viernes, octubre 23, 2009

Mecanica de Suelos

La mecanica de Suelo como el Mismo Nombre lo dise Estudia el comportamiento del suelo, en nuestra  Carrera es muy importante ya que radica en que si se sobrepasa la capacidad de  resistencia del suelo o si es inferior a ello. LAs deformaciones pueden ser concidwerables y se pueden porducir esfuerzos secundarios en las estructuras, si no los tomamos en concideracion en el diseño nos produciria fisuras,grietas o desplomos que pudieran producirnos en los casos extremos el colapso de la obra o su inutilizacion o abandono de la obra.

La Mecánica de Suelos se interesa por la estabilidad del suelo, por su deformación y por el flujo de agua, hacia su interior, hacia el exterior y a través de su masa, tomando en cuenta que resulte económicamente factible usarlo como material de construcción.


Nosostros como ingenieros nos interesa identificar y determinar la conveniencia o de no usar el suelo como material para construir rellenos en caminos, canales de conducción y distribución de los sistemas de riego, obras hidráulicas, entre otros.
Para esto es necesario obtener muestras representativas del suelo que se someten a pruebas de laboratorio, tomamos en cuenta que el muestreo y los ensayos se realizan necesariamente sobre pequeñas muestras de población, es necesario emplear algún método estadístico para estimar la viabilidad técnica de los resultados.


El ingeniero su funcion es  pronosticará las características de carga-deformación de rellenos naturales o compactados, que soportan cualquier construcción o como estructura de suelo.



Los términos roca y suelo, en las acepciones en que son utilizados por el ingeniero civil y a diferencia del concepto geológico que supone roca a todos los elementos constitutivos de la corteza terrestre, implican una clara diferencia entre dos tipos de materiales.

La roca es considerada como un agregado natural de partículas minerales unidas mediante grandes fuerzas cohesivas. Y se llama roca a todo material que suponga una alta resistencia, y suelo, contrariamente, a todo elemento natural compuesto de corpúsculos minerales separables por medios mecánicos de poca intensidad, como son la agitación en agua y la presión de los dedos de la mano.

Para distinguir un suelo de una roca se puede hacer uso de un vaso de precipitado con agua en el que se introduce la muestra a clasificar y se agita. La desintegración del material al cabo del tiempo conduce al calificativo de suelo, considerándose roca en el caso de efectos contrarios. Por medio de la compresión se puede establecer una frontera numérica; si el material rompe a menos de 14 kg/cm² se toma como suelo, significándose que tal límite es arbitrario y que, en ocasiones, muestras que superan en el laboratorio el supradicho esfuerzo son manejadas con los criterios de suelo.

Con el paso del tiempo y debido a fenómenos de meteorización, la roca va perdiendo progresivamente su resistencia mecánica y se transforma en suelo.





viernes, octubre 02, 2009

Importancia de la Topografia

La topografía se utiliza extensamente, los resultados de los levantamientos topográficos se emplean por ejemplo:

  • Elaborar planos de superficies terrestres, arriba y abajo del mar.
  • Trazar cartas de navegación para uso en el aire, tierra y mar.
  • Establecer límites en terrenos de propiedad privada y pública
 En la ingeniería civil: en ella es necesario realizar trabajos topográficos antes, durante y después de la construcción de obras tales como carreteras, ferrocarriles edificios, puentes, canales, presas, etc.

 La Topografia se divide en varias Partes:


PLANIMETRIA

 Consiste en proyectar sobre un plano horizontal los elementos de la cadena o poligonal sin considerar su diferencia de elevación.

ALTIMETRIA

Estudia las diferencias de elevación de los puntos sobre la superficie terrestre, dando su posición relativa o absoluta, proyectado sobre un plano vertical y referida a un plano de comparación cualquiera o a una superficie de comparación como el nivel medio del mar.

PLANIALTIMETRIA

Estudia los métodos y procedimientos de medición y representación grafica de los elementos que componen las cadenas planimetrica y altimétrica simultáneamente.

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO

Las mediciones y recopilaciones de datos suficiente al terreno que se desea representar, a ese procedimiento se le conoce como levantamiento topográfico.

TIPOS DE ERRORES

Los errores que contienen las medidas son de dos tipos:

  • Sistemáticos: Los errores sistemáticos, pueden calcularse y eliminarse sus defectos, aplicando correcciones. Ejemplo: una cinta de 30m que tiene una longitud mayor en 0,005m, introducirá un error positivo de 0,005m (5mm) cada vez que se utiliza. El cambio de longitud de una cinta de acero resulta de una diferencia dada de temperaturas.
  • Accidentales: son los que quedan después de haber eliminado las equivocaciones y los errores sistemáticos. Son ocasionados por factores que quedan fuera de control del observador, obedecen las leyes de la probabilidad. Estos errores están presentes en todas las mediciones topográficas.

Topografia en obra Civil


 Es utilizada como un servicio para los distintos sectores de obra como ser: excavadores, armadores, carpinteros, soldadores, etc. Resulta sencillo darse cuenta que la topografía es fundamental en la ejecución de la obra, debiéndose realizar con tres premisas fundamentales: responsabilidad, velocidad y sencillez.

  • Responsabilidad: porque la ejecución de la obra se realiza en base a las referencias que topografía marca. Una marca mal realizada representa un trabajo posterior sin sentido por no estar ubicada en el lugar que corresponde.

  • Velocidad: el retraso en las marcas representa el retraso en la obra, ya que nadie puede realizar su tarea si no sabe dónde hacerla.

  • Sencillez: marcas complicadas de comprender o de utilizar son motivo de errores.

Los levantamientos que se hacen durante la construcción de un edificio se dividen en tres clases.

  • Preliminares: para que el arquitecto pueda elaborar los planos de edificio, necesita informarse sobre:
    • Coincidencias y topografía general del terreno.

    • Calles, aceras y pavimentos.

    • Servicios públicos (drenaje, agua potable, gas entubado, energía eléctrica y vapor).

    • Edificios construidos previamente en el terreno o sus cercanías.


  • De construcción: replanteos de ejes de obras, niveles de referencia, etc.

  • Levantamientos de posición: se realiza después de terminado el edificio.

Los levantamientos preliminares son de suma importancia ya que de ellos depende la puesta en obra del proyecto.

Como primera medida se deben fijar las dimensiones del terreno en donde se va a ejecutar la obra, es muy normal encontrar que los 30 mts. que indicaba la estructura del terreno en realidad es de 29,9 mts. También es muy importante la obtención de la posición de cañerías, sea de agua, gas, electricidad, etc. Que pudieran haber en el terreno y en sus proximidades. Algunas de ellas pueden llegar a ser de utilidad, otras quizás halla que reubicarlas y otras tan solo quitarlas; para cualquier caso se deben prever las tareas a utilizar siendo un inconveniente que dichas tareas se deban realizar de imprevisto.

En el caso de ser una obra de remodelación o montaje en un edificio ya construido resulta de suma importancia la obtención con precisión de la posición de columnas, muros, vigas, etc. Para la ejecución de esos relevamientos se pueden seguir diferentes métodos según las circunstancias.

Como primera medida se debe tener bien en claro respecto a qué ejes o puntos ha de estar referido dicho levantamiento (línea municipal, ochava, ejes de calle, alguna pared, mojones preexistentes, o un eje de referencia dada). Para cualquiera de los casos la temática de los levantamientos puede ser la misma.


Levantamiento con distanciómetro

Estos levantamientos suelen ser rápidos en zonas de gran extensión, o con tránsito vehicular o peatonal de por medio.

Inconveniente

1) La precisión está sujeta principalmente al pulso que posea el ayudante que sujeta el prisma reflector, y a la verticalidad del bastón portaprisma.



Inconveniente 2) Cuando hay que realizar levantamiento de columnas o paredes cueste lograr colocar el prisma en la verdadera posición






Levantamiento por escuadra

Estos levantamientos pueden ser muy útiles y precisos. No es necesario un distanciómetro. Consiste en la materialización de dos ejes de referencia perpendiculares entre sí y la medición de la distancia entre dicho eje y el objeto a relevar.





Levantamientos trigonométricos

Se los puede llegar a considerar los más exactos.

Es necesario conocer ejes de referencia como en el caso anterior. La medición se realizó mediante la obtención del ángulo acimutal, vertical y la distancia directa al objeto.

Con este método también se puede determinar el nivel del objeto. Requiere un trabajo más de cálculo, pero con una planilla de cálculo por computadora el tiempo perdido es mínimo.




 Como dar línea a un túnel

Como primera medida se debe considerar la longitud del túnel determinando los túneles menores a 25 m y los de mayor longitud.

En ambos casos se debe materializar la línea primero en superficie, para asegurar que no haya errores de cálculo y que realmente se llegue al destino esperado.

En los túneles encontramos las siguientes partes: túnel y pozo de ataque.

Está claro que la única posibilidad de ingresar la línea es por el pozo de ataque. La sección del túnel presenta la siguiente forma:

La línea se suele ubicar en la simbra que a la vez se puede llegar a encontrar cada 3 m de túnel.

En los túneles menores de 25 m la línea se introduce de la siguiente manera:

Se colocan clavos indicando la línea en la parte superior del pozo de ataque, se los une con un hilo bien tenso en el cual se cuelgan dos plomadas o lo más separadas entre sí que se pueda. El paso siguiente sería alinear una tercera plomada con las dos bajadas por el pozo de ataque.

Como el túnel es de longitud pequeña no hace falta alinear con un teodolito. Hay topógrafos que debido a su experiencia alinean a ojo, pero como la experiencia se hace con los años, y los años traen problemas de vista es un método que puede traer complicaciones. Una buena forma de alinear es con otro hilo que se lo coloca tirante a los costados de la plomada y se ubica la tercer: plomada también al costado del hilo quedando así alineada con las otras dos.

En los túneles de extensiones mayores a este trazado se lo debe acompañar de plomadas testigos a lo largo del túnel.

Estas plomadas se colocan previamente habiendo realizado chimeneas testigos que a la vez sirven de ventilación para los obreros.

En estos tipos de túneles sería conveniente también el uso de un teodolito.

El comienzo de la línea desde el pozo de ataque se realiza en forma similar a lo explicado anteriormente, pero cuando se liga a la chimenea se baja una plomada y se chequea desde el pozo de ataque con el teodolito.

Obviamente se hace línea en la plomada de la chimenea y se corrigen las intermedias de ser necesario. De haber más chimeneas se sigue chequeando con cada una tomando como buena la línea a la chimenea más lejana al pozo de ataque.

Para las líneas que se van ubicando en las simbras, con un hilo atado B una piedra, lo suficientemente pesada como para que quede bien tenso, es suficiente para su materialización.



Nivelaciones

Las nivelaciones forman parte fundamental también en los trabajos topográficos, siendo casi en su totalidad nivelaciones del tipo geométricas.

Un concepto a considerar es el de piano visual que consiste en el nivel o cota que aparato.

A parte de los niveles ópticos se suelen utilizar niveles mangueras o de mano. Enciertas situaciones y para algunos trabajos el nivel manguera suele ser de gran utilidad. Está compuesto por una manguera transparente llena de agua y su funcionamiento es de lo más sencillo.

Se basa en el principio de que el agua siempre se mantiene en un plano horizontal tanto haciendo coincidir en un extremo de la manguera, el nivel del agua con un nivel conocido, en el otro extremo de la manguera el agua mantendrá el mismo nivel.

Para este tipo de nivelación hay que tomar algunos recaudos, primero asegurarse de que la manguera una vez llena de agua, no posea burbujas de aire en su interior ni que esté retorcida. Otra precaución que hay que tener en el momento de la medición, es que el agua debido a la porosidad de la manguera presenta una pequeña curva en los extremos, como indica el dibujo.

Debido a ésto es necesario ponerse de acuerdo con el operador, del otro la manguera, en qué sector de la curva se va a trabajar.

La manguera se suele utilizar, por ejemplo, para trasladar niveles en lugares estacionamiento del nivel óptico es complicado o imposible, también para marcar niveles d a otro de la pared a través de un hueco pequeño. Cabe destacar que la nivelación con mar se la puede catalogar corno una nivelación de precisión.

El nivel de mano es un complemento de los otros dos niveles y sirve para trasladar niveles distancias muy pequeñas o también para marcar líneas horizontales.

Para la lectura con niveles ópticos, se suele utilizar, además de la clásica mira, métrica o un metro. Es recomendable que en una nivelación se trate siempre de usar la misma cinta o metro, y de no mezclar para cometer la menor cantidad posible de errores relativos.

Los errores más comunes que se comenten a nivelar son:

  1. En el apuro por nivelar rápido (sobre todo si se está en el medio de una avenida o lugar peligroso) no calar el equipo. Este error es complicado de detectar si las distancias en las que se niveló son parecidas.
  2. Si se lee sobre una pared, no fijarse si la cinta o el metro está hacia arriba o hacia abajo. Por lo tanto uno estaría sumando lo que hay que restar.
  3. En el caso de tener marcado un nivel con un clavo en la pared, tener presente si el nivel fue puesto arriba de la cabeza de! clavo, en el medio o abajo. Si se sigue marcando con un clavo de las mismas características y en el mismo sector de su cabeza no habría problemas.
  4. Generalmente para dar nivel con un metro o cinta se suele poner a éste, no en el principio, sino en un sector que haga más cómoda su utilización (puede ser a los 10 cm o a 1 m), hay que acordarse para tenerlo en cuenta en las operaciones matemáticas que se realicen. Este error es el más común y también se suele cometer al medir distancias.



miércoles, septiembre 30, 2009

Termodinamica

La termodinámica no es más que el proceso en el cual transfiere energía como calor y como trabajo.



Que es el calor, el calor es una transferencia de energía debido a un cambio de temperatura, y el trabajo no es más que una transferencia de energía que no se debe a un cambio de temperatura.



Si hablamos de termodinámica tenemos que enfocarnos que es un sistema y un sistema es un conjunto de objetos que debemos considerar.



En la Termodinámica hay 3 tipos de Sistemas:

1) Sistemas Aislados: No hay trasferencias de masa o energía con el entorno

2) Sistema Abierto: Transfiere masa y energía con su entorno.

3) Sistemas Aislado: No hay transferencia de masa o energía con el entorno.



La temperatura es una medida de la energía cinética media de las moléculas individuales. El calor es una transferencia de energía, como energía térmica, de un objeto a otro debido a una diferencia de temperatura.



La energía interna es la energía total de todas las moléculas del objeto, incluye energía cinética de traslacion, rotacion y vibración de las moleculas, energia potencial en moléculas y energía potencial entre moléculas.



· Primera ley de la termodinámica

Esta ley se expresa como
Eint = Q - W

Cambio en la energía interna en el sistema = Calor agregado (Q) - Trabajo efectuado por el sistema (W)... es útil imaginar un gas encerrado en un cilindro, una de cuyas tapas es un émbolo móvil y que mediante un mechero podemos agregarle calor. El cambio en la energía interna del gas estará dado por la diferencia entre el calor agregado y el trabajo que el gas hace al levantar el émbolo contra la presión atmosférica.

· Segunda Ley de la Termodinámica

La primera ley nos dice que la energía se conserva. Si se acerca un objeto caliente a uno frío, el calor pasa del caliente al frío y nunca al revés. Si pensamos que puede ser al revés, se seguiría conservando la energía y se cumpliría la primera ley.

Para explicar esta falta de reversibilidad se formuló la segunda ley de la termodinámica, que tiene dos enunciados equivalentes:

Enunciado de Kelvin - Planck: Es imposible construir una máquina térmica que, operando en un ciclo, no produzca otro efecto que la absorción de energía desde un depósito y la realización de una cantidad igual de trabajo.

Enunciado de Clausius: Es imposible construir una máquina cíclica cuyo único efecto sea la transferencia continua de energía de un objeto a otro de mayor temperatura sin la entrada de energía por trabajo.



  • 3era Ley de La Termodinámica






Historia: Formulación de la Tercera Ley



Walther Hermann Nernst (1864-1941) encontró que al disminuir la temperatura y acercarse al cero absoluto, el calor específico de las sustancias disminuye continuamente. Desde luego, al llegar a estas temperaturas las sustancias están en la fase sólida. No existe ninguna sustancia que a estas temperaturas sea gas o líquido. De estos resultados Nernst formuló en 1906 la tercera ley de la termodinámica, que se refiere a las propiedades termodinámicas de las sustancias en la cercanía del cero absoluto de temperatura. Una consecuencia de la tercera ley es que el calor específico de todas las sustancias se anula al llegar su temperatura a ser cero grados absolutos, es decir a -273ºC.



La Tercera de las leyes de la termodinámica, propuesto por Walther Nernst, afirma que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un número finito de procesos físicos. Puede formularse también como que a medida que un sistema dado se aproxima al cero absoluto, su entropía tiende a un valor constante específico. La entropía de los sólidos cristalinos puros puede considerarse cero bajo temperaturas iguales al cero absoluto.



Si la tendencia de la entropía está relacionada con el estado de agregación del sistema y sabemos que éste está relacionado con la temperatura, tendría que existir una temperatura a la cual los cristales tendrán una entropía nula.



Tercera Ley: "La entropía de los cristales perfectos de todos los elementos y compuestos es cero en el cero absoluto de temperatura" al hablar de cristales estamos relacionando la tercera ley con los cambios orden-desorden.

De esta forma cualquier sustancia a una temperatura mayor que 0ºK tendrá un valor positivo de entropía.



Como la entropía es una función de estado, entonces el cambio de entropía en una reacción química vendrá dado por la diferencia entre la entropía de los productos “estado final” y los reactivos “estado inicial”



DS = å S (productos) - å S (reaccionantes)





Ley cero de la termodinámica

El equilibrio termodinámico de un sistema se define como la condición del mismo en el cual las variables empíricas usadas para definir o dar a conocer un estado del sistema (presión, volumen, campo eléctrico, polarización, magnetización, tensión lineal, tensión superficial, coordenadas en el plano x e y) no son dependientes del tiempo. A dichas variables empíricas (experimentales) de un sistema se les conoce como coordenadas térmicas y dinámicas del sistema.