En esencia, el cálculo de un ensayo de tamizado es un proceso de conversión del peso bruto del material retenido en una serie de tamices apilados a un formato estandarizado. Esto implica encontrar el porcentaje de la muestra total que es retenido por cada tamiz y, lo que es más importante, calcular el porcentaje acumulado de material que pasa a través de cada uno.
El propósito fundamental de los cálculos del ensayo de tamizado es transformar las mediciones de masa bruta en una curva de distribución del tamaño de las partículas. Esta curva, expresada como "Porcentaje que Pasa", es el lenguaje universal para comprender y especificar el carácter de los materiales granulares como el suelo y el árido.
El Objetivo: De Pesos Brutos a una Curva de Gradación
Un análisis granulométrico, o ensayo de gradación, determina la proporción de diferentes tamaños de partículas dentro de una muestra dada. El cálculo es el paso final en un proceso que comienza con una medición cuidadosa y una clasificación mecánica.
La Pila de Tamices y los Datos Iniciales
Antes de cualquier cálculo, el material se agita a través de una pila de tamices con aberturas progresivamente más pequeñas de arriba a abajo.
Los datos esenciales que debe registrar son la masa inicial total de la muestra seca y la masa de material retenido en cada tamiz individual, incluido el plato sólido en la parte inferior que recoge las partículas más finas.
Verificación de sus Mediciones
Una primera comprobación crítica es sumar las masas retenidas en todos los tamices más el plato. Este total debe ser muy cercano a la masa inicial de la muestra. Una diferencia de más de unos pocos puntos porcentuales puede indicar un error de procedimiento o pérdida de muestra.
El Proceso de Cálculo Paso a Paso
El objetivo es completar una tabla que finalmente muestre el porcentaje acumulado que pasa por cada tamaño de tamiz. Siga estos cuatro pasos para cada tamiz en su pila, comenzando desde la parte superior (abertura más grande).
Paso 1: Calcular la Masa Retenida
Esta es la medición más directa. Es simplemente el peso del material que queda en cada tamiz una vez finalizada la agitación.
Por ejemplo, si el peso de su tamiz n.º 4 con material es de 550 g y su peso en vacío (tara) es de 400 g, la masa retenida es de 150 g.
Paso 2: Calcular el Porcentaje Retenido
Esto convierte la masa individual en cada tamiz en un porcentaje de la muestra total.
La fórmula es: (% Retenido) = (Masa Retenida en el Tamiz / Masa Total Inicial de la Muestra) * 100
Usando nuestro ejemplo con una masa total de muestra de 2000 g: (150 g / 2000 g) * 100 = 7.5%. Esto significa que el tamiz n.º 4 retuvo el 7.5% del material total.
Paso 3: Calcular el Porcentaje Acumulado Retenido
Este es un total acumulativo. Para cualquier tamiz dado, se suma su Porcentaje Retenido a la suma de todos los porcentajes retenidos en los tamices superiores.
El porcentaje acumulado retenido del tamiz superior es simplemente su propio porcentaje retenido. Para cada tamiz inferior, se añade su porcentaje individual al valor acumulado del tamiz directamente superior.
Paso 4: Calcular el Porcentaje Acumulado que Pasa
Este es el valor final y más importante. Indica qué porcentaje de la muestra total es más pequeño que el tamaño actual del tamiz.
La fórmula es sencilla: (% que Pasa) = 100% - (% Acumulado Retenido)
Si el porcentaje acumulado retenido en el tamiz n.º 4 es del 7.5%, entonces el porcentaje acumulado que pasa es 100% - 7.5% = 92.5%. Este resultado significa que el 92.5% de la muestra consta de partículas lo suficientemente pequeñas como para pasar por el tamiz n.º 4.
Comprensión de las Compensaciones y Errores Comunes
Los cálculos precisos dependen totalmente de pruebas físicas precisas. Los resultados engañosos a menudo se remontan a errores de procedimiento, no a errores matemáticos.
El Riesgo de Sobrecarga
Colocar demasiado material en los tamices es un error común. Esto "empaña" la malla, impidiendo que las partículas más pequeñas tengan la oportunidad de pasar y aumentando artificialmente el peso retenido medido en los tamices más gruesos.
Agitación Insuficiente
Un tiempo o energía de agitación insuficientes significan que las partículas no se clasifican adecuadamente. Esto a menudo resulta en una cantidad excesiva de material retenido en los tamices superiores y no suficiente en los inferiores, sesgando toda la distribución.
Pérdida de Muestra Durante la Transferencia
La pérdida de material, especialmente polvo fino, durante el pesaje y la transferencia puede afectar significativamente los resultados. Por eso, comparar el peso total final con el peso inicial es una comprobación crítica de control de calidad.
Cómo Aplicar Esto a su Proyecto
Los valores finales de "Porcentaje que Pasa" se utilizan para trazar una curva de gradación y clasificar el material para su propósito de ingeniería previsto.
- Si su enfoque principal es el control de calidad para hormigón u asfalto: Comparará sus valores calculados de "Porcentaje que Pasa" con los límites superior e inferior especificados definidos en los estándares del proyecto (p. ej., ASTM C33).
- Si su enfoque principal es la clasificación de suelos para construcción: Los cálculos clave son los porcentajes que pasan los tamices n.º 4 y n.º 200, ya que estos valores determinan si un suelo es principalmente grava, arena o finos según sistemas como el USCS.
- Si su enfoque principal es el diseño geotécnico avanzado (p. ej., filtros o drenaje): Utilizará la curva de gradación completa para determinar métricas clave como D10, D30 y D60, que luego se utilizan para calcular los coeficientes de uniformidad (Cu) y curvatura (Cc) para evaluar el rendimiento del material.
Al realizar correctamente estos cálculos, transforma una simple muestra de árido en un material de ingeniería predecible y fiable.
Tabla Resumen:
| Paso de Cálculo | Fórmula | Propósito |
|---|---|---|
| Masa Retenida | Peso del Tamiz - Peso de Tara | Encontrar el peso del material en cada tamiz |
| % Retenido | (Masa Retenida / Masa Total de la Muestra) * 100 | Convertir a porcentaje de la muestra total |
| % Acumulado Retenido | Suma del % Retenido para el tamiz actual y todos los tamices más gruesos | Total acumulativo del material retenido |
| % que Pasa | 100% - % Acumulado Retenido | Resultado clave: porcentaje más fino que el tamaño del tamiz |
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