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1 INTRODUCCIÓN El Instituto de Ingeniería, UNAM, cuenta con un consolidómetro neumático que operaba con un sistema de adquisición de datos muy limitado, en ambiente DOS 6.22, con tarjeta de adquisición de datos con bus ISA para la cual ya no existe respaldo, y con poca interacción por parte del usuario para diseñar los ensayes (figura 1). Por esta razón se propuso actualizar el sistema neumático, de control del equipo y diseñar un programa de operación nuevo, en ambiente Windows 7, que el medio de comunicación con el consolidómetro fuese vía USB y tuviese más versatilidad para el diseño de la prueba. Esto implicó hacer un cambio en el sistema de calibración de los sensores, en el de control automático del ensaye y el cálculo de parámetros. El proyecto inició con la conceptualización de los ensayes a realizar: consolidación con carga incremental, velocidad controlada y gradiente controlado. Se rediseñó la distribución neumática del sistema, se construyeron acondicionadores de señal para los sensores, reguladores y válvulas, de forma que dichos elementos fuesen controlados y registrados desde los programas de calibración y operación. El programa permite ejecutar de forma automática ensayes de consolidación, saturando previamente por contrapresión la probeta de suelo y visualizar en tiempo real las curvas de consolidación y compresibilidad. Este trabajo da a conocer de forma general las adaptaciones neumáticas y electrónicas que se realizaron al equipo de consolidación, la descripción del funcionamiento del equipo en sus módulos de calibración experimental y operación, y se muestran resultados experimentales que permiten definir el nivel de avance del proyecto. Automatización de un consolidómetro neumático Automation of a pneumatic consolidometer Salazar G. C., Instituto de Ingeniería, UNAM, IPN Flores C. O., Instituto de Ingeniería, UNAM Gómez R. E., Instituto de Ingeniería, UNAM RESUMEN: Se desarrolló un software que permite operar de forma automática dos reguladores digitales y dos válvulas solenoides, la adquisición de datos de cinco sensores de presión y uno de desplazamiento, para el control automático de un consolidómetro neumático. Con este programa será posible saturar la probeta, medir la B de Skempton, realizar pruebas de consolidación con carga incremental, gradiente controlado y velocidad controlada, además de visualizar en tiempo real las curvas de consolidación y compresibilidad, según sea el caso. ABSTRACT: Software was developed that allows to operate two digital regulators and two solenoid valves, the acquisition of data from five pressure sensors and a displacement sensor, for automatic control of a pneumatic consolidometer. With this program will be possible to saturate the specimen, measuring Skempton B and consolidation tests run with incremental load, gradient controlled and speed control, in addition to display in real time curves consolidation and compressibility.

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1 INTRODUCCIÓNEl Instituto de Ingeniería, UNAM, cuenta con un consolidómetro neumático que operaba con un sistema de adquisición de datos muy limitado, en ambiente DOS 6.22, con tarjeta de adquisición de datos con bus ISA para la cual ya no existe respaldo, y con poca interacción por parte del usuario para diseñar los ensayes (figura 1). Por esta razón se propuso actualizar el sistema neumático, de control del equipo y diseñar un programa de operación nuevo, en ambiente Windows 7, que el medio de comunicación con el consolidómetro fuese vía USB y tuviese más versatilidad para el diseño de la prueba. Esto implicó hacer un cambio en el sistema de calibración de los sensores, en el de control automático del ensaye y el cálculo de parámetros.

El proyecto inició con la conceptualización de los ensayes a realizar: consolidación con carga incremental, velocidad controlada y gradiente controlado. Se rediseñó la distribución neumática del sistema, se construyeron acondicionadores de señal para los sensores, reguladores y válvulas, de forma que dichos elementos fuesen controlados y registrados desde los programas de calibración y operación.

El programa permite ejecutar de forma automática ensayes de consolidación, saturando previamente por contrapresión la probeta de suelo y visualizar en tiempo real las curvas de consolidación y compresibilidad.

Este trabajo da a conocer de forma general las adaptaciones neumáticas y electrónicas que se realizaron al equipo de consolidación, la descripción del funcionamiento del equipo en sus módulos de calibración experimental y operación, y se muestran resultados experimentales que permiten definir el nivel de avance del proyecto.

Depósito de aceite

Alimentación de agua destilada y desairada

Probeta

cámara presión axial

Purga

17

15

1

23

1

3

2

4

5

9

28 29

4

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12

1416

18

Línea de agua

Línea de aire (Alimentación)

Línea de aceiteDibujó: Carlos Salazar García

1 Llave de paso de línea de alimentación

2 Válvula de aguja (Presión de Linea).

Regulador de presión axial3

1 Trasductor de presión de poro

Trasductor de presión de línea (Presión de confinamiento).3

2 Trasductor de contrapresiónRegulador de contrapresión4

Válvula de tres vias (Para elegir presión a calibrar)5

Salida a testigo de calibración6

Trasductor de esfuerzo axial (aceite)4

1´ Trampa de aire

Trasductor de presión axial (aire)5

Válvula de aguja (Contrapresión)9

Válvula de aguja (Purga)11

Manguera para purga de agua12

Válvula de aguja (Ecualizador)13

Interfaz agua - aire14

Purga de agua del domo15

Alimentación de agua al domo17

Suministro de presión al domo con aceite16

Interfaz aceite - aire18

Válvula de tres vías (Para elegir la velocidad de carga)28

Regulador de velocidad29

Test gauge6

Línea de aire (Calibración)

Válvula solenoide (Presión axial)19

Válvula solenoide (Contrapresión)20

5

19

13

20

Depósito de agua

Figura 1. Distribución inicial de válvulas y reguladores del consolidómetro neumático.

1.1Condiciones iniciales del equipo y cambios generados

En un inicio el consolidómetro era operado por un programa que funcionaba con el sistema operativo DOS 6.22 (COMPUCON). Este programa tenía la capacidad de realizar pruebas de consolidación de carga incremental y velocidad controlada, pero era difícil configurar los ensayes y hacer la toma de datos de los ensayes realizados. Entre las particularidades que poseía el consolidómetro y que sufrieron un cambio, se encuentran: El módulo de calibración sólo permitía calibrar de

forma manual los sensores de presión, utilizando un manómetro patrón de aguja, integrado al equipo.  Se

Automatización de un consolidómetro neumáticoAutomation of a pneumatic consolidometer

Salazar G. C., Instituto de Ingeniería, UNAM, IPNFlores C. O., Instituto de Ingeniería, UNAMGómez R. E., Instituto de Ingeniería, UNAM

RESUMEN: Se desarrolló un software que permite operar de forma automática dos reguladores digitales y dos válvulas solenoides, la adquisición de datos de cinco sensores de presión y uno de desplazamiento, para el control automático de un consolidómetro neumático. Con este programa será posible saturar la probeta, medir la B de Skempton, realizar pruebas de consolidación con carga incremental, gradiente controlado y velocidad controlada, además de visualizar en tiempo real las curvas de consolidación y compresibilidad, según sea el caso.

ABSTRACT: Software was developed that allows to operate two digital regulators and two solenoid valves, the acquisition of data from five pressure sensors and a displacement sensor, for automatic control of a pneumatic consolidometer. With this program will be possible to saturate the specimen, measuring Skempton B and consolidation tests run with incremental load, gradient controlled and speed control, in addition to display in real time curves consolidation and compressibility.

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realizaron cambios neumáticos para tener la posibilidad de calibrar todos los sensores de forma manual (figura 2), haciendo uso de un tornillo micrométrico

para los sensores de desplazamiento y una columna de mercurio para los de presión.

Se cambió el sensor de 12 mm de carrera por uno de 25 mm.

Depósito de aceite

Probeta

cámara presión axial

17

2

3

4

1

20 21

10

14

6

18

Línea de aguaLínea de aire (Alimentación)

Línea de aceite

Dibujó: Carlos Salazar García

1

Regulador manual de línea presión de línea

2 Válvula de aguja (Presión de Linea)

Regulador de presión axial3

1 Trasductor de presión de poro

Trasductor de presión de línea (Presión de confinamiento).3

2 Trasductor de contrapresión

Regulador de contrapresión4

Trasductor de esfuerzo axial (aceite)4

Trampa de aire

Trasductor de presión axial (aire)5

Trasductor de desplazamiento7

Trampa para suministrar aire al depósito de aceite8

Válvula de aguja (Contrapresión)

Válvula de aguja (Ecualizador)13

Interfaz agua - aire14

Línea de llenado de agua del domo15

Alimentación de agua al domo17

Válvula de aguja para calibrar el trasductor de P. de poro16

Interfaz aceite - aire18

Válvula de tres vías (Para elegir la velocidad de carga)20

Regulador de velocidad21

Línea de aire (Calibración)

Válvula solenoide (Presión axial)19

191

11

2

4

3

5

0 Llave de paso de línea de alimentación

0

7

12

Llave de paso para aplicar presión al trasductor de P. de poro5

Suministro de presión axial al domo con aceite6

Válvula de aguja (Purga)11

Manguera para purga de agua12

13

8

9

Válvula solenoide (Contrapresión)10

22

23

24

25

Calibración de Presión Axial24

Calibración de Presión de Línea25

Calibración de Contrapresión

22 Calibración de Presión de Poro

23

amarillo

15

azul

rojo

16

16

negro

negro

5

Depósito de agua

9 rojo

Switch de mando (manual/computer)26

Figura 2. Distribución general de válvulas, reguladores y sensores que componen el consolidómetro.

Se diseñó un sistema de acondicionamiento para adquirir datos de cinco sensores de presión y uno de desplazamiento.

Simultáneamente, se desarrolló un programa de adquisición de datos y control que opera bajo la plataforma de LabView, que permite ejecutar las diferentes etapas del ensaye y controla de forma automática los reguladores digitales y las válvulas solenoides, adquiere datos de los seis sensores con los que cuenta el sistema. En la tabla 1 se muestran las características generales de operación de los sensores.

El equipo actualizado permite saturar por contrapresión la muestra, medir la B de Skempton y llevar a cabo la consolidación bajo tres modalidades de ensaye: - Carga incremental (CI)- Velocidad controlada (VC)

- Gradiente controlado (GC)

Tabla 1. Presiones de trabajo de los elementos del consolidómetro.Elemento Marca Presión máxima de operación (kg/cm2)

Regulador digital Proportion Air 7.5

Sensores de Presión - 7.5

Válvulas solenoide Proportion Air 7.5

Sensor de desplazamiento

- 25 mm

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2 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Y FUNCIONAMIEN-TO DEL CONSOLIDÓMETRO2.1Descripción del equipo

El consolidómetro (figura 3) cuenta con una cámara metálica en la cual se aloja una probeta de suelo de 2.5” (6.35 cm) de diámetro y una altura de 1” (2.54 cm).  La cámara del equipo está montada sobre una base de acero, la probeta está en contacto con una piedra porosa en su base, por donde se aplica el esfuerzo de contrapresión mediante agua presurizada desde una interfaz aire-agua, además en la base de la muestra se registra la presión de poro con el sensor (1), durante todo el ensaye. En la parte superior de la muestra se coloca otra piedra porosa y enseguida una placa metálica, la cual permite aplicar el esfuerzo axial a la probeta de manera uniforme. El domo de la cámara está compuesto por una placa metálica, anidada una membrana de hule que hace contacto con la placa metálica de la cámara. La placa del domo es empujada mediante aceite presurizado desde la interfaz aire-aceite, aplicando así el esfuerzo axial a la probeta de suelo.

Figura 3. Consolidómetro neumático (Instituto de Ingeniería, UNAM).

La presurización que se infiere, tanto al agua como al aceite, se genera de una línea externa (presión de línea), que es registrada por el sensor de presión (3) –ver figura 2-, controlado por medio de un regulador manual

.① Dicha alimentación es separada en dos líneas, la primera suministra presión al regulador digital de presión axial ③ y se registra por el sensor correspondiente (5) y la segunda alimenta el regulador de contrapresión y se④ registra por el sensor (2). Los reguladores digitales (PROPORTION-AIR QB1TFEE) controlan la presión que se aplica a la probeta de suelo, tienen una capacidad máxima de operación de 100 psi (≈7.5 kg/cm2).

Así mismo, el equipo cuenta con dos válvulas solenoides, una de presión axial ⑲ y otra de contrapresión ⑩, las cuales se encuentran después de la interfaz donde se presuriza el aceite, en el caso de la presión axial; y antes de la interfaz, en el caso de la contrapresión. El control de las válvulas se hace de forma automática desde el programa de control. En ambos casos la función de

estas válvulas es, primero, aislar la probeta para medir las nuevas condiciones a las que se someterá la probeta (presión axial y contrapresión), sin alterar las condiciones previas de la muestra y, segundo, permitir el paso de las nuevas condiciones de esfuerzo.

El consolidómetro cuenta también con un sensor de desplazamiento tipo LDVT ⑦, el cual se ubica en la parte superior del domo y registra la deformación axial de la probeta durante toda la prueba.El sistema cuenta con cuatro salidas en la parte lateral que conectan directamente hacia cada uno de los cuatro sensores de presión, donde se conecta el elemento patrón que sirve de referencia durante la calibración experimental, que en este caso es común utilizar la columna de mercurio.

2.2Descripción de la prueba

MontajePara efectuar el montaje de la probeta de suelo se coloca una piedra porosa en la base, acompañada de un papel filtro en la parte superior; enseguida, la muestra de suelo, otra piedra porosa con su respectivo papel filtro y finalmente, las placas metálicas que transmiten la carga de forma uniforme al espécimen (figura 4).

Una vez montada la probeta se coloca la tapa de la cámara, a la cual está unido el sistema de aplicación de esfuerzo axial. Posteriormente, se coloca el sensor de desplazamiento, ajustando su vástago de forma que el sensor tenga toda la carrera disponible.

9

8

7

6

5

4

3

2

10

1

Placa de suministro de cargaPiedra porosa y base de placasPapel filtroProbeta de sueloAnillo de tipo rigido donde se aloja la probetaPapel filtroPiedra porosaBase de Consolidómetro

Placa de suministro de carga

Cuerpo de Consolidómetro12345678910

Figura 4. Diagrama de montaje de la probeta.

Saturación por contrapresiónEn esta etapa se regulan y aplican al suelo incrementos de esfuerzo axial y contrapresión, tal que el esfuerzo efectivo se mantenga entre 0.05 y 0.1 kg/cm², y se obtiene de la resta del esfuerzo axial menos el esfuerzo de contrapresión.

Se aplican de dos a tres incrementos de esfuerzos axial y contrapresión (se acostumbra que sean a cada 0.5 kg/cm²), manteniendo el esfuerzo efectivo indicado en el párrafo anterior. Se debe poner atención en cerrar la válvula del depósito de agua ,⑮ antes de aplicar cada incremento.

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Medición de la B de SkemptonSe aísla la probeta, cerrando la válvula del depósito de agua y se registran los valores iniciales de esfuerzo⑮ axial y presión de poro; posteriormente, se regula y aplica un incremento de esfuerzo axial. Dicho proceso genera un exceso de presión de poro que se registra en el sensor correspondiente (1). La relación del exceso de presión de poro entre el incremento de la presión axial es el valor la B de Skempton y cuando esté entre 0.96 y 1, se considera que el suelo está saturado.

ConsolidaciónEl equipo tiene la capacidad de efectuar tres tipos de ensaye de consolidación: Carga incremental, Velocidad controlada y Gradiente controlado.

Carga incremental. Se aplican incrementos de esfuerzo efectivo a la probeta, los cuales se dejan en un lapso mínimo de 24 horas, o bien cuando se termina la consolidación primaria. En todo el proceso el software de control registra la deformación axial, además, muestra las gráficas de consolidación en formato Taylor y Casagrande, así como la curva de compresibilidad.

Velocidad Controlada. En este ensaye se aplican incrementos de esfuerzo efectivos muy pequeños, en intervalos de tiempo constantes. En este proceso sólo se toman lecturas de deformación al inicio y al final de cada incremento de esfuerzo efectivo, de forma que sólo se obtiene la curva de compresibilidad.

Gradiente Controlado. Al igual que en el procedimiento anterior, se aplican incrementos de esfuerzo efectivo muy pequeños, a diferencia del ensaye de velocidad controlada, el criterio para realizar el siguiente incremento es un umbral de disipación de presión de poro. Al final se obtiene sólo la curva de compresibilidad.

3 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA Y DE LOS MÓDU-LOS DE CALIBRACIÓN Y OPERACIÓN. Los acondicionamientos de señal contemplan cinco sensores de presión y dos reguladores digitales con capacidad de 0 a 7.5 kg/cm², un sensor de desplazamiento tipo LVDT de 25 mm de carrera total y dos válvulas solenoides, cuya distribución se observa en la figura 2.

Mediante una tarjeta modelo PC NI-USB-6009 de National Instrument con 8 canales analógicos de entrada y dos de salida, se hace el registro de las señales durante toda la ejecución de los ensayes.

El programa de control tiene dos módulos, el de calibración, en el cual se determinan de forma experimental las constantes de calibración de cada uno de los sensores; y el de operación, que posee las etapas de montaje, saturación y consolidación.

3.1Módulo de calibración (figura 5)

En este módulo el usuario tiene la posibilidad de obtener de forma experimental las constantes de calibración de cada uno de los sensores con que cuenta el consolidómetro. Al iniciar este módulo se despliega una pantalla para seleccionar la actividad a ejecutar: Calibrar sensores, Cambiar Constantes de Sensores, Verificar Constantes de Calibración y salir.

Figura 5. Menú principal del módulo de calibración.

Al seleccioar el sensor a calibrar, aparecen las constantes y la fecha que se realizó en la última calibración. Además, muestra los parámetros patron a utilizar para calibrar; para los sensores de presión se utiliza 0.01356, cuando se usa la columna de mercurio, y 1.0 para el sensor de desplazamiento (figura 6).

Figura 6. Selección de sensor a calibrar.

3.1.1 Calibración de sensores de presión (figura 7)Se lleva a cabo aplicando incrementos de presión, en un rango de 0 a 5 kg/cm², tomando como elemento patrón la columna de mercurio. El software aplica una regresión lineal, cuyos resultados de pendiente y ordenada corresponden a las constantes de calibración del sensor.

3.1.2 Calibración del sensor de desplazamientoEl procedimiento es similar a la calibración de los sensores de presión, la diferencia radica que se utiliza un tornillo micrométrico digital como elemento patrón.

La calibración se guarda de forma automática en un archivo de texto, compatible con cualquier hoja de Excel, dicho archivo contiene las constantes obtenidas, así como la fecha y hora de calibración. Al finalizar el proceso de calibración de sensores el programa de control actualiza de forma automática las constantes en el sistema.

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Figura 7. Obtención de constantes de calibración.

3.1.3 Cambiar constantes de sensores (figura 8)En esta etapa se pueden introducir las constentes de calibración, en caso de corrupción del archivo de calibración.

Figura 8. Obtención de constantes de calibración.

3.2Módulo de operación

El programa de control utiliza el concepto de pestañas, de tal forma que en la parte superior se muestran las etapas del menú general de software, al dar “click” en alguna de las pestañas superiores se muestran en la parte central las funciones a desarrollar en la etapa seleccionada. A continuación se muestran todas la etapas del programa de control.

3.2.1 Datos de sueloEn esta opción se muestran las pestañas de izquierda a derecha, correspondientes a: Archivos. En el disco duro del equipo se genera una carpeta llamada c:/Resultados, en la cual a su vez se puede crear una subcarpeta independiente por cada ensaye a efectuar; así mismo, se puede ingresar el nombre del archivo, que puede o no coincidir con el nombre de la carpeta creada.Generalidades. En esta etapa se ingresan los datos de proyecto, localización, número de sondeo, profundidad de la muestra, así como el operador y responsable del proyecto.Datos probeta. En esta pestaña se ingresan los datos de dimensiones, pesos, contenido de agua y densidad de sólidos, necesarios para el cálculo de las relaciones volumétricas de la probeta a ensayar.Rel. Vol. Iniciales. El software obtiene las relaciones volumétricas a partir de datos ingresados en la pestaña anterior.

Figura 9. Captura de datos generales, pesos y dimensiones del espécimen para el cálculo de las relaciones volumétricas iniciales

3.2.2 Configuración de la pruebaEn esta etapa el usuario selecciona y diseña la prueba a efectuar.Carga incremental (figura 10). Se cargan los archivos que contengan los vectores de tiempo de carga y descarga, éstos se generan en la pestaña de diseño de vectores.

Se presiona el botón cargar datos de archivos, en la pantalla, aparecen los datos contenidos en los vectores previamente diseñados. En caso de requerir modificaciones al vector de esfuerzos, se introduce el valor directamente en la celda correspondiente, o bien, se inserta un cero en la etapa donde se desea termine el ensaye; enseguida, al presionar el botón Aceptar puntos adicionales, de forma automática se actualiza en el sistema. Es posible adicionar etapas o finalizar el ensaye, siempre y cuando la etapa que se desee modificar no haya iniciado.

Figura 10. Configuración de ensaye de Carga incremental.

Velocidad controlada (figura 11). Se requiere cargar el archivo de vector de esfuerzos que contiene únicamente los valores inicial y final, que corresponden a las etapas de de carga y descarga, respectivamente.

El usuario define el incremento o decremento de esfuerzo por aplicar y el intervalo de tiempo que se mantendrá. Además, se definirá el intervalo de tiempo de muestreo, para que en cada incremento o decremento se almacenen los valores registrados.

Al igual que en el ensaye de carga incremental, se podrán hacer modificaciones al vector de esfuerzos, una vez iniciado el ensaye.

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Figura 11. Configuración de ensaye de Velocidad controlada.

Gradiente controlado (figura 12). Al igual que en el ensaye anterior, se requiere cargar el archivo de vector de esfuerzos que contiene únicamente los valores inicial y final, que corresponden a las etapas de carga y descarga, respectivamente.

Se define también el incremento de esfuerzo efectivo por aplicar, así como el intervalo de tiempo de muestreo durante todo el ensaye. La diferencia radica en que la condición para aplicar el incremento o decremento lo da la “presión de poro de umbral”. Ésta corresponde al exceso de presión a la que se llega en el proceso de disipación de la etapa de consolidación.

Figura 12. Configuración de ensaye de Gradiente controlado.

3.2.3 Saturación por contrapresiónAl momento de presionar la pestaña de saturación por contrapresión, de manera automática se aísla la probeta con el cierre de las dos válvulas solenoide. Enseguida, se deberá cerrar de forma manual la válvula del depósito de agua (15), el usuario teclea en el recuadro correspondiente a esfuerzo axial y contrapresión deseados y de manera automática el regulador mide dicha presión, la cual se verifica en el sensor correspondiente. Ya que se alcanzaron los esfuerzos, se presiona el botón de aplicar presiones e inmediatamente se abre la válvula del depósito de agua (15), primero aplica el esfuerzo axial y posteriormente la contrapresión. Unos minutos después de aplicarlos, se aplica el siguiente incremento.

Figura 13. Saturación por contrapresión.

3.2.4 B de SkemptonAntes de medir la B de Skempton se debe verificar que la válvula del depósito de agua (15) esté cerrada. Al presionar la pestaña la probeta se aísla con el cierre de las válvulas solenoides, y se registran los valores iniciales de esfuerzo axial y presión de poro.

Figura 14. Medición de la B de Skempton

El usuario teclea el valor final de esfuerzo axial, al momento de aplicar el incremento de esfuerzo axial, la válvula solenoide de contrapresión permanece cerrada, se registra el incremento de presión de poro en el sensor correspondiente. De forma gráfica se muestra este incremento y cuando se observa un comportamiento asintótico en ésta (figutra 14), se presiona el botón de toma de lectura de presión de poro final. El programa determina los valores de incremento de presión de poro y esfuerzo axial, calcula la relación entre éstos y lo muestra como valor de B.

3.2.5 EnsayeAl ingresar a esta etapa hay tres opciones:Carga incremental. Al iniciar la etapa de ensaye, el equipo aísla la probeta cerrando las válvulas solenoides, regula y mide el valor del esfuerzo axial, de tal forma que se llegue al esfuerzo efectivo definido en la etapa correspondiente.

Primero se aplica la carga axial y posteriormente la contrapresión y, simultáneamente, inicia el registro de deformación axial, de acuerdo a los tiempos definidos en el vector diseñado previamente, para las etapas de carga y descarga. La etapa concluye cuando el vector de tiempo

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llega a su término o cuando el usuario presione el botón terminar etapa.

Figura 15. Curvas de consolidación.

Con los resultados de deformación axial inicial y final de cada etapa se determinan los valores para el cálculo y la gráfica de la curva de compresibilidad, (figura 16).

El usuario puede visualizar los esfuerzos aplicados y los valores de los sensores en cualquier momento del ensaye.

Figura 16. Gráfica de compresibilidad.

Velocidad controlada y Gradiente controlado. En estos tipos de ensaye los incrementos de esfuerzo axial se hacen de manera automática, sin aislar la probeta entre cada incremento. Se muestra una curva continua de desplazamiento vs tiempo y presión de poro vs tiempo. Se muestra, además, la curva de compresibilidad, la cual se actualiza al momento de aplicar cada incremento, (figura16).

Al igual que en la prueba de carga incremental, el usuario visualiza los valores de esfuerzo aplicados en cada incremento, así como el valor de cada uno de los sensores en cualquier momento del ensaye.

3.2.6 Relaciones Volumétricas Finales (figura 17)A partir de las relaciones iniciales introducidas por el usuario y con la deformación obtenida de la prueba realizada, el programa LabView, en automático obtiene y muestra las relaciones volumétricas finales.

Figura 17. Relaciones volumétricas finales.

Estos resultados se calculan dos días después de realizado el ensaye. Se puede realizar aunque se haya iniciado un nuevo ensaye. Y los parámetros obtenidos se almacenan en el archivo de datos generales.

3.2.7 Reportes (figuras 18 y 19)En este módulo, el software permite visualizar en cualquier momento las curvas de compresibilidad y consolidación de ensayes anteriores. Además tiene la posibilidad de imprimir los resultados en forma gráfica o tabular.

Figura 18. Gráficas de consolidación mostradas en el módulo de Reportes.

Figura 19. Gráfica de compresibilidad mostrada en el módulo de Reportes.

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3.2.8 Diseño de VectoresSe generan dos tipos de vectores:

Vector de tiempos. Se generan vectores de hasta 100 datos, con el intervalo mínimo de 0.1 s, con formato (HH:MM:SS). Se puede generar de forma manual, introduciendo los valores en la casilla correspondiente o bien de forma automática, indicando el número de puntos y horas de toma de datos deseadas (figura 20).

Figura 20. Diseño de vectores de tiempo.

Vector de esfuerzos. Se generan dos tipos, uno para carga incremental y otro para velocidad o gradiente controlado. En el primer caso se teclean los valores de esfuerzos efectivo por aplicar (sea carga o descarga). Para el segundo tipo, se coloca el valor inicial y final de cada etapa, el valor inicial de cierta etapa corresponde al final de la etapa anterior (figura 21).

Figura 21. Diseño de vectores de esfuerzos.

3.2.9 Manual (figura 22)En esta etapa se visualizan los valores que registran en tiempo real los sensores, siempre y cuando el equipo no esté en operación. El usuario puede abrir y cerrar las válvulas solenoides de presión axial y contrapresión. Sirve de apoyo para hacer calibraciones, verificación de calibración o bien calibrar los reguladores electrónicos con que cuenta el sistema.

Figura 22. Visualización de sensores y manejo de válvulas.

4 CONCLUSIONESLa automatización para el control automático del consolidómetro neumático brinda al usuario la oportunidad de interactuar con el sistema de forma más sencilla y eficiente, mayor certidumbre de los resultados obtenidos, debido a la calibración de los sensores y reguladores del equipo, respecto al sistema con el que contaba con anterioridad.

Una ventaja relevante es que, mediante la medición de la B de Skempton, se garantiza que la probeta a ensayar esté saturada.

Con el uso de los sensores de presión y desplazamiento, permite graficar con mayor precisión las curvas de consolidación, lo cual implica que se aprecie con facilidad el fin de la consolidación primaria.

Permite generar resultados de mayor confiabilidad, se reducen los errores humanos y el tiempo dedicado a la toma de lecturas, repercutiendo en el costo del ensaye.

Se recomienda calibrar los sensores y reguladores electrónicos de forma periódica, en intervalos máximos de medio año.

5 AGRADECIMIENTOSLos autores agradecen al Sr. Germán Aguilar Ramírez

su valioso apoyo en la puesta en operación del equipo. Su experiencia en el uso del equipo enriqueció de forma importante el proyecto.

REFERENCIAS Rowe, P. V. y Barden, L. (1996) A new consolidation

cell. Geotechnique 16 (2). Flores, O., Romo, M., Castellanos, E. y Gómez, E.

(2002) Automatización del equipo triaxial dinámico de columna resonante. XXI Reunión de Mecánica de Suelos, Santiago de Querétaro, Noviembre.

Flores, O., Romo, M., Gómez, E. y Flores, R. (2002) Instrumentación y automatización del equipo triaxial cíclico MTS. XXI Reunión de Mecánica de Suelos, Santiago de Querétaro, Noviembre.

Flores, O., Romo, M. y Gómez, E. (2003) Mediciones locales en probetas de suelos para determinar propiedades dinámicas. Congreso Internacional de Instrumentación. México D. F. Octubre.

Flores, O., Gómez, E. y Linares, O. (2008) Programa para la semiautomatización de los consolidómetros del laboratorio de Geotecnia del Posgrado. FI-BUAP. Revista “Ingeniería y Tecnología”. Año. 3, No. 7 FI-BUAP. Enero.