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Contenido de humedad en un cuerpo
 

Contenido de humedad en un cuerpo

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Trabajo de contenidos de humedad en cuerpo en el laboratorio

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    Contenido de humedad en un cuerpo Contenido de humedad en un cuerpo Document Transcript

    • INTRODUCCIÓNLos agregados son materiales que tienen poros, por lo tanto un porcentaje de humedadatmosférica llega a introducirse en dichos poros y genera un porcentaje de humedad en losagregados. Esto es importante conocer ya que de esta manera podríamos agregar agua acualquier mezcla; sin saberlo, que podría realizarse con el agregado.Así pues, al realizar cualquier operación con un agregado este contendrá cierto porcentaje dehumedad que agregara agua a nuestra mezcla y tal vez llegando a obtener resultados muydistintos de los esperados debido a la ya mencionada humedad.En el laboratorio de química de la Universidad de Huánuco se llevó a cabo un procesoexperimental para determinar la cantidad de humedad contenida en un agregado (sal en estecaso) sometiendo a la muestra a diversos procesos.ObjetivosObjetivo GeneralDeterminar el porcentaje de humedad en un agregadoObjetivos específicosDeterminar el porcentaje de humedad total mediante procesos experimentales que asegurennuestros datosConocer el uso del calor y el gel de sílice para secar la muestra
    • CONTENIDO DE HUMEDAD EN AGREGADOSMarco TeóricoContenido de AguaEl contenido de agua o contenido de humedad es la cantidad de agua contenida en unmaterial, tal como el suelo (la humedad del suelo), las rocas, la cerámica o la madera medidaen base a análisis volumétricos o gravimétricos. Esta propiedad se utiliza en una amplia gamade áreas científicas y técnicas y se expresa como una proporción que puede ir de 0(completamente seca) hasta el valor de la porosidad de los materiales en el punto desaturación.El contenido volumétrico de agua, θ, se define matemáticamente como:donde es el volumen de agua y es el volumentotal (que es Vsuelo + Vagua + Vespacio vacío). El contenido de agua también puede estar basado en sumasa o peso,1 Así, el contenido gravimétrico de agua se define como:donde es la masa de agua y (o para el suelo) es la masa de material en bruto.Para convertir del contenido gravimétrico de agua al contenido volumétrico, multiplicamos elcontenido gravimétrico por la gravedad específica del material en bruto.AgregadosSe define como agregado al conjunto de partículas inorgánicas de origen natural o artificialcuyas dimensiones están comprendidas entre los límitesfijados en la NTP 400.011. En otraspalabras unconjunto de partículas (átomos, iones o moléculas) que se reúnen interactuandoentre sí.Los agregados generalmente se dividen en dos grupos: finos y gruesos. Los agregados finosconsisten en arenas naturales o manufacturadas con tamaños de partícula que pueden llegarhasta 10mm; los agregados gruesos son aquellos cuyas partículas se retienen en la malla No.16 y pueden variar hasta 152 mm. El tamaño máximo de agregado que se empleacomúnmente es el de 19 mm o el de 25 mm.Contenido total de humedad en agregadosLos agregados pueden tener algún grado de humedad lo cual está directamente relacionadocon la porosidad de las partículas. La porosidad depende a su vez del tamaño de los poros, supermeabilidad y la cantidad o volumen total de los poros.Las partículas de agregado pueden pasar por cuatro estados:
    • - Totalmente secos: Se logra mediante un secado al horno a 1000C hasta que los agregados tengan un peso constante (generalmente le proceso dura un día). - Parcialmente secos: Se logra mediante exposición al aire libre. - Saturado y superficialmente seco (SSS): Es un estado límite en el que los agregados tienen todos los poros repletos de agua pero superficialmente se encuentran secos. Este estado solo se logra en el laboratorio. - Totalmente húmedo: Todos los agregados están llenos de agua y además existe agua superficial.El contenido de humedad en los agregados se puede calcular mediante la utilización de lasiguiente fórmula:P={(W-D)/D}x100Donde:P: contenido de humedad (%)W: masa inicial de la muestra (g)D: masa de la muestra seca (g)También existe la Humedad Libre donde esta se refiere a la película superficial de agua querodea el agregado; la humedad libre es igual a la diferencia entre la humedad total y laabsorción del agregado, donde la humedad total es aquella que se define como la cantidadtotal que posee un agregado. Cuando la humedad libre es positiva se dice que el agregado estáaportando agua a la mezcla, para el diseño de mezclas es importante saber esta propiedad; ycuando la humedad es negativa se dice que el agregado está quitando agua a la mezcla.Esta propiedad está regido por la Norma Técnica Colombiana # 1776 "Determinación delContenido de Humedad Total" donde explica el procedimiento a seguir para realizar el ensayopara determinar dicha propiedad. Este método no se puede aplicar en aquellos casos en el queel calor pueda alterar al agregado, o donde se requiere una determinación más refinada de lahumedad.Secado de sólidosEl secado de sólidos consiste en separar pequeñas cantidades de agua u otro líquido deun material sólido con el fin de reducir el contenido de líquido residual hasta un valoraceptablemente bajo. El secado es habitualmente la etapa final de una serie de operaciones ycon frecuencia, el producto que se extrae de un secador para empaquetadoExisten varios tipos de operaciones de secado, que se diferencian entre sí por la metodologíaseguida en el procedimiento de secado; puede ser por eliminación de agua de una soluciónmediante el proceso de ebullición en ausencia de aire; también puede ser por eliminación deagua mediante adsorción de un sólido, y por reducción del contenido de líquido en un sólido,hasta un valor determinado mediante evaporación en presencia de un gas.
    • Los sólidos que se secan pueden tener formas diferentes -escamas, gránulos, cristales, polvo,tablas o láminas continuas- y poseer propiedades muy diferentes.El producto que se seca puede soportar temperaturas elevadas o bien requiere un tratamientosuave a temperaturas bajas o moderadas. Esto da lugar a que en el mercado exista un grannúmero de tipos de secadores comerciales. Las diferencias residen fundamentalmente en laforma en que se mueven los sólidos a través de la zona de secado y en la forma en la que setransmite calor al producto a secar.Gel de Sílice (Silica Gel)Silica Gel es dióxido de silicio hecho a partir de silicato sódico, existen presentaciones granulary esférica. La razón por la cual se le llama gel es porque en su proceso de fabricación se tieneque elevan la temperatura de dióxido de silicio tanto que se forma un gel uniforme, perocuando se enfría se forman pequeñas esferas o gránulos que es lo que conocemos como SilicaGel. La Silica gel no es cristalina, insoluble en agua (ni en ningún otro solvente), incolora, noflamable, ni tóxica, químicamente estable, reacciona solo con el álcali y con el ácidofluorhídrico, pero aun así las bolsas (sachets) traen la leyenda “No Comer, tírese (Don’teat,throwaway.)” La única Silica gel que es toxica es la que tiene indicador de saturación azul,porque contiene cloruro de cobalto, el cual se torna rosa cuando se satura. El gel de sílice es eladsorbente con más capacidad de adsorción conocido actualmente. Adsorbe hasta un 40% supeso debido a que tiene gran porosidad. Se fabrican en diferentes tamaños de esferas y poros.Su porosidad es de 800 a 850 m²/gr, según el tamaño del poro se divide la Silica gel en porofino o poro macro, y tienen una capacidad e adsorción de la humedad relativa diferente, asique para escoger la Silica gel adecuada se debe saber para que se va a utilizar. Es comúnmenteutilizada para adsorber al humedad en espacios cerrados como cajas y embalajes. Se puederegenerar si se calienta a 180°C por 16 horas y se puede reutilizar las veces que lo permita suestructura física (hasta que se desgasta), pero se debe tomar en cuenta los contaminantes ysustancias tóxicas que se han adsorbido para pensar en reutilizar al Silica o no. La Silica geltiene propiedades únicas por su composición química que son: funcionamiento térmicoestable, alta adsorción, estructura física estable, resistencia al rompimiento alta, regeneración,etc.La Silica Gel se utiliza en las siguientes industrias (aunque no limitado:)  Industria del Calzado: Comúnmente se utilizan bolsitas de Silica Gel (sachets) de poco peso para meterlas en las cajas del calzado para protegerlas de la humedad.  Industria de la Piel: Se utilizan bolsitas (sachets) de gel de sílice de bajo peso para meterlas dentro de las bolsas de piel o chamarras, o también se utilizan bolsas de 200 a 500 gramos para proteger las cajas con varias chamarras o varias bolsas.  Industria Farmacéutica: Se utilizan bolsitas de Silica gel de muy bajo peso de tela Tyvek para proteger los productos farmacéuticos y suplementos alimenticios.
    •  Industria alimenticia: Se utilizan bolsitas de Gel de Silice desde bajo hasta alto peso de tela Tyvek para proteger desde los productos alimenticios embolsados hasta refrigeradores completos.  Industria Automotriz: Se protegen principalmente los componentes electrónicos y metálicos contra la corrosión y la humedad con Bolsas de diferentes tamaños de Silica Gel.  Industria Metal Mecánica: Se protegen de la humedad y corrosión los metales que van a ser embarcados o almacenados por mucho tiempo con bolsas (sachets) o con Silica gel a granel dependiendo el caso.  Industria Electrónica: Se utilizan bolsas en tela Tyvek y antiestáticas de Gel de Silice  Industria Fotográfica: Debido a sus estrictas especificaciones los productos de fotografía se deben protegen contra la humedad y las bolsitas que más se utilizan de Silica son las de tela Tyvek.  Metrología: Para proteger los instrumentos de medición se utilizan cuartos con temperatura y humedad relativa controlada, además de sistemas de aire con estas características a veces es necesario utilizar Silica Gel en bolsas o a granel para mantener más baja la humedad relativa, o cuando se quieren almacenar los aparatos se deben poner en cajas con una bolsita (sachets) de Silica Gel.  Secado de frutas y flores: Las Flores se deshidratan o se secan con Silica gel a granel y no se queman, se mantienen dentro de un recipiente con suficiente Gel de sílice y se pueden deshidratar para su venta como naturaleza muerta, en cuanto a las frutas la el gel de sílice les puede ayudar a los hornos a bajar su humedad relativa.  Envíos marítimos: Para proteger las mercancías contra el exceso de humedad relativa en lo envíos marítimos o almacenaje en puerto se utilizan las Bolsas de 500gr colgadas en mallas a lo largo y ancho de los contenedores marítimos, esto protege completamente contra la humedad.  Industria Hotelera (Hoteles): Se utilizan mucho las bolsitas de Gel de Silice para mantener libre de olores y de humedad los closets y los cajones de los hoteles de las playas, además de todo la Silica Gel no desprende ningún producto tóxico como lo hacen algunas esferas alcalinas que son excesivamente dañinas para la salud.ProcedimientoMateriales - Balanza electrónica - Crisol pequeño (que se rompió) - Secador con gel de sílice - Pinzas de metal - Mechero de alcohol - Cloruro de Sodio (sal) (NaCl)
    • ProcesoPrimero procedimos a pesar el crisol en la balanza para así poder determinar el peso delagregado (Sal) al restar el peso del crisol vació del peso del crisol conteniendo la sal.Peso de NaCl = Peso total del crisol lleno – Peso del crisol vacío
    • Según lo indicado en el laboratorio el peso de la muestra debería variar entre un rango de 0,8ga 1,2gSe consiguió un peso de 0,8gLuego se llevó el crisol lleno a exponerlo al fuego producido por el mechero de alcohol durante5 minutos
    • Posteriormente se llevo la muestra al secador con gel de sílice para que este absorba el aguaSe pesó nuevamente la muestra con el crisol para determinar el porcentaje de humedadSe hicieron los cálculos correspondientes
    • RecomendacionesTener sumo cuidado con los instrumentos frágiles del laboratorioTener cuidado con los insumos del laboratorio, en este caso el gel de sílice es dañino para lasalud si llega introducirse en nuestro sistema causando silicosisConclusionesLa humedad total de los agregados es relativamente baja, esto nos quiere decir que en losporos del agregado estaban parcialmente secos; aquí podemos deducir que el agregado nosaporta una mínima cantidad de agua a la mezcla.Se debe tener mucho cuidado con los instrumentos de laboratorio (crisol específicamente quese rompió)BibliografíaNORMA TECNICA COLOMBIANA # 1776. Determinación del Contenido de Humedad Total enlos Agregados.CONCRETO. Serie de Conocimientos Básicos. Revista N°1. ASOCRETO. Instituto Colombiano deProductores de Cemento.MANUAL DEL INGENIERO CIVIL. Tomo I. Mac Graw Hill: México. Sección 5-6..