PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 1 de 10 I.- Objetivo: El propósito de este instructivo es establecer la forma como se realiza la calibración interna de los recipientes cilíndricos que se utilizan para determinar la masa unitaria del concreto fresco. II.- Alcance: Las indicaciones mencionadas en el presente instructivo sólo son válidas para los recipientes cilíndricos mencionados en las NMX-C-162-ONNCCE- 2000. III.- Herramientas usadas: Recipiente cilíndrico de metal con capacidad de 10 a 14 L de capacidad. Vernier calibrado con trazabilidad al CENAM y alcance de medición mínimo de 30 cm. Balanza calibrada con trazabilidad al CENAM, alcance mínimo de 20 kg y resolución de 0.1 % de la menor masa a determinar. Escala métrica con división mínima 1,0 mm. Termómetro con alcance mínimo de 0 50 C y resolución de 1 C. Nivel de mano de 30 cm de longitud aproximadamente. Placa de vidrio o acrílico con dimensiones mínimas de 35 x 35 cm y espesor mínimo de 6 mm. Cepillo de alambre. Probeta graduada de 1 L y 100 ml. Laina con espesor de 0,5 mm. Pipeta graduada Grasa gruesa (De chasis, bomba, etc) IV.- Definiciones: N.A. V.- Descripción: Revisa el estado general del recipiente y repórtalo en el formato de registro Calibración del recipiente cilíndrico UNI-FO-CO-26. Asegúrate que no presente golpes, zonas oxidadas, fisuras, etc. Limpia a detalle el recipiente cilíndrico, valiéndose del cepillo de alambre en caso de ser necesario. Determina la masa del recipiente vacío y anótalo en el formato de registro Calibración del recipiente cilíndrico UNI-FO-CO-26. Expresa el resultado en kilogramos.
PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 2 de 10 VERIFICACIÓN DE DIMENSIONES: Determina con el vernier dos medidas perpendiculares entre sí del diámetro interior del recipiente. Anota el promedio con aproximación de 1 mm en el formato de registro Calibración del recipiente cilíndrico UNI-FO-CO-26 Coloca el nivel sobre el borde superior del recipiente y utilizando la escala métrica determina la altura en dos puntos diametralmente opuestos entre sí. Anota su promedio con aproximación de 1 mm en el formato de registro Calibración del recipiente cilíndrico UNI-FO-CO-26. Nota: Para considerar adecuado el recipiente cilíndrico, éste deberá cumplir con las siguientes especificaciones: TABLA No. 1 CAPACIDAD Y DIMENSIONES DEL RECIPIENTE CAPACIDAD DEL DIAMETRO ALTURA RECIPIENTE INTERIOR INTERIOR L mm mm 5 170 +/- 2 220 +/- 2 10 205 +/- 2 305 +/- 2 14 245 +/- 2 317 +/- 2 28 347 +/- 2 398 +/- 2 DIAMETRO A L T U R A Retira el nivel y coloca el cristal o acrílico sobre el borde superior del recipiente para verificar su planicidad con la laina de 0,5 mm. El borde superior del recipiente se considera plano al no poder insertar un calibrador de 0,5 mm entre el borde y el vidrio. Anotando el resultado en el formato de registro Calibración del recipiente cilíndrico UNI-FO-CO-26. DETERMINACIÓN DEL FACTOR DEL RECIPIENTE: Retira la placa de cristal o acrílico y determina su masa. Aplica una capa delgada de grasa en el borde superior del recipiente. Nivela horizontalmente la balanza apoyándote con el nivel de mano.
PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 3 de 10 Coloca el recipiente en la balanza y con las probetas adiciona agua a temperatura ambiente hasta llegar al borde superior, sin que se derrame. Cúbrelo con la placa de vidrio o acrílico procurando dejar un espacio abierto lo más corto posible (1 a 2 cm) y asegúrate de que quede completamente lleno de agua usando para ello la pipeta. Verifica que no se observe ninguna burbuja de aire atrapada entre el cristal o acrílico y el agua. Anota la masa neta del agua necesaria para llenar el recipiente cilíndrico en el formato de registro Calibración del recipiente cilíndrico UNI-FO-CO-26, calculándola de la siguiente manera: Masa neta del agua = (masa del recipiente con agua + el cristal) (masa del recipiente + el cristal) Retira el cristal o acrílico y determina la temperatura del agua con el termómetro. Determina la masa volumétrica del agua de acuerdo con la siguiente tabla, interpolando en caso de ser necesario: TABLA No. 2 TEMPERATURA Y MASA VOLUMETRICA DEL AGUA TEMPERATURA Masa volumétrica del agua C kg/m3 15 999,10 18 998,58 21 997,95 23 997,50 24 997,30 27 996,52 29 995,97
PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 4 de 10 Nota: Para fines prácticos se puede considerar la densidad del agua = 1000 kg/m³. Calcula el factor del recipiente de la siguiente manera : Masa volumétrica del agua Factor = -------------------------------------------------------- Masa de la muestra requerida para llenarlo Anota los resultados en el formato de registro Calibración del recipiente cilíndrico UNI-FO-CO-26. En un costado del recipiente cilíndrico registra los siguientes datos : Masa neta del recipiente factor calculado del recipiente Repite esta actividad 5 veces y registra los resultados en el formato de registro Calibración del recipiente cilíndrico UNI-FO-CO-26. Nota : Los recipientes se inspeccionan constantemente en forma ocular por el personal que las utiliza, reportando cualquier anomalía detectada al Coordinador de área que corresponda. CALCULO DE INCERTIDUMBRE La incertidumbre del factor del recipiente estará dada por : INCERTIDUMBRE = Incertidumbre por la determinación de la masa del agua + incertidumbre por la determinación de la temperatura del agua. A).- Incertidumbre por la determinación de la masa del agua COMPONENTES: 1) Incertidumbre por resolución de la balanza (Ur) 2) Incertidumbre por calibración de la balanza (Ucr) 3) Incertidumbre por el operador al efectuar el ensayo (Uop)
PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 5 de 10 Incertidumbre por resolución de la balanza Ur = a / 12 (Ecuación 7.4, guía para estimar la incertidumbre de la medición, CENAM) Donde a = resolución de la balanza. Incertidumbre que aporta la calibración de la balanza Uca = u / K (Ecuación 7.1, guía para estimar la incertidumbre de la medición, CENAM) Donde u = La mayor incertidumbre expandida reportada en el informe de calibración de la balanza. K = Factor de cobertura indicado en el informe de calibración de la balanza. Incertidumbre por el operador al efectuar el ensayo. La incertidumbre que aporta esta actividad se estima con la dispersión de valores determinada por repetibilidad del experimento (S), obtenida con un número (n) de mediciones individuales, siguiendo una distribución t de Student. De tal forma que la incertidumbre se estima como : (Uop) = (+/- t) S (Ecuación 6.3 y 10.2, guía para estimar la incertidumbre de la medición, CENAM) n
PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 6 de 10 s = 1_ Σ q1 q 2 n 1 (Ecuación 6.2, guía para estimar la incertidumbre de la medición, CENAM) donde : s = Desviación estándar de las mediciones por repetibilidad. n = Número de lecturas para calcular S q = Resultados individuales de las mediciones q = Media de los valores de q determinados (+/-t95) = Valor de t de student para el 95 % de confianza con un grado de libertad de n-1, tomado de la siguiente tabla: TABLA No. 3 Factor t de student para un 95 % de confianza usando un factor de cobertura de K=2 Grados de libertad Factor t N - 1 1 13,97 2 4,53 3 3,31 4 2,87 5 2,65 6 2,52 7 2,43 8 2,37 9 2,32 10 2,28 20 2,13 50 2,05 100 2,025
PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 7 de 10 INCERTIDUMBRE COMBINADA POR LA DETERMINACIÓN DE LA MASA DEL AGUA: 2 2 2 UMA = ur + Uca + uop B).- Incertidumbre por la determinación de la temperatura del agua COMPONENTES : 1) Incertidumbre por resolución del termómetro patrón (Ur) 2) Incertidumbre por calibración del termómetro patrón (Ucr) 3) Incertidumbre por el operador al tomar las lecturas (Uop) Incertidumbre por resolución del termómetro patrón (Ur) Ur = a / 12 (Ecuación 7.4, guía para estimar la incertidumbre de la medición, CENAM) Donde a = resolución del termómetro patrón. Incertidumbre que aporta la calibración del termómetro patrón (Ucr) Uca = u / K (Ecuación 7.1, guía para estimar la incertidumbre de la medición, CENAM) Donde u = La mayor incertidumbre expandida reportada en el informe de calibración del termómetro patrón. K = Factor de cobertura indicado en el informe de calibración del termómetro patrón. Incertidumbre por el operador al tomar las lecturas(uop).
PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 8 de 10 La incertidumbre que aporta esta actividad se estima con la dispersión de valores determinada por repetibilidad del experimento (S), obtenida con un número (n) de mediciones individuales, siguiendo una distribución t de Student. De tal forma que la incertidumbre se estima como : (Uop) = (+/- t) S (Ecuación 6.3 y 10.2, guía para estimar la incertidumbre de la medición, CENAM) n s = 1_ Σ q1 q 2 n 1 (Ecuación 6.2, guía para estimar la incertidumbre de la medición, CENAM) donde : s = Desviación estándar de las mediciones por repetibilidad. n = Número de lecturas para calcular S q = Resultados individuales de las mediciones q = Media de los valores de q determinados (+/-t95) = Valor de t de student para el 95 % de confianza con un grado de libertad de n-1, tomado de la tabla No.3. INCERTIDUMBRE COMBINADA POR LA DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA DEL AGUA: 2 2 2 UTA = ur + Uca + uop
PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 9 de 10 INCERTIDUMBRE COMBINADA TOTAL: 2 2 UC = uma + UTA ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE EXPANDIDA TOTAL DEL FACTOR DETERMINADO : Ue = K* UC *f c Donde K= 2 para un nivel de confianza del 95.45 %. VI.- Responsabilidades :. Es responsabilidad del jefe de laboratorio y coordinadores de área supervisar que las calibraciones de los recipientes cilíndricos se desarrollen siguiendo lo descrito en este documento. Es responsabilidad de los laboratoristas calibrar los recipientes cilíndricos para determinar la masa unitaria del concreto fresco de acuerdo a las fechas establecidas en el Programa anual de calibración y/o verificación del equipo e instrumentos de medición UNI-FO-GE-27 y registra los resultados obtenidos en el formato de registro Calibración del recipiente cilíndrico UNI-FO-CO-26. VII.- Referencias : UNI-FO-CO-26 Calibración del recipiente cilíndrico. UNI-FO-GE-27 Programa anual de calibración y/o verificación del equipo e instrumentos de medición
PARA DETERMINAR MASA UNITARIA Pagina 10 de 10 NMX-C-162-ONNCCE-2000 Industria de la construcción-concretodeterminación de la masa unitaria, cálculo del rendimiento y contenido de aire del concreto fresco por el método gravimétrico Guía para estimar la incertidumbre de la medición, CENAM, mayo del 2000.