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Electrificación y Vías Rurales

Un tranquilo camino rural

PRESENTACIÓN DEL CURSO

La asignatura Electrificación y Vías Rurales posee dos contenidos didácticos: electrificación rural y vías o caminos rurales. La parte de electrificación rural contempla temas de corriente alterna, líneas eléctricas, electrificación industrial y luminotecnia, y la parte de vías rurales tiene dos temas, uno de mecánica de suelos y otra de construcción de caminos rurales.


REQUISITOS PREVIOS

Los conocimientos necesarios para abordar el curso son los correspondientes a una formación científica de educación secundaria, complementada con un dominio básico de la Física, a nivel de primeros cursos de educación universitaria.


OBJETIVOS DEL CURSO

Los objetivos de conocimiento de este curso son los siguientes:

- Conocer los principales fundamentos y leyes de la corriente alterna, y la aplicación práctica de la misma.

- Conocer el laboratorio electrotécnico, sus aparatos y procedimientos, así como las medidas de seguridad en el mismo.

- Conocer los fundamentos del transporte de energía eléctrica, así como el dimensionado y diseño de líneas eléctricas.

- Conocer los fundamentos de la electrificación industrial, sus elementos, las principales energías alternativas y las medidas de ahorro energético.

- Conocer los fundamentos de la luminotecnia y el diseño de instalaciones de iluminación.

- Saber utilizar elementos y programas electrotécnicos, de cálculo de líneas eléctricas y de diseño de instalaciones de iluminación.

- Conocer los fundamentos de la mecánica de suelos, así como sus parámetros y sus ensayos.

- Conocer las características, aspectos y construcción de los caminos rurales.

- Saber fundamentos de diseño de una red de caminos rurales.


PROGRAMA Y TEMARIO


1. Corriente alterna

Unidades técnicas. Corriente alterna sinusoidal. Representación fasorial de ondas sinusoidales. Potencias en régimen sinusoidal. Medida de potencias. Corrección del factor de potencia. Sistemas trifásicos. Conexión en estrella y triángulo. Potencias trifásicas. Medida de potencias. Corrección del factor de potencia


2. Transporte de la energía eléctrica

Cálculo eléctrico de líneas. Cálculo mecánico de líneas. Óptimo económico de una línea eléctrica. Normativa vigente.


3. Electrificación industrial

Transformadores. Alternadores. Motores eléctricos. Protección de las instalaciones eléctricas. Energías renovables Agroenergía.


4. Luminotecnia

Unidades y conceptos de iluminación. Leyes y curvas fotométricas. Luminarias y lámparas.  Alumbrado interior. Alumbrado exterior.


5. Mecánica de suelos

Granulometría. Plasticidad. índice de grupo. Clasificación de suelos HBR. Ensayo de compactación CBR. Ensayo de compactación Proctor. Ensayo de desgaste de Los Ángeles.


6. Caminos rurales

Características. Movimiento de tierras. Características geométricas. Trazado y planificación. Dimensionado de pavimentos flexibles en caminos rurales. Estabilización. Drenaje de la explanación y pasos de agua. Aspectos ambientales.


ACTIVIDADES PRÁCTICAS

Se proponen diez prácticas de laboratorio, siete de electrificación rural y tres de vías rurales, que se pueden realizar de forma virtual:

1. El laboratorio electrotécnico

2. Comprobación de las leyes de Kirchhoff

3. Circuitos de corriente alterna

5. Programas y aplicaciones de electrotecnia

6. Cálculo de líneas eléctricas con programas y aplicaciones

7. Programas de cálculos de iluminación

8. Ensayo granulométrico de un suelo

9. Ensayo Proctor de un suelo

10. Trazado de una red de caminos rurales


CERTIFICADO DE APROVECHAMIENTO

Por el momento no son ofrecidos por CUVSI, pero sí existen otras alternativas para conseguirlos, que se pueden consultar en este enlace.


Facultad de Agronomía
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Electrotecnia. Cursos online, gratis, abiertos y masivos (MOOCs-COMAs)

Conceptos de Ingeniería Eléctrica

Actualmente (mayo de 2016) tenemos las siguientes opciones de cursos online, gratis, abiertos y masivos (en inglés MOOCs y en español COMAs) en el área de conocimiento de Electrotecnia o Ingeniería Eléctrica:


Electrotechnique I (Electrotecnia I)

De la plataforma edX. En idioma francés. Se tratan temas como circuitos eléctricos, elementos pasivos (resistencia, inductancia y condensadores), fuentes de tensión y otros aspectos de la corriente eléctrica. Una gran ventaja es que el curso está abierto y lo puedes seguir cuando quieras


Electrotechnique II (Electrotecnia II)

De la plataforma edX. En idioma francés. Continuación de Electrotechnique I (Electrotecnia I). El curso trata de sistemas trifásicos en corriente alterna, régimen transitorio y sinusoidal, potencia, fuentes de alimentación y electrificación industrial, entre otros.


Fundamentals of Laboratory in the Electrical Engineering Fundamentos del Laboratorio en la Ingeniería Eléctrica)

De la plataforma Coursera. En idioma inglés. El curso trata del aprendizaje de los instrumentos y su uso en un laboratorio de ingeniería eléctrica, como el osciloscopio. Es un curso práctico, en el que se aprende a utilizar hardware, software y componentes eléctricos. No se sabe cuando se convocarán futuras sesiones.


Electrotecnia
Electrificación y Vías Rurales
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Electrificación industrial

Alternadores de principios del siglo XX en una central hidroeléctrica de Budapest

Una de las enormes ventajas de la corriente alterna sobre la continua es la posibilidad de transformación, que posibilita el aumento o la disminusión de la tensión eléctrica manteniendo la potencia, aunque no obstante, en la realidad se experimenta un pequeño porcentaje de pérdidas. La transformación se basa en la inducción electromagnética. Un transformador consta de dos bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente, devanadas en el centro en un núcleo de material ferromagnético (hierro o acero). A través del flujo magnético originado en el núcleo se conectan las bobinas.

El alternador transforma la energía mecánica en energía eléctrica. La corriente alterna se genera mediante inducción electromagnética, que cambia su polaridad 50 o 60 veces por segundo, siendo 50 Hz en Europa, 60 Hz en México, Estados Unidos y otros países.

Los motores eléctricos pueden funcionar con corriente continua o con corriente alterna. Estos últimos pueden ser síncronos, en que la rotación del eje está sincronizada con la frecuencia de la tensión eléctrica, y asíncronos, sin sincronización de rotación y frecuencia. A su vez, estos últimos, que son los más utilizados, pueden ser monofásicos o trifásicos. Un motor se compone de dos partes: la fija, que no se mueve, el estator, y la parte móvil, el rotor.

Las instalaciones eléctricas son peligrosas y por tanto requieren medidas e instalaciones de protección. Los peligros pueden ser para las personas, cortocircuitos y sobrecargas. La protección para personas se basa fundamentalmente en una adecuada conexión a tierra, así como la separación entre las partes activas y las masas (conductores y carcasas metálicas). En cuanto a la protección de los circuitos, que por otra parte también influye en la protección de personas y trabajadores, existen varios elementos: relés electromagnéticos de protección, fusibles, interuptores magnéticos y magnetotérmicos, e interruptores diferenciales.

Las energías renovables son aquel tipo de energías que se producen de fuentes naturales inagotables o que se pueden regenerar de forma natural. Las energías no renovables serían la fósil (principalmente carbón y petróleo) y la nuclear.

Las principales energías renovables son la eólica, que aprovecha la fuerza del viente; geotérmica, que aprovecha el calor del interior de la Tierra; la hidroeléctrica, que aprovecha el movimiento natural del agua, la maromotriz, que aprovecha la energía del Mar, tanto de olas, como de mareas; la solar, que utiliza la energía del Sol, tanto térmica como luminosa; y la energía de la biomasa, que es la que procede de los seres vivos, que es principalmente, como combustible o biocarburantes.

Se entiende por agroenergía el desarrollo de cultivos con fines exclusivamente energéticos, a partir de plantas ya existentes, actualmente marginales o abandonadas como silvestres. Su objetivo es obtener grandes rendimientos en biomasa. El campo de actuación abre un enorme abanico de posibilidades, pero existe el problema ético de la disponibilidad de alimentos, al dedicar superficies y recursos, como el agua, a cultivos que están destinados a la energía, en vez de a la alimentación.

Hablando de energía y campo, no se puede olvidar la eficiencia energética, sobre todo en el regadío, ya que es la actividad agrícola que consume mayor energía. Para ello, el sistema de regadío ha de dimensionarse adecuadamente, regular el bombeo con válvulas, buscar la eficiencia en bombas y sistema eléctrico, y manejar adecuadamente la instalación de regadío.


1. Transformadores

- Lectura: Wikipedia. Transformadores
- Vídeo: Roldan Soft. Como funciona el transformador


2. Alternadores

- Lectura: Wikipedia. Alternador
- Lectura: Wikipedia. Grupo electrógeno


3. Motores eléctricos

- Lectura: McGraw-Hill. Motores eléctricos
- Vídeo: encinedo69. Motores trifásicos de inducción asíncrona


4. Protección de las instalaciones eléctricas

- Lectura: UCO. Protección de las instalaciones eléctricas
- Vídeo: Arthur Hoffman. Monitoreo, Control y Proteccion en Instalaciones Electricas Industriales
- Presentación: Tuveras. Protecciones en las instalaciones eléctricas


5. Energías renovables

- Lectura: Wikipedia. Energía renovable
- Vídeo: Ciencias Educativas S.A. Las energías renovables


6. Agroenergía

- Lectura: F. Saura. Biomasa y energía (pdf)
- Lectura: SIAR - UCLM. Eficiencia energética en instalaciones de riego


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Alai. Agroenergía: la encrucijada agraria del siglo XXI 
- Vídeo: Astrid Vivi. Bombas centrífugas


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Transporte de la energía eléctrica

Líneas eléctricas en el campo

El transporte de energía eléctrica es el proceso de transmisión de la energía eléctrica desde los centros de producción a los puntos de consumo a través de las líneas eléctricas.

La energía eléctrica se transporta por corriente alterna, debido a su facilidad de transformación, ya que el proceso es mucho más práctico con un transformador, que no se puede hacer con la corriente continua, y además esta se puede reducir, pero no aumentar.

En corriente alterna, se entiende por alta tensión, en corriente alterna, toda instalación que transporte, distribuya o transforme energía eléctrica con un voltaje superior a 1000 voltios. Por defecto, baja tensión, en corriente alterna, es aquella instalación que transporte, distribuya o transforme energía eléctrica con un voltaje inferior a 1000 voltios. También se habla de media tensión cuando se hace referencia a aquellos voltajes entre 1000 y 36000 voltios (1-36 kV), pero esta es una denominación entre círculos profesionales, que no tiene carácter oficial, ni normativo, ya que sería, en puridad, alta tensión.

A la hora de diseñar y dimensionar una línea eléctrica, hay que tener en cuenta dos tipos de cálculos. Por un lado el cálculo eléctrico (necesidades, secciones, tipo de conductor, etc.) y por otro lado el cálculo mecánico, ya que la línea soporta desestabilizaciones mecánicas por el peso del tendido eléctrico, la propia línea eléctrica y las inclemencias meteorológicas.

En el cálculo eléctrico, se calculará la tensión eléctrica de la línea, en función del consumo y las necesidades, material y sección. Normalmente suelen ser conductores desnudos de aluminio. En el cálculo mecánico, el tipo de apoyos; las sobrecargas a considerar, que serán el viento, el hielo, el desequilibrio de tracciones, el peso de los conductores. Además de todo esto, habrá que considerar otros importantes condicionantes, como son el efecto corona, las distancias de seguridad, el aislamiento adecuado y la seguridad adecuada a la hora del montaje de la propia línea.

Para calcular el óptimo económico de una línea eléctrica se considera que el coste anual de una línea eléctrica es igual al valor de la energía perdida en la transmisión durante un año.

En cuanto a la normativa vigente en España, son dos los principales documentos en materia de líneas eléctricas: el Reglamento de alta tensión y sus instrucciones técnicas complementarias, y el Reglamento electrotécnico para baja tensión.


1. Cálculo eléctrico de líneas

- Lectura: OCW-UPC. Cálculo de líneas y redes eléctricas (págs. 32-49)
- Lectura: Wikipedia. Cálculo de secciones de líneas eléctricas
- Vídeo: José Ramón Vaello. Cálculo de sección de líneas eléctricas


2. Cálculo mecánico de líneas

- Lectura: MIET. Guía técnica de aplicación. Líneas aéreas con conductores desnudos (parte correspondiente de cálculos mecánicos)
- Vídeo: UMHE. Cálculo mecánico de líneas eléctricas aéreas


3. Óptimo económico de una línea eléctrica

Del enunciado de Kelvin de la Segunda Ley de la Termodinámica se puede deducir que en toda transmisión de energía, se obtiene la máxima economía cuando el coste anual de la línea es igual al valor de la energía perdida en la transmisión durante un año. Así se calcula la sección ideal.

Si llamamos:

- B = coste de la instalación de 1 km de línea por cm2 de sección

- e = porcentaje anual de B, por intereses, amortización, conservación, impuestos, etc. Para los apoyos se puede considerar un un 10 % para acero, 15 % para hierro y un 20 % para madera, aunque esta última ya no se utiliza, siendo casi todos de acero, por lo que se puede considerar un 10 %.

- S = sección ideal de la línea en cm2

- m = número de consductores

- I = intrnsidad media de la conrriente durante un año, en amperios

- R = resistencia de un km de línea, en ohmios

- p = valor del kWh

Entonces tendremos:

Coste anual de la línea = (e/100)∙B∙S

Valor de las pérdidas anuales = (W perdida/1000)∙p (unidad de moneda/kWh ∙ 1 año) 
= (p/1000)∙V∙I∙m∙365 días ∙ 24 horas = (p/1000)∙I2∙R∙m∙365∙24 = (876/100)∙I2∙R∙m

Igualando:
e∙B∙S = 876∙ I2 ∙R∙m∙p

De la ecuación se deduce la sección ideal, en términos económicos, considerándose la sección más próxima normalizada por exceso, pero valoraciones técnicas más precisas decidirán la sección definitiva.

- Lectura: Wikipedia. Red de distribución de energía eléctrica (Equilibrio entre producción y consumo)


4. Normativa vigente

- Lectura: BOE. R.D. 223/2008, por el que se aprueban el Reglamento de alta tensión y sus instrucciones técnicas complementarias
- Lectura: MIET. R. D. 842/2002, por el que se aprueba el Reglamento electrotécnico para baja tensión


El proyecto de una línea eléctrica

- Lectura: CUVSI. El proyecto de una línea eléctrica

Proyectos tipo:

- Alta tensión:: e-on. Proyecto tipo de líneas de alta tensión aéreas
- Baja tensión: Union Fenosa. Proyecto Tipo Líneas Eléctricas Aéreas de Baja Tensión

Se pueden conseguir proyectos de líneas eléctricas en los boletines y diarios oficiales, cuando se estos se reproduce su totalidad o una parte para exposición pública. También se pueden buscar en Internet, de los que muestran las empresas, centros de desarrollo e investigación, y universidades.


Problemas de líneas eléctricas de baja tensión

- Lectura: OCW-UPC. Cálculo de líneas y redes eléctricas


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: CUVSI. Cálculo de líneas eléctricas
- Lectura: CUVSI. Transmisión de energía eléctrica
- Lectura: MIET. Estructura del Sector Eléctrico
- Lectura: Tuveras.com. Parámetros de una línea eléctrica en A.T.
- Lectura: UNED. Transporte y distribución de energía eléctrica (Adenda) (pdf)


Electrificación y Vías Rurales
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Trazado de una red de caminos rurales. Práctica virtual

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Camino rural en Ashland, Ohio

Los caminos rurales son vías de comunicación para el mundo rural. Dedicados tradicionalmente a la agricultura, la silvicultura o la minería, hoy también tienen otros usos, como el turismo rural o el excursionismo.

Son caminos económicos que muchas veces están situados en zonas ecológicamente sensibles, por lo que a la hora de planificar su trazado es necesario hacerlo desde el punto de vista técnico, económico y ecológico.

A la hora de diseñar una red de caminos rurales en una determinada zona son muchos los condicionantes técnicos, económicos y ecológicos. Tanto es así, que aunque existen numerosos programas y aplicaciones que pueden facilitar la tarea, el trabajo humano siguen siendo fundamental.


Introducción

- Lectura: CUVSI. Caminos rurales


Guión de la práctica

El plano que se adjunta representa una determinada zona rural:

Zona rural


Opción con curvas de nivel:

Zona con curvas de nivel


La imagen se puede bajar o ampliar. Se puede trabajar directamente sobre ella o imprimirla en papel.

Se pide:

1.- Trazar una red de caminos que comunique todas las parcelas entre sí y con el poblado. Incluir un camino principal que une al poblado con una vía de comunicación.

2.- Trazar una red de caminos que sirvan para la explotación forestal y como cortafuegos.

3.- Razonar los tipos de estructuras más aconsejables para la construcción del firme, haciendo el mayor uso posible de los materiales disponibles en la zona.

4.- Proyectar el firme de los caminos en función del tráfico

5.- Trazar la sección transversal del tipo de camino mediante croquis acotado.

Usar los siguientes criterios de optimización:

1) Limitar al mínimo indispensable la longitud de los caminos

2) Limitar al mínimo el movimiento de tierras, el terraplen y el desmonte.

3) Evitar suelos húmedos y zonas susceptibles de erosión.

4) Compactar bien el camino y usarlo cuando haya secado por completo. Construir cuando el tiempo sea seco.

5) Canalizar adecuadamente el agua mediante cunetas y estructuras de drenaje transversales, es función de las precipitaciones y escorrentía.

6) Evitar en lo posible los cursos de agua y cruzar los arroyos

7) Trazar los caminos con la menor pendiente posible.

8) Caminos agrícolas: no construirlos cercanos y paralelos a carreteras, ya que el tráfico y las luces pueden generar confusión y/o accidentes.

9) Caminos forestales: considerar la posibilidad de cerrarse, eliminar el pavimento y plantar gramíneas o arbustos si no se han de utilizar hasta el siguiente ciclo de corta.


Preguntas y actividades

1.- Si dos parcelas al final de un camino pertenecen al mismo propietario, ¿se podría ahorrar una parte de camino?

2.- Las parcelas (enclaves) que están en la zona boscosa o forestal ¿pueden unirse con otros caminos? ¿pueden servir los caminos para la propia explotación forestal?

3.- Si existiese una zona minera, ya sea en la zona agrícola o forestal, ¿qué variaría a la hora de diseñar y trazar el camino?

4.- Los caminos cortos ocupan menos superficie, pero los largos pueden causar menos impacto ambiental y visual, ¿por qué? Razonar la respuesta.


Lecturas recomendadas

- Lectura: Ferrer Granda, José María. Caminos rurales (pdf)
- Lectura: Gordon Keller, PE; James Sherar, PE. Ingeniería de caminos rurales (pdf)
- Sitio web: MAGRAMA. Caminos naturales. Manual de aspectos constructivos (varios pdf)
- Lectura: Generalitat Valenciana. Instrucciones para el Diseño de Áreas Cortafuegos (pdf)
- Lectura: FAO. La ingeniería de las carreteras forestales
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Ensayo Proctor de un suelo. Práctica virtual

Curva de saturación

El ensayo Proctor es un ensayo para medir el grado de compactación de un terreno. Cuanto más compactado esté, menor será el número de poros, por lo que menores serán los cambios en función de la humedad y humedad del mismo, pudiendo, por tanto, soportar mayores cargas. Fue ideado por  el ingeniero nortemericano R. R. Proctor en la década de los treinta del siglo XX.

Dentro del ensayo Proctor hay dos tipos: el Ensayo Proctor Normal, y el Ensayo Proctor Modificado.

El Ensayo Proctor Normal en España viene dado por la norma UNE 103-500-94. Se golpea con 26 golpes la muestra de suelo con una maza de 102 mm de diámetro y 2,5 kg de peso, pudiendo hacerse de forma manual o automatizada. En otros países tienen sus propias normas, pero son muy similares, ya que proceden del AASHO estándar.

El Ensayo Proctor Modificado en España viene dado por la norma UNE 103-501-94. Se golpea con 60 golpes la muestra de suelo con una maza de 50 mm de diámetro y 4,535 kg de peso, pudiendo hacerse de forma manual o automatizada. En otros países tienen sus propias normas, pero son muy similares, ya que proceden del AASHO modificado.

El ensayo Proctor nos da la densidad máxima de un terreno, en gr/cm3, a un porcentaje de humedad óptima.


Introducción

- Lectura: Wikipedia. Ensayo de compactación Proctor


Procedimiento

- Lectura: Universidad de Alicante. Proctor modificado y límites de Atterberg (pdf) (Proctor modificado, el procedimiento del Proctor normal es similar, cambiando la maza y el número de golpes)



Formas de realizar la práctica

1. En laboratorio.

El equipo de compactación Proctor es caro. Se suele vender la maza o pisón y el molde con el collarín, aparte de la maquina que realiza los golpes de compactación. Sólo merecería la pena comprar el compactador automático en un laboratorio profesional que ofrezca servicios de análisis de mecánica de suelos. Otra opción es construir de forma manual la maza y el molde.

2. En laboratorio casero.

En este caso habría dos opciones: construir mazas y moldes más o menos normalizados, o sin normalizar. En este último caso, la práctica se podría hacer de una manera sencilla, ya que bastaría un simple bote y un objeto largo y cilíndrico.

Aunque la práctica no es en principio peligrosa, hay que tener cuidado de no hacerse daño al dar los golpes de maza. Además hay que tener en cuenta que es fácil ensuciar el entorno, por lo que conviene hacerlo en un local amplio que no esté destinado a vivienda.

3. De manera virtual

Además de observar como se realiza el procedimiento en el vídeo anterior y observar la siguiente imagen gif que reproduce los golpes de la maza, se pueden utilizar los siguientes datos de muestras reales:


Valores obtenidos de muestras reales:

Muestra
Proctor Normal, gr/cm3
Proctor Modificado, gr/cm3
Humedad óptima, %
1
1,96

10,3
2
1,67

17,6
3

2,09
8,5
4

1,98
8,9
5

2,15
6,4
6

2,11
8,4
7

2,002
6,0
8

2,08
7,1
9

2,19
4,7
10

2,2
5,4


Preguntas y actividades

1.- Un suelo sin compactar tiene un determinado Proctor, 1,79 gr/cm3, se compacta y se vuelve a repetir el ensayo, dando 1,82 gr/cm3, ¿qué porcentaje de compactación, en porcentaje, se ha producido?

2.- ¿Cuáles son las diferencias (a grosso modo) entre el ensayo Proctor normal y el modificado?

3.- ¿Cómo influye la humedad del suelo en el grado de compactación?

4.- Para compactar el firme de un camino, conviene regarle con agua antes de pasar el rodillo compactador, ¿por qué motivo?


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Construaprende. Practica 05. Proctor estándar
- Lectura: HCSoft. El ensayo CBR en detalle
- Lectura: Sólo Arquitectura. Problema con Proctor Modificado
- Lectura: Sirio.ua.es. Las propiedades de los suelos y su determinación (pdf)
- Lectura: Universidad de Zaragoza. Laboratorio de Geotecnia (doc)
- Lectura: Vagos de Unisucre. Informe de Proctor estándar (pdf)


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Ensayo granulométrico de un suelo. Práctica virtual

Tamices

La finalidad de un análisis o ensayo granulométrico de un suelo es obtener la distribución según el tamaño de sus partículas, con el fin de comprobar sus propiedades mecánicas.

El ensayo granulométrico nos dará la proporción de limo, arcilla, arena, y grava, teniendo interés geológico, edafológico y sedimentológico. Pero su interés principal suele ser desde el punto de vista de la mecánica de suelos, indicándonos la estabilidad del suelo con fines ingenieriles y constructivos.

Para hacer el ensayo granulométrico, se hace pasar la tierra por tamices, avanzando de abertura gruesa a más fina. Los comúnmente usados son el nº 4 (4,76 mm), el nº 10 (2 mm), el nº 40 (0,42 mm) y el nº 200 (0,074 mm). Para partículas de menor tamaño que el tamiz nº 200 se usaría la ley de Stokes, por velocidad de sedimentación en el agua.

Antes de hacer pasar la muestra del suelo por los tamices ha de estar completamente seca o calentada a 105 grados. El tanto por ciento retenido en cada tamiz será r/P x 10 = %, donde r es peso a 105 ºC del retenido y P es peso a 105 ºC. El porcentaje que pasará por cada tamiz será 100 - r/P x 100.


Introducción

- Lectura: Wikipedia. Clasificación granulométrica


Guión de la práctica

- Lectura: M. J. García. Granulometría por tamizado de un material en polvo (pdf)

Lectura adicional:

- Norma oficial: Normal NLT-104/91. Granulometría de suelos por tamizado (pdf)



Formas de realizar la práctica

1. En laboratorio.

En principio, se puede hacer sólo con los tamices. Si es un laboratorio para enseñanza sería suficiente. Ahora bien, la agitación de los tamices es una tarea pesada y que puede estar sujeta a errores si no se ha realiza por completo, por lo que se suele emplear un agitador de tamices donde se colocan los mismos, pero este incrementa sobremanera el presupuesto. La compra de este estaría justificada en el caso de un laboratorio de enseñanza donde se realizan muchos ensayos granulométricos (como facultades de Ingeniería) o que ofrece servicios profesionales de análisis.

2. En laboratorio casero.

La práctica no tiene peligrosidad, pero el entorno donde se realice ha de ser amplio, ya que se puede ensuciar fácilmente con el polvo desprendido.

El precio de los tamices oscila de 35 a 300 euros según calidad, por lo que puede ser un desembolso importante que no merezca la pena, salvo que se quiera hacer alguna prueba con el fin de montar en el futuro un laboratorio profesional. Otra posibilidad es fabricar a mano los tamices, haciendo agujeros para los tamaños superiores y colocando mallas para los inferiores. Los tamaños de paso que se necesitan son 4,76 mm (nº 4), 2 mm (nº 10), 0,42 mm (nº 40) y 0,0074 mm (nº 200). También se necesita una balanza, con una digital pequeña bastaría, si no se requiere una gran precisión.

3. De manera virtual

Además de observar como se realiza el procedimiento en el vídeo anterior, se pueden utilizar estos datos de muestras reales para construir la curva granulométrica:


Muestra
Cota (m)
TAMICES UNE % QUE PASA
80
60
50
40
32
25
20
10
5
2
0,4
0,08
1
--




100
87
74
45
33
25
15
5,5
2
2,40





100
94
79
64
45
20
9,8
3
1,50







100
91
70
54
31,7
4
2,60







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94
78
50
36,4
5
1,50








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99
95
29,1
6
3,00








100
91
88
32,7
7
1,50








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99
85
27,4
8
3,00








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95
50
9,9
9
--




100
92
86
76
69
63
53
37,2
10
3,00









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97
92,1
11
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29
2,50








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43
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30
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83
64
57
51
47
44
37
27
21,4
31
2,50



100
84
73
68
54
49
36
19
11,6
32
3,00



100
92
88
81
73
64
61
40
31,5
33
1,50







100
91
71
54
39,8
34
3,00








100
91
42
25,6
35
1,50







100
93
73
46
39,2
36
3,00








100
79
43
39,1
37
1,50







100
88
75
43
37,8
38
2,40







100
91
71
58
41,4
39
1,25









100
97
87,1
40
2,20








100
71
56
32,9


Notas:

1) La cota en metros se refiere a la profundidad a la que se ha tomado la muestra. Si no figuran datos, la muestra es de la superficie del terreno.

2) La correspondencia entre tamices UNE y ASTM es la siguiente:


TAMICES
Norma UNE
Norma ASTM
Abertura (mm)
Abertura (mm)
80,00
3 in.
76,2
40,00
1 1/2 in.
38,1
20,00
3/4 in.
19,0
10,00
3/8 in.
9,5
5,00
4
4,75
2,50
8
2,36
1,25
16
1,18
0,63
30
0,600
0,31
50
0,300
0,16
100
0,150
0,08
200
0,075


Para construir la curva granulométrica, se puede tomar el modelo oficial que aparece en el anterior enlace o en este otro, imprimirlo y unir los puntos en el mismo, o bien hacerlo mediante una hoja de cálculo como Excel, como viene explicado en el siguiente vídeo:



Preguntas y actividades

1.- Construir una tabla de cálculo a mano o mediante una hoja de cálculo Excel o Calc, que nos de el porcentaje de suelo que pasa por un tamiz en función del peso, e inversamente.

2.- Hallar los límites de Atterberg de una muestra de suelo real o de las muestras reales de ejemplo.

3.- Hallar el Índice de Grupo de una muestra de suelo real o de las muestras reales de ejemplo.

4.- Clasificar el suelo según la clasificación HBR, tomando una muestra de suelo real o de las muestras reales de ejemplo.

5.- Caracterizar el suelo, desde el punto de vista de la mecánica de suelo, tomando una muestra de suelo real o de las muestras reales de ejemplo.


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: Universidad de Oviedo. Estudio granulométrico de los áridos (pdf)
- Presentación: Ernesto Guevara Ortiz. Análisis granulométrico por tamizado


Electrificación y vías rurales
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