Ensayo de recuperaición de un pozo.

Los ensayos de recuperación consiste en medir a largo tiempo, la evolución del nivel de agua  en el pozo que se ha estado bombeando durante un tiempo t.

El efecto sobre la evolución del nivel de agua de la parada de un pozo en el que se ha estado bombeando un caudal Q de agua durante un tiempo t, es el de considerar que a partir del momento  de la parada, el pozo continua funcionando pero se superpone a él el efecto de otro pozo que comenzaría a funcionar en el momento de parada con el mismo caudal pero de signo  contrario.

En la practica, inmediatamente después de finalizado el bombeo comienzan a medirse los  descensos residuales (profundidad del nivel con respecto al nivel estadio antes de comenzar el bombeo) durante un tiempo t1 (ver Figura 3.23).

El pozo de bombeo, en este proceso, se considera que esta funcionando durante un tiempo (t + t1), y el pozo virtual durante un tiempo t1.

Figura 3.23: Gráfica de recuperación 

Relacin de poisson – Hormigón.

La relación de la deformación lateral a la deformación longitudinal, dentro del rango elástico, para muestras cargadas axialmente se llama Relación de Poisson. Los valores de la relación de Poisson se requieren para el análisis estructural y para el diseño de muchos tipos de estructuras. El método para determinar la relación de Poisson se detalla en la ASTM C469.

La mayor parte de los valores de la relación de Poisson que se han dado a conocer, hasta un envejecimiento de 50 años, caen dentro del rango de 0.15 a 0.25. A falta de datos experimentales, se puede utilizar un valor de 0.20.

Diseño de tratamientos superficiales: Propiedades de los agregados.


1. PROPIEDADES DE LOS AGREGADOS

1.1. CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES



1.2. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

1.2.1. GRANULOMETRÍA

Tratamiento Superficial Simple.

En los tratamientos superficiales simples lo ideal es que las partículas sean monogranulares (partículas de dimensión única), porque ofrecen una cobertura informe, fijación adecuada, distribución de cargas adecuada y facilidad de dosificación.



Tratamiento superficial múltiple.

Se debe cumplir la regla de Pavaux y Linckenheyl en cada capa          d ≥ 0.6D

El diámetro máximo “D” del agregado de la segunda capa debe ser igual al diámetro mínimo “d” del agregado de la primera capa.

Los diámetros máximo “D” y mínimo “d” de los agregados de la segunda capa deben ser establecidos de tal forma que se confirme aproximadamente la siguiente relación:

D Inferior + d Superior ≈ d Inferior + D Superior
El diámetro máximo “D” de los agregados de la primera capa deberá ser mayor cuando el tráfico sea más pesado.

Control del porcentaje de finos:
           
Los que pasan por el tamiz No. 10 < 2 %

Los que pasan por el tamiz No. 200 < 0,5 %

Contenido de arcilla < 0,05 %

Las granulometrías continuas no son recomendadas, porque las partículas más finas, en la distribución de agregados, tienen la tendencia a caer sobre el riego de ligante antes que las partículas más grandes, lo cual puede ocasionar un acabado deficiente y exudación.

1.2.2. TAMAÑO MÁXIMO

El tamaño máximo se determina considerando los siguientes factores:

Tráfico.

Naturaleza de la superficie subyacente.
           
Recomendaciones constructivas:

El agregado de mayor tamaño presenta una mayor dificultad de fijación.

El agregado de menor tamaño presenta menor tolerancia a la tasa de aplicación.

1.2.3. FORMA

La forma de las partículas está determinada por:

Naturaleza de la roca.

Proceso de trituración: regularidad en la alimentación.

Coeficiente de reducción en el proceso de trituración.

Tipos y características principales:

Redondeadas: menor rozamiento interno, mayor tasa de ligante, escurrimientos.

Laminares: facilidad de dislocamiento/fragmentación, sobre posición.

Cúbicas: drenaje superficial deficiente, mayor riesgo de exudación.

Poliédricas (ideales): Condiciones de fijación superiores, rozamiento interno elevado, mayor resistencia a la fragmentación, rugosidad (profundidad de textura) adecuada, drenaje superficial apropiado, dosificación fácil.

1.2.4. ANGULARIDAD

Por lo menos debe tener dos caras fracturadas.

Cuando se trituran cantos rodados se debe elegir tamaños que cumplan la relación:


1.2.5. DUREZA

Esta característica es muy importante, se debe controlar mediante el Ensayo de Abrasión de Los Ángeles. Las especificaciones para construcción de carreteras establecen que el desgaste no debe ser mayor a 40 %. Los agregados deben ser de piedra triturada, cascajo o guijarros rodados triturados.

1.2.6. POROSIDAD

Una pequeña porosidad es beneficiosa, porque permite una penetración apropiada del ligante, lo cual aumenta la resistencia al desprendimiento de la película de ligante bajo la acción del agua.

1.2.7. LIMPIEZA

Es necesario controlar la limpieza de los agregados, para garantizar la adherencia entre las partículas del agregado y el ligante bituminoso, por lo cual las partículas pétreas deben estar exentas de polvo, materia orgánica o cualquier sustancia perjudicial. 

1.3. PROPIEDADES FÍSICO QUÍMICAS

1.3.1. ADHERENCIA

Es una condición fundamental para que los agregados sean cubiertos por el ligante, además para que la película de ligante tenga la resistencia suficiente para evitar su desprendimiento por la acción combinada del agua y el tráfico.


1.3.2. ALTERABILIDAD

Los agregados están sujetos a procesos de descomposición, debido a que están directamente sometidos a la intemperie y a la acción combinada de los agentes atmosféricos y al tráfico.

El control de la alterabilidad del agregado se realiza mediante el ensayo de Durabilidad
(Pérdida máxima con sulfato de sodio / magnesio < 12%).

Tratamientos superficiales: Factores que intervienen en el diseño de tratamientos superficiales.

Tratamientos superficiales: Definición.

Tratamiento superficial bituminoso es un revestimiento en el que un agregado es colocado uniformemente sobre un ligante bituminoso, previamente aplicado sobre la calzada, para luego ser compactado. Su espesor es aproximadamente igual a la mayor dimensión de los fragmentos pétreos.

Se designa por tratamiento superficial a cualquier tipo de revestimiento bituminoso delgado con un espesor menor a una pulgada.

Ejemplos:

Riegos antipolvo.
Riegos de imprimación.
Tratamientos superficiales simples.
Tratamientos superficiales múltiples.
Tratamientos superficiales con mezclas en instalación fija.
Sellados con lechada asfáltica.
Riegos en negro.
Capas de adherencia.
Riegos de sellado.

DENOMINADOR COMÚN

La modalidad que se emplea para la aplicación de los materiales es por esparcido

La cobertura del agregado se realiza por penetración del ligante.


FINALIDADES

Función principal:

Servir como revestimiento de los caminos.

Proporcionar un movimiento más suave y seguro a los vehículos, librándolos del polvo.

Proteger la estructura subyacente de la acción dañina de las aguas de infiltración.

Funciones Complementarias:

Restaurar pavimentos (gastados, oxidados, deformados, fisurados, etc.).

Obtener textura antideslizante.

PRINCIPIOS BÁSICOS DE COMPORTAMIENTO

1º El material bituminoso debe ser aplicado en cantidad suficiente como para aglutinar y mantener firmes los fragmentos del agregado.

2º El agregado debe ser aplicado de tal modo que cubra íntegramente al material bituminoso uniformemente distribuido sin excesos ni defectos.

3º El grado de retención o aglutinación entre los dos materiales constituyentes debe ser capaz de impedir que el agregado sea arrancado por la acción de las ruedas.

Temperaturas de aplicación del asfalto.


El asfalto es un material termoplástico cuya viscosidad disminuye al crecer su temperatura. La relación entre la temperatura y la viscosidad puede no ser la misma para diferentes orígenes o tipos y grados de material asfáltico.

Normalmente se especifican las temperaturas de aplicación para diversos empleos de los materiales asfálticos, pero como consecuencia de las variaciones de viscosidad, el especificar solamente la temperatura no es suficiente para hacer uso adecuado de los materiales. Por ello, el Instituto del Asfalto recomienda que se tenga en cuenta la relación  viscosidad-temperatura de cada material asfáltico antes de fijar la temperatura adecuada para el tipo de procedimiento constructivo empleado.

La temperatura más adecuada para mezclado en instalación mezcladora es aquella a que la viscosidad del asfalto está comprendida entre 75 y 150 segundos Saybolt-Furol. Las temperaturas más elevadas de este campo de variación son normalmente más adecuadas para mezclas con áridos finos. No hay que olvidar que la temperatura de los áridos regula en medida importante la temperatura de la mezcla.

La temperatura más adecuada para el riego está comprendida normalmente entre 25 y 100 SSF. Se emplean las viscosidades más elevadas de este margen para sellado y penetración de superficies abiertas, y las más bajas para sellado y penetración de superficies cerradas.

A falta de datos adecuados sobre la relación viscosidad-temperatura puede emplearse la tabla II.10, que da una orientación para la determinación de las temperaturas de aplicación.

Tabla II.10. Temperaturas de aplicación del asfalto

Emulsión asfáltica: Ensayo de tamizado, ensayos sobre residuo.

VISCOSIDAD

Los aparatos, procedimiento y finalidad del ensayo de viscosidad de los asfaltos emulsificados o emulsiones asfálticas son esencialmente los mismos descritos para los asfaltos fluidificados. Los aparatos y procedimiento se describen en los métodos AASHTO T59 y ASTM D244.

RESIDUO DE DESTILACIÓN

En las emulsiones asfálticas se emplea el ensayo de destilación para determinar las proporciones de asfalto y agua y obtener asfalto puro para su ensayo. El procedimiento de ensayo es esencialmente el mismo descrito para los asfaltos fluidificados, salvo que se emplean una retorta de hierro y quemadores anulare en lugar de matraz de vidrio y mechero Bunsen. Los aparatos y procedimientos para la realización del ensayo se describen en los métodos AASHTO T59 ASTM D244.


SEDIMENTACIÓN

El ensayo de sedimentación determina la tendencia a sedimentar de los glóbulos de asfalto durante el almacenaje de una emulsión asfáltica. Se deja en reposo, durante cinco días, una muestra de emulsión asfáltica en un cilindro graduado, después de lo cual se determina la diferencia en contenido de asfalto entre el fondo y la superficie de la muestra. El procedimiento y material necesario se describen en los métodos AASHTO T59 y ASTM D244.

DEMULSIBILIDAD

El ensayo de demulsibilidad da una indicación de la velocidad relativa a que los glóbulos coloidales de asfalto de las emulsiones de rotura rápida y media se unirán entre sí (o la emulsión romperá) cuando la emulsión se extienda en película delgada sobre el terreno o los áridos. El cloruro cálcico coagula o flocula los diminutos glóbulos de asfalto presentes en estas emulsiones. En el ensayo se mezcla con emulsión asfáltica una solución de cloruro cálcico en agua, tamizando a continuación la mezcla para determinar la cantidad de asfalto separada de la emulsión.

En el ensayo de las emulsiones de rotura rápida (RS) se emplea una solución muy débil de cloruro cálcico; las especificaciones determinan la concentración de la solución y la cantidad mínima de asfalto que debe quedar en el tamiz. En este tipo de emulsiones es necesario un alto grado de demulsibilidad, ya que se espera de ellas que rompan casi inmediatamente al contacto con los áridos a los que se aplican.

El ensayo de las emulsiones de rotura media (MS) exige el empleo de una solución de cloruro cálcico más fuerte que la empleada en el ensayo de los tipos de rotura rápida. En las aplicaciones en las que se especifica el tipo MS no se desea la rápida coalescencia del asfalto, y las especificaciones demuestran normalmente, para estos productos, un límite máximo de la demulsibilidad, así como la concentración de la solución. El material y procedimiento para la realización de este ensayo se describen en los métodos AASHTO T59 y ASTM D244.

ENSAYO DE TAMIZADO

El ensayo de tamizado complementa al de sedimentación y tiene un propósito en cierto modo similar. Se emplea para determinar cuantitativamente el porcentaje de asfalto presente en forma de glóbulos relativamente grandes. Estos glóbulos no dan revestimientos delgados y uniformes de asfalto sobre las partículas de áridos y pueden ser, o no ser, identificados por el ensayo de sedimentación, que solamente tiene valor en este aspecto cuando hay suficiente diferencia entre el peso específico del asfalto y el del agua para permitir que se produzca la sedimentación.

En el ensayo de tamizado se hace pasar una muestra representativa de la emulsión asfáltica a través de un tamiz número 20. el tamiz y el asfalto retenido se lavan a continuación con una solución diluida de oleato sódico y, finalmente, con agua destilada. Después del lavado, el tamiz y el asfalto se secan en estufa y se determina la cantidad de asfalto retenido. El procedimiento y aparatos necesarios para la realización de este ensayo se describen en los métodos AASHTO T59 y ASTM D244.

MEZCLADO CON CEMENTO

El ensayo de mezclado con cemento desempeña en las emulsiones asfálticas de rotura lenta (SS) un papal análogo al del ensayo de demulsibilidad en los tipos de rotura rápida o media. Los tipos SS se destinan al empleo con materiales finos y áridos con polvo, y normalmente no son afectados por las soluciones de cloruro cálcico empleadas en el ensayo de demulsibilidad.

En el ensayo de mezclado con cemento se mezcla una muestra de emulsión asfáltica con cemento Pórtland de gran finura de molido, y la mezcla se hace pasar con la ayuda del agua, a través de un tamiz número 14. Las especificaciones limitan usualmente la cantidad de material que puede admitirse quede retenida en el tamiz. Los materiales y procedimiento para la realización de este ensayo se describen en los métodos AASHTO T29 y ASTM D244.

ENSAYOS SOBRE EL RESIDUO

Usualmente se realizan sobre el residuo de destilación los ensayos de penetración, solubilidad y ductilidad correspondientes a los betunes asfálticos.

PESO ESPECÍFICO

La finalidad y procedimientos para realizar el ensayo de peso específico en los asfaltos emulsificados son los mismos descritos para los asfaltos fluidificados.

Asfalto líquido de curado lento (SC).


PUNTO DE INFLAMACIÓN

Los aparatos, procedimiento y finalidad de este ensayo son los indicados para los betunes asfálticos.

VISCOSIDAD

Los aparatos, procedimientos y finalidad de este ensayo son los descritos para los asfaltos fluidificados.

Si denominamos grados antiguos a los calculados mediante el ensayo de viscosidad Saybolt-Furol y denominamos grados modernos a los calculados mediante la viscosidad cinemática, a una misma temperatura de 60 ºC, podemos realizar una comparación entre ambos grados de asfaltos líquidos (véase la figura II.2).

Figura II.2. Comparación de los grados antiguos y modernos de asfalto líquido.
            Fuente: The Asphalt Institute’s, Manual del Asfalto.

DESTILACIÓN

Los aparatos, procedimiento y finalidad de este ensayo son los mismos descritos para los asfaltos fluidificados, salvo que solamente se mide el disolvente destilado a 360 ºC y no a diversas temperaturas, como para los asfaltos fluidificados. La razón de esta diferencia es que el disolvente contenido en los asfaltos líquidos de tipo SC es de evaporación lenta y no se pretende que estos productos curen como los asfaltos fluidificados.

FLOTADOR

El ensayo del flotador se hace el residuo de destilación de los asfaltos líquidos de tipo SC. Este ensayo es un ensayo de viscosidad modificado, y se emplea porque el residuo es usualmente demasiado blando para el ensayo de penetración o de volumen demasiado pequeño para la determinación de la viscosidad Saybolt-Furol. Su finalidad, por consiguiente, se reduce a dar una indicación de la consistencia de los productos con estas limitaciones. El ensayo se describe en los métodos AASHTO T50 y ASTM D139.

ASFALTO RESIDUAL DE PENETRACIÓN 100

Este ensayo se hace sobre productos de tipo SC. Como la velocidad de curado de un material de tipo SC es muy lenta, puede alcanzar durante su vida de penetración de 100 o no alcanzarla. El principal valor del ensayo es que da un residuo sobre el que pueden realizarse los ensayos normalizados para betunes asfálticos.

Se calienta una muestra de asfalto líquido SC a una temperatura de 250-260 ºC, manteniéndola a esa temperatura hasta que pierda suficientes aceites para alcanzar una penetración de 100. Después se determina el porcentaje en peso de betún asfáltico restante. Las especificaciones prescriben proporciones mínimas de este residuo para cada grado de asfalto líquido SC. El procedimiento de ensayo se describe en los métodos AASHTO T56 y ASTM D243.

DUCTILIDAD

Normalmente se determina en los asfaltos líquidos de curado lento la ductilidad del asfalto residual de penetración 100.


SOLUBILIDAD

Los aparatos, procedimiento y finalidad del ensayo de solubilidad para asfaltos líquidos de tipo SC son los mismos descritos para los betunes asfálticos.

PESO ESPECÍFICO

Los procedimientos y finalidad de la determinación del peso específico en los asfaltos líquidos de curado lento son los mismos descritos para los asfaltos fluidificados.

Asfalto líquido de curado rápido (RC) y curado medio (MC).

PUNTO DE INFLAMACIÓN

El punto de inflamación de los asfaltos fluidificados como el asfalto líquido (RC) y el (MC) se mide mediante el ensayo de punto de inflamación en vaso abierto. La finalidad del ensayo es la misma indicada para los betunes asfálticos. El aparato se modifica para hacer posible el calentamiento indirecto del asfalto fluidificado. Los aparatos y procedimientos para la realización de este ensayo se describen en los métodos AASHTO T79 y ASTM D1310.
VISCOSIDAD

La consistencia o resistencia a fluir de los asfaltos fluidificados o asfaltos líquidos de curado lento se mide normalmente por el ensayo de viscosidad Saybolt-Furol, en forma esencialmente idéntica a la descrita para los betunes asfálticos. Como las temperaturas de ensayo empleadas en los asfaltos líquidos son generalmente más bajas que en los betunes asfálticos, se emplea normalmente agua como fluido de calentamiento para el baño termostático. Los aparatos y procedimiento para la realización de este ensayo se describen con detalle en los métodos AASHTO T201 y ASTM D2170.

Lo mismo que en el caso de betunes asfálticos, existe cierta tendencia a medir la viscosidad en unidades fundamentales (centistokes) con los viscosímetros de flujo en tubo capilar de cristal que se describieron para los betunes asfálticos.

En la figura II.1 se indica la amplia gama de viscosidades de los asfaltos fluidificados y de los asfaltos líquidos de curado lento (SC), que se discuten más adelante, a la misma temperatura (60 ºC). Como consecuencia de la amplitud de este campo de variación, las especificaciones del Instituto del Asfalto exigen que las determinaciones de la viscosidad de los diferentes grados se realicen a distintas temperaturas (véase las tablas II.6, 7, 8), como se indica a continuación:

                        RC0, MC0, SC0: Viscosidad Furol a 25 ºC.
                       
                        RC1, MC1, SC1: Viscosidad Furol a 50 ºC.
                       
                        RC2, 3, MC2, 3, SC2, 3: Viscosidad Furol a 60 ºC.
                       
                        RC4, 5, MC4, 5, SC4, 5: Viscosidad Furol a 82 ºC.


Figura II.1. Comparación de las viscosidades de los asfaltos líquidos a 60 ºC.
Fuente: The Asphalt Institute’s, Manual del Asfalto.

DESTILACIÓN

El ensayo de destilación se emplea para determinar las proporciones relativas de betún asfáltico y disolventes presentes en el asfalto fluidificado. Se emplea también para medir las cantidades de disolvente que destilan a diversas temperaturas, que indican las características de evaporación del disolvente. Estas a su vez, indican la velocidad a que el material curará después de su aplicación. El asfalto recuperado en el ensayo puede emplearse para realizar los ensayos descritos al hablar de betunes asfálticos.

El ensayo se realiza colocando  una cantidad especificada de asfalto fluidificado en un matraz de destilación conectado a un condensador. El asfalto fluidificado se calienta gradualmente hasta una temperatura especificada y se anota la cantidad de disolvente destilada a diversas temperaturas. Cuando se alcanza la temperatura de 360 ºC se mide la cantidad de asfalto restante y se expresa como porcentaje en volumen de la muestra original. Los procedimientos y aparatos necesarios para la realización del ensayo de
destilación sobre los asfaltos fluidificados se detallan en los métodos AASHTO T78 y ASTM D402.

PESO ESPECÍFICO

Aunque no se especifica normalmente, es deseable conocer el peso específico de los asfaltos fluidificados empleados. Este conocimiento puede servir para hacer las correcciones de volumen cuando se miden volúmenes a temperaturas elevadas. El peso específico de los asfaltos fluidificados se determina normalmente por el método del pignómetro descrito en los métodos AASHTO T43 y ASTM D70.

Tabla II.6. Especificaciones para Asfaltos Fluidificados de Curado Rápido (RC).
   
Tabla II.7. Especificaciones para Asfaltos Fluidificados de Curado Medio (MC)
  
Tabla II.8. Especificaciones para Asfaltos Fluidificados de Curado Lento (SC)


Tabla II.9. Especificaciones para Emulsiones Asfálticas