecador, pesafiltros, espátula, pinzas para crisol, maicena y cloruro de calcio.
IX.
BIBLIOGRAFÍA.
http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/humedad.pd f http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-08.pdf http://www.unalmed.edu.co/~geotecni/GG-08.pdf
APÉNDICE.
Balanza analítica
Espátula
Estufa
Pinza para Pesafiltro
