M todo de Aplicacion de la Presion de Confinamiento

MÉTODOS DE APLICACIÓN DE LA PRESIÓN
DE CONFINAMIENTO

Jorge E. Alva Hurtado, PhD.
Profesor Principal, Facultad de Ingeniería Civil
Universidad Nacional de Ingeniería, Lima, Perú

Presión Directa de Gas
Cuando el fluído de la celda es gas, es posible presurizar la celda muy
rápidamente, pudiendo mantenerse con exactitud durante cualquier período de tiempo
deseado mediante válvulas reguladoras deaire. Las válvulas reguladoras mantienen la
presión de celda deseada, independientemente de las fluctuaciones en la línea de
presión, siempre y cuando el flujo a través del regulador no exceda algún límite
conocido y la presión de la línea de entrada no caiga a valores muy bajos. Usualmente
se obtienen presiones de hasta 100 libras/pulgada2 (7 kg/cm2) de los compresores de
aire industrialesestándar. Presiones mayores se pueden obtener utilizando
compresores de aire de alta presión, intensificadores neumáticos o aire comprimido en
botellas. Existen reguladores de aire que para presiones por debajo de 125 lb/pulg2
(8.75 kg/cm2) son capaces de mantener la presión constante dentro de ± 0.1 lb/pulg2
(0.007 kg/cm2). Si existe disponible un regulador de aire en el laboratorio, el resto del
aparatocuesta menos que cualquier otro método para aplicar la presión de
confinamiento. Además, el buje puede ser un buje de bolas de baja fricción con un
sello suelto “o-ring”, que causará fricción despreciable. Se tolera la fuga de aire a
través del sello, ya que no causa dificultades.
Desafortunadamente, el uso de presiones directas de gas tiene grandes problemas.
En primer lugar, el gas se fugarápidamente a través de las membranas de plástico.
No existe manera de obtener datos de cambio volumétrico para ensayos UU (Q) en
suelos parcialmente saturados. Adicionalmente, existe un peligro serio de explosión de
la celda triaxial. Por lo anterior, la presión directa de gas raramente se utiliza.
Presión de Gas sobre Agua en la Celda
Una variación relativamente simple de la técnica de la presióndirecta de gas,
es llenar la celda de agua hasta aproximadamente 0.25 pulgadas (0.64 cm) del tope
superior y después aplicar presión de gas en esta zona. Casi todas las ventajas de la
presión directa de gas se mantienen. El peligro de daño serio resultante por explosión
se reduce, debido a la mucha menor cantidad de aire en la celda. Una malla de
alambre puede colocarse alrededor de la parte superiorde la celda para protección

adicional, o la parte superior de la pared plástica de la celda puede ser cubierta con
cinta de fibra de vidrio. Desde que el gas no está en contacto directo con la
membrana, la fuga de gas debe ser por difusión, que requerirá normalmente para
manifestarse por lo menos un día. Este método es ideal para ser utilizado en ensayos
UU (Q) en arcillas saturadas, o cuandono se requieran mediciones de cambio de
volumen.
Un esquema de este sistema se muestra en la Fig. 1. Se dispone de dos
manómetros de presión tipo Bourdon y dos válvulas reguladoras de aire, para dos
rangos de presiones diferentes. Uno de éstos, de gran utilización, tiene un rango bajo
de 0-15 lb/pulg2 (0-1 kg/cm2) y un rango alto de 0-125 lb/pulg2 (0-8.75 kg/cm2). Si la
fuente de presión es presiónalta, por ejemplo botellas de nitrógeno, debería existir un
regulador de bajada antes que la presión alcance el sistema mostrado en la Fig. 1.
Cada manómetro de presión tiene una válvula de escape. Si se desea, cada
manómetro puede ser provisto con una válvula de descarga que prevendría que el
manómetro se sobrecargue. Es más simple igualar la capacidad del regulador con la
capacidad delmanómetro. Todas las válvulas de interrupción son del tipo
estrangulamiento, por su comparativamente bajo costo y por el hecho que es más fácil
saber de un vistazo si están abiertas o cerradas. Una válvula de tres direcciones
conecta los dos sistemas de control de presión al tanque y a la celda triaxial. El tanque
de almacenamiento puede ser de tubería plástica y placas superior e inferior de...