ASTM Designación C 117 – 95 Método de Ensayo Estándar para
Material más Fino que la Malla No. 200 (75 Mm) En Agregado Mineral por Lavado.
1. Alcance
1.1 Este método de ensayo cubre la determinación de la cantidad de material más fino que la malla de 75 Mm (No. 200) en el agregado por lavado. Las partículas de arcilla y otras de agregado que se encuentran dispersas por el agua de lavado, al igual que los materiales solubles en agua, pueden ser removidas del agregado durante la prueba. 1.2 Se incluyen dos procedimientos, uno usando solo agua para la operación de lavado y el otro incluyendo un agente humectante que ayude a separar el material más fino que la malla de 75 Mm (No. 200) del material más grueso. Cuando no se especifique otro, el procedimiento A (agua solamente) deberá ser usado.
1.2 Los valores establecidos en unidades SI serán considerados como el estándar. 1.3 Este estándar no pretende dirigirse a todos los problemas de seguridad, si hay alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma, establecer practicas de seguridad y salud apropiadas y determinar el alcance de las limitaciones reguladoras previas a su uso.
2. Documentos Referenciados 2.1 Estándares ASTM
C 136 Método de Ensayo para Análisis por Malla del Agregado Grueso y Fino C 670 Practica para Preparación de los Términos Precisión y Tendencia par Métodos de Ensayo en Materiales de Construcción.
C 702 Practica para Reducir muestras de Campo de Agregados a Tamaños de Ensayo.
D 75 Practica para Muestreo de Agregados
E 11 Especificación para Mallas con Tejido de Alambre para Propósitos de Ensayo. 2.2 Estándar AASHTO
T 11 Metodo de Ensayo para Cantidad de Material más Fino que la Malla 0.075 mm en Agregados.
3.1 Se lava una muestra del agregado de una manera prescrita, usando agua o agua conteniendo un agente humectante, especificado. El agua de lavado decantada
conteniendo material disuelto y suspendido, es pasada a través de la malla de 75 Mm (No. 200). La perdida en masa resultante del tratamiento de lavado se calcula como el porcentaje de masa de la muestra original y se reporta como el porcentaje de material más fino que la malla de 75 Mm (No. 200) por lavado.
4. Significado y Uso
4.1 El material más fino que la malla de 75 Mm (No. 200) puede ser separado de las partículas gruesas mucho más eficiente y completamente por tamizado húmedo que a través de tamizado en seco. Entonces, cuando se desean determinaciones precisas de material más fino que la malla de 75 Mm en agregado fino o grueso, este método de ensayo es usado en la muestra previo al tamizado seco, de acuerdo con el Método de Ensayo C 136. Este resultado es incluido en los cálculos del Método de Ensayo C 136, y la cantidad total de material más fino que la malla de 75 Mm por lavado, es obtenido por tamizado seco de la misma muestra, y reportada con los resultados del Método de Ensayo C 136. Usualmente, la cantidad de material adicional más fino de 75 Mm
obtenido en el proceso de tamizado seco es una cantidad pequeña. Si esta es grande, la eficiencia de la operación de lavado puede ser verificada. Esto puede ser una indicación de la degradación del agregado.
4.2 Agua es adecuada para separar el material más fino que la malla de 75 Mm del material grueso con más agregado. En algunos casos el material fino esta adherido a las partículas gruesas, tales como algunas particulas de arcilla y agregados revestidos que han sido extraídos de mezclas bituminosas. En estos casos el agregado fino será
separado más rápidamente con un agente humectante en el agua. 5. Aparatos y Materiales
5.1 Balanza – Una balanza o bascula legible y con precisión de 0.1 g o 0.1 % de la carga de ensayo, la que sea mayor, en algún punto con el rango de uso.
5.2 Mallas – Una serie de dos mallas, siendo la inferior una malla de 75 Mm (No. 200) y la superior de 1.18 mm (No. 16) ambas conforme a los requisitos de la especificación E 11.
5.3 Recipientes – Una bandeja o vasija de un tamaño suficiente para contener la muestra cubi-erta con agua y para permitir una agitación vigorosa sin perdida de alguna parte de la muestra o agua.
5.4 Horno – Un horno de suficiente tamaño, capaz de mantener una temperatura
o o F).
5.5 Agente humectante – Algún agente dispersante tal como liquido detergente de lavado que promueva la separación del material fino.
Nota 1 – El uso de aparatos mecánicos para ejecutar la operación de lavado no esta previsto, proporcionar los resultados es consistente con aquellos obtenidos
usando operaciones manuales. El uso de algún equipo de lavado mecánico con alguna muestra puede causar degradación de la muestra.
6. Muestreo
6.1 Muestree el agregado de acuerdo con la Practica D 75. Si la misma muestra de prueba es ensayada mediante análisis por malla de acuerdo con el Método de Ensayo C 136, cumpla con los requerimientos aplicables de este método de ensayo. 6.2 Mezcle completamente la muestra de agregado a ser ensayado y reduzca la masa a una cantidad compatible con el ensayo usando los métodos aplicables descritos en la Práctica C 702. Si la misma muestra de prueba es ensayada de acuerdo con el Método de Ensayo C 136, la masa mínima deberá ser descrita en la sección aplicable de este método. De otra manera, la masa de la muestra de ensayo, después de secada, deberá estar conforme con lo siguiente:
Tamaño Máximo Nominal Masa Mínima, g 4.75 mm (No. 4) o menor 300
9.5 mm (3/8 pulg) 1000 19.0 mm (3/4 pulg.) 2500
37.5 mm (1 ½ pulg. ) o mayor 5000
La muestra de ensayo será el resultado final de la reducción. Reducción a una masa predeter-minadamente exacta no será permitida.
7. Selección del Procedimiento
7.1 El procedimiento A será usado, si no se establece de otra manera en la especificación con la cual el resultado del ensayo será comparado, o cuando sea dirigido por la institución para la cual el trabajo es ejecutado.
8. Procedimiento A --- Lavado con Agua
muestra de ensayo.
8.2 Si la especificación aplicable requiere que la cantidad pasando la malla de 75 malla más pequeña que el tamaño máximo nominal del agregado, separando la muestra en la malla designada y deter-minando la masa del material pasando la malla designada a 0.1 % de la masa de esta porción de la muestra de ensayo. Use esta masa como la masa seca original de la muestra de ensayo descrita en 10.1
Nota 2 – Algunas especificaciones para agregados con un tamaño máximo nominal de 50 mm o mayor, por ejemplo, proporciona un limite para material pasando la malla de 75
malla de 25 mm. Desde que tales procedimientos son necesarios, es impráctico lavar muestras del tamaño requerido cuando la misma muestra de ensayo es usada para análisis por malla por el Método de Ensayo C 136.
8.3 Después de secado y determinado la masa, coloque la muestra de ensayo en el recipiente y adicione suficiente agua para cubrirla. Ningún detergente, agente dispersante u otra sustan- cia deberá ser adicionada al agua. Agite la muestra con suficiente vigor para que resulte en la separación completa de las partículas más finas que la malla de 75 - culas gruesas, y llevar el material fino en suspención. Inmediatamente vaciar el agua de lavado conteniendo los sólidos
suspendidos y disueltos sobre la serie de mallas, arreglada con la malla gruesa en la parte superior. Tenga cuidado para evacuar, tanto como sea posible, la decantación de las partículas gruesas de la muestra.
8.4 Adicione una segunda carga de agua a la muestra en el recipiente, agite y decante como antes. Repita esta operación hasta que el agua de lavado sea clara. Nota 3 – Si se usa equipo de lavado mecánico, la carga de agua, agitación y
decantación puede ser una operación continua.
8.5 Regrese todo el material retenido en la serie de mallas echando agua para limpiar la mues-tra lavada. Seque el agregado lavado a masa constante a una temperatura de 110
o o F) y determine la masa con una precisión de 0.1 % de la masa original de la muestra.
Nota 4 – Siguiendo el lavado de la muestra echando agua para limpiar algún material retenido en la malla de
material. El exceso de agua por limpieza debe ser evaporado de la muestra en el proceso de secado.
Procedimiento B—Lavado Usando un Agente Humectante
9.1 Prepare la muestra de la misma manera que para el procedimiento A. Después de secado y determinado la masa, coloque la muestra de ensayo en un recipiente. Adicione suficiente agua para cubrir la muestra y adicione un agente humectante al agua (Nota 5). Agite la muestra con suficiente vigor que resulte en la completa separación de las partículas más finas que la malla de 75
partículas gruesas, y llevar el material fino en suspención. Inmediatamente vaciar el agua de lavado conteniendo los sólidos suspendidos y disueltos sobre la serie de mallas, arreglado con la malla gruesa en la parte superior. Tenga cuidado al desalojar, tanto como sea posible, la decantación de las partículas más gruesas de la muestra.
Nota 5 – Esta deberá tener suficiente agente humectante para producir una pequeña cantidad de espuma cuando la muestra es agitada. La cantidad dependerá de la dureza
del agua y de la calidad del detergente. Excesiva espuma puede inundar las mallas y llevar consigo algún material
9.3 Adicione una segunda carga de agua (sin agente humectante) a la muestra en el recipiente, agite y decante, como antes. Repita esta operación hasta que el agua de lavado sea clara.
9.4 Complete el ensayo como para el Procedimiento A. 10. Cálculos
como sigue:
A = 100 x (B - C)/ B Donde:
A = Po
B = masa seca de la muestra original, g
C = masa seca de la muestra después de lavado, g 11. Reporte
11.1 Reporte la siguiente información: 11.1.1 Reporte el porcentaje de material má
lavado con una precisión de 0.1 % excepto si el resultado es 10% o más, reporte el porcentaje con una precisión de numero entero.
11.1.2 Incluya un resumen del procedimiento usado. 12. Precisión y Tendencia
12.1 Precisión –El estimado de precisión de este método de ensayo listados en la Tabla 1 están basados en resultados de AASHTO Materials Reference Laboratory Proficiency Sample Program, ensayos dirigidos con este método de ensayo y AASHTO T 11. Las diferencias significativas entre los métodos al tiempo que la información fue adquirida son que el Método T 11 requiere, y el Método de Ensayo C 117 prohibe el uso de agentes humectantes. La información esta basada en el análisis de más de 100 pares de
resultados de ensayos de 40 a 100 laboratorios.
11.1.1 Los valores de precisión para agregado fino en la Tabla 1 están basados en muestras de ensayo de 500 g nominales. La revisión de este método de ensayo en 1994 permite que el tamaño de la muestra de ensayo del agregado fino sea 300 g mínimo. El análisis de los resultados en muestras de ensayo con 300 y 500 g de Muestras de Ensayo de Proficiencia en Agregados 99 y 100 (muestras 99 y 100 esencialmente idénticas)
producen los valores de precisión de la Tabla 2, los cuales indican únicamente menor diferencia debido al tamaño de la muestra de ensayo.
Nota 6 – Los valores para agregado fino en la Tabla 1 serán revisados para que reflejen los 300 g del tamaño de la muestra de ensayo cuando un suficiente numero de Ensayos de Proficiencia en Agregados hayan sido conducidos usando el tamaño de muestra para proporcionar información confiable.
Desviación Estándar (1s), %
Rango Aceptable de dos Resultados (d2s), % Agregado Grueso:
Precisión de Operador Simple 0.10 0.28 Precisión de Multilaboratorio 1.22 0.62 Agregado Fino:
Precisión de operador Simple 0.15 0.43 Precisión de Multilaboratorio 0.29 0.82
12.2 Tendencia – Sinceramente no hay material de referencia aceptado compatible para determinar la desviación para el procedimiento en este método de ensayo, no se ha hecho un establecimiento de tendencia.
13. Palabras Clave
13.1 agregado; agregado grueso; agregado fino; graduación; perdida por lavado; Malla de 75
Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 1995 Volume 04.02 Concrete and Aggregates
ASTM Designación: E 122– 00
Práctica Estándar para
Calculo del Tamaño de la Muestra para Estimar, con un Error Tolerable Especificado, el Promedio para una Característica de un Lote o Proceso. 1. Alcance
Esta práctica cubre métodos simples para calcular cuantas unidades incluir en una muestra aleatoria ordenada para estimar con una precisión prescrita, una medida de calidad para todas las unidades de un lote de material, o producida por un proceso. Esta práctica indicará claramente el tamaño de la muestra requerida para
estimar el valor promedio de alguna propiedad o la fracción de ítems no conformes producido por un proceso de producción durante el intervalo de tiempo cubierto por la muestra aleatoria. Si el proceso no esta en un estado de control estadístico, el resultado no tendrá valor predictivo para producción inmediata (futura) La práctica trata la situación común donde las unidades muestreadas pueden ser consideradas para exhibir una fuente sencilla (completa) de variabilidad; esto no es tratado como fuentes multi-niveles de variabilidad.
2. Documentos Referenciados 2.1 Estándares ASTM:
E 456 Definición de Términos Relativos a Métodos Estadísticos. 3. Terminología.
3.1 Definiciones – A menos que se anote de otra manera, todos los términos estadísticos son definidos en Definiciones E 456.
3.2 Símbolos:
E = error máximo tolerable para el promedio de la muestra, que es la máxima diferencia aceptable entre el promedio verdadero y el promedio de la muestra. e = E/ , error de muestreo máximo permisible expresado como una fracción de k = el numero total de muestras disponibles del mismo lote o similar.
= lote o proceso medido o valor esperado de X, el resultado de la medición de todas las unidades en el lote o proceso.
o = un estimado adelantado de . N = tamaño del lote
n = tamaño de la muestra tomada de un lote o proceso. Nj = tamaño de la muestra j
nL = tamaño de la muestra de un lote finito (7.4)
p´ = fracción de un lote o proceso cuyas unidades tienen la característica de no conformidad bajo investigación.
po = una estimación adelantada de p´ p = fracción no conforme en la muestra
R = rango de un set de valores muestreados. La observación más grande menos la más pequeña
Rj = rango de muestra j.
R = Rj /k, promedio del rango de k muestras, todas del mismo tamaño (8.2.2). = desviación estándar de X del lote o proceso, el resultado de medir todas las
unidades de un lote o proceso finito. o = un estimado adelantado de
s = [ ((Xi –X)2 / (n-1)]1/2 un estimado de la desviación estándar de n observacio-nes, Xi, i = 1 a n.
s = Sj /k, promedio s de k muestras, todas del mismo tamaño (8.2.1).
sp = reunido (promedio ponderado) s de k muetras, no todas del mismo tamaño (8.2)
sj =desviación estándar de la muestra j.
t = un factor (el 99.865 percentil de la distribución Student´s) correspondiente al grado de libertad fo de un estimado adelantado o (5.1).
V = / , el coeficiente de variación del lote o proceso. Vo = un estimado adelantado de V (8.3.1).
=s/X, el coeficiente de variación estimado de la muestra. j = coeficiente de variación de la muestra j.
X = valor numérico de la característica de una unidad individual siendo medida. X = Xi /ni promedio de n observaciones, Xi, i= 1 a n.
4. Significado y Uso
4.1 Esta práctica esta proyectada para usarse en la determinación del tamaño de la muestra requerida para estimar, con precisión prescrita, una medida de calidad de un lote o proceso. La práctica aplica cuando la calidad es expresada como el
promedio del lote para una propiedad dada o como la fracción del lote no conforme a los estándares prescritos. El nivel de una característica puede
frecuentemente ser tomado como una indicación de la calidad de un material. Si es así, un estimado del valor promedio de la característica o de la fracción de valores observados que no son conformes a una especificación para que la característica sea una medida de calidad con respecto a esa característica. Esta práctica esta proyectada para usarse en la determinación del tamaño de la muestra requerida
para estimar, con precisión prescrita, tales como una medida de la calidad de un lote o proceso como un valor promedio o como una fracción no conforme a un valor especificado.
5. Conocimiento Empírico Necesario
5.1 Algún conocimiento empírico del problema por adelantado es deseable.
5.1.1 Podemos tener alguna idea acerca de desviación estándar de la característica 5.1.2 Si no tenemos experiencia para dar una estimación precisa para la desviación estándar, podemos ser hábiles para declarar nuestra opinión acerca del rango o extensión de la característica de sus valores altos y bajos y posiblemente alrededor de la forma de la distribución de la característica; por ejemplo, podríamos ser hábiles para decir si todos los demás valores tienden a un extremo del rango, o están en su mayor parte en la mitad, o corren bastante uniformemente de un extremo a otro (Sección 9).
5.2 Si el objetivo es para estimar la fracción no conforme, entonces a cada unidad puede ser asignado un valor de 0 a 1 (conforme o no-conforme), y la desviación estándar tan bien como la forma de la distribución depende solamente de p´, la fracción no conforme del lote o proceso. Alguna idea concerniente al tamaño de p´ es entonces necesaria, la cual puede ser derivada del muestreo preliminar o de experiencia previa.
5.3 El conocimiento superficial es suficiente para iniciar con, aunque mayor conocimiento permite un tamaño de muestra pequeña. Raras veces habrá
dificultad en adquirir información suficiente para calcular el tamaño requerido de la muestra. Una muestra que es más larga que la ecuación indica si es usada en la practica actual cuando el conocimiento empírico es superficial para iniciar con y cuando la precisión deseada es critica.
5.4 En cualquier caso, aún con el conocimiento superficial, la precisión de la estimación hecha de una muestra aleatoria puede por si misma ser estimada de la muestra. Esta estimación de la precisión de una muestra hace esto posible para fijar más económicamente el tamaño de la muestra para la siguiente muestra o un material similar. En otras palabras, la información concerniente al proceso, y el material producido por eso, es acumulado y puede ser usado.
6. Precisión Deseada
6.1 La precisión aproximada deseada para el estimado debe ser prescrita. Esto es, si puede ser decidido que máxima desviación, E, puede ser tolerada entre la estimación a ser hecha de la muestra y el resultado que puede ser obtenido por medición de cada unidad en el lote o proceso.
6.2 En algunos casos, el error de muestreo permisible máximo es expresado como una proporción, e, o un porcentaje, 100e. Por ejemplo, uno puede desear hacer un
estimado del azufre contenido en carbón con error máximo permisible de 1%, ó e = 0.01.
7. Ecuaciones para calcular el tamaño de la Muestra
7.1 Basado en una distribución normal para la característica, la ecuación para el tamaño, n, de la muestra es como sigue:
n = (3 o / E)2 (1) Donde:
o = estimación anticipada de la desviación estándar del lote o proceso
E = el máximo error admisible entre la estimación a ser hecha de la muestra y el resultado de la medición (por los mismos métodos) de todos las unidades en el lote o proceso
3 = un factor correspondiente a una baja probabilidad que la diferencia entre la estimación de la muestra y el resultado de la medición (por los mismos métodos) de todas las unidades en el lote o proceso son mayores que E. La selección del factor 3 es recomendada para uso general. Con el factor 3, y con un lote o proceso de desviación estándar igual al estimado por adelantado, es prácticamente
asegurado que el error de muestreo no excede E. Donde un grado lasser de certeza es deseado un factor menor puede ser usado (Nota 1).
Nota 1 – Por ejemplo, el factor 2 en lugar de 3 da una probabilidad de alrededor 45 partes en 1000 que el error de muestreo excederá E. Si bien las distribuciones reúnen en la practica puede no ser normal (Nota 2), la siguiente tabla textual (basada en la distribución normal) indica las probabilidades aproximadas: Factor Probabilidad Aproximada de exceder E
3 0.003 o 3 en 1000 (prácticamente asegurado) 2.56| 0.010 o 10 en 1000
2 0.045 o 45 en 1000
1.96 0.050 o 50 en 1000 (1 en 20) 1.64 0.100 o 100 en 1000 (1 en 10)
Nota 2 – Si un lote de material tiene una elevada distribución asimétrica en la característica medida, el factor 3 dará una probabilidad diferente, posiblemente mucho mayor que 3 partes en 1000 si el tamaño de la muestra es pequeño. Hay dos cosas que hacer cuando la asimetría es sospechosa.
7.1.1 Pruebe el material con un vistazo para descubrir, por ejemplo, valores extra altos, o posiblemente observar un recorrido de carácter anormal, en orden para aproximar burdamente la cantidad de la asimetría para usarse con la teoría estadística y ajuste del tamaño de la muestra si es necesario.
7.1.2 Examinar el lote para buscar material anormal y segregación de este para tratamiento separado
7.2 Hay algunos materiales para los cuales varia aproximadamente con en cuyo caso V (= / ) se mantiene aproximadamente constante desde valores de grandes a pequeños.
7.2.1 Para la situación de 7.2, la ecuación para el tamaño de la muestra, n, es así: n = (3 Vo / e)2 (2)
donde:
Vo = (coeficiente de variación) = o / o
e = E / el error de muestreo permitido expresado como una fracción (o como un porcentaje) de .
= el valor esperado de la característica siendo medida.
Si el error relativo, e, es el mismo para todos los valores de , entonces todo en el lado derecho de la ecuación 2 es una constante; por lo tanto, n es además una constante, la cual significa que el mismo tamaño de muestra n puede ser requerido para todos los valores de .
7.3 Si el problema es para estimar la fracción del lote no conforme, entonces o2 es reemplazado por po así que la ecuación 1 queda:
n = (3 / E)2 po (1 – po) (3) donde:
po = estimación anticipada del lote o fracción del proceso no conforme p´ y E po
7.4 Cuando el promedio para el proceso de producción no es necesario, sino el promedio de un lote particular es necesario, entonces el tamaño de muestra requerida es menor que la ecuación 1, 2 o 3 indicadas. El tamaño de la muestra para estimación del promedio del lote finito será:
nL =n /[1+ (n/N)] (4) donde:
N = el tamaño del lote
Esta reducción en el tamaño de la muestra es usualmente de poca importancia a menos que n sea 10 % o más de N.
8. Reducción del Conocimiento Empírico a un Valor Numérico de o (Información para Muestras Previas Disponibles)
8.1 esta sección ilustra el uso de las ecuaciones en la Sección 7 cuando hay datos para muestras previas.
8.2 Para la ecuación 1 – Un estimado de o puede ser obtenido de un conjunto previo de datos. La desviación estándar, s, de alguna muestra dada es calculada como:
s = [ (Xi – X)2 / (n-1)]1/2 (5)
El valor de s es una muestra estimada de o. Un valor más estable para o puede ser calculado mediante juntar el valor s obtenido de algunas muestras de lotes
similares. Juntar los valores s de sp para k muestras es obtenido por un promedio ponderado de los k resultados de usar la ecuación 5.
Sp = [ (nj-1)sj2 / (nj-1)]1/2 (6) Donde:
sj = la desviación estándar para la muestra j. nj = el tamaño de la muestra para la muestra j.
8.2.1 Si cada uno de los conjuntos de información previa contienen el mismo numero de mediciones, nj, entonces un sencillo, pero significativamente menos eficiente estimado para o puede ser hecho usando un promedio (s) de los s valores obtenidos de algunas muestras previas. El valor calculado de s en general será un estimado insignificante prejuiciado de o. Un estimación sin prejuicio de o es calculada como sigue:
o = s /c4 (7)
Donde el valor del factor de corrección, c4, depende del tamaño del conjunto de información individual (nj) (Tabla 1).
8.2.2 Un equitativo sencillo, e insignificantemente menos eficiente estimado para o puede ser calculado usando el rango promedio ( R ) tomado de algún conjunto de información previa que tiene el mismo tamaño de grupo.
El factor d2, de la Tabla 1 es necesario para convertir el rango promedio en un estimado sin tendencia de o.
8.2.3 Ejemplo 1 – Uso de s.
8.2.3.1 Problema – Para calcular el tamaño de la muestra necesario para estimar el esfuerzo transversal promedio de un lote de ladrillos cuando el valor deseado de E es 50 psi, y se desea certeza practica.
8.2.3.2 Solución – De la información de tres lotes previos, el valor de la desviación estándar estimada fue encontrado en 215, 192, y 202 psi basados en muestras de 100 ladrillos. El promedio de estas tres desviaciones estándar es 203 psi. El valor c4 es esencialmente unitario cuando la ecuación 1 da el siguiente resultado: n = [(3x203)/50]2 = 149 ladrillos (9)
Para el tamaño requerido de muestra dar un error de muestreo máximo de 50 psi, y se desea certeza practica.
8.3 Para Ecuación 2 – Si varia aproximadamente y proporcionalmente con para la característica del material a ser medido, calcule el promedio X, y la desviación estándar, s, para algunas muestras que tienen el mismo tamaño. Un promedio de algunos valores de = s/X pueden ser usados para Vo.
8.3.1 Para casos donde el tamaño de la muestra no es el mismo, un promedio ponderado deberá ser usado como una aproximación estimada para Vo. Vo = [ (nj-1) j / (nj-1)]1/2 (10)
Donde:
j =el coeficiente de variación para la muestra j nj = el tamaño de la muestra para la muestra j.
Tabla 1. Valores del Factor de Corrección C4 y d2 para Seleccionar Tamaños de Muestras nj. Tamaño de Muestra, (nj) C4 d2 2 0.798 1.13 4 0.921 2.06 5 0.940 2.33 8 0.965 2.85 10 0.973 3.08
8.3.2.1 Problema – Para calcular el tamaño de la muestra necesario para estimar la resistencia a la abrasión promedio de un material cuando el valor deseado de e es 0.10 o 10 %, y se desea certeza práctica.
8.3.2.2 Solución – No hay información de muestras previas de este mismo material, pero información para seis muestras de materiales similares muestran un amplio rango de resistencia. Sin embargo, los valores de la desviación estándar estimada son aproximadamente proporcionales a los promedios observados, como se muestra en la siguiente tabla:
Lote No. Tamaño
muestra Ciclos promedio Rango R observado
Estimación o = R/3.08A Coeficiente Variación, % 1 10 90 40 13.0 14 2 10 190 100 32.5 17 3 10 350 140 45.5 13 4 10 450 220 71.4 16 5 10 1000 360 116.9 12 6 10 3550 2090 678.6 19 Promedio 15.2
A Valores de la desviación estándar, s, pueden ser usados en lugar de las
estimaciones hechas en el rango, si son preferidas o disponibles. El uso de s puede ser más eficiente.
El uso del promedio de los valores observados del coeficiente de variación para Vo en la ecuación 2 da lo siguiente:
n = [(3x15.2)/10]2 = 20.8 21 especímenes (11)
Para el tamaño requerido de la muestra dar un error de muestreo máximo de 10 % del valor esperado, y se desea certeza práctica.
8.3.2.3 Si el error permisible máximo de 5 % fuera necesario, el tamaño requerido de la muestra será 83 especímenes. La información suministrada por la muestra prescrita será útil para el estudio en mano y también para la próxima investigación de materiales similares.
8.4 Para la ecuación 3 – Calcule la fracción estimada no conforme, p´, para cada muestra. Entonces para el promedio ponderado use la siguiente ecuación: p =numero total de no conformidades en todas las muestras
numero total de unidades en todas las muestras 8.4.1 Ejemplo 3 – Uso de p:
8.4.1.1 Problema – Para calcular el tamaño de la muestra necesario para estimar la fracción no conforme en un lote de pernos y tuercas aleación de acero cuando el valor deseado de E es 0.04, y se desea certeza practica.
8.4.1.2 Solución – La información en la siguiente tabla de cuatro lotes previos fue usada para un adelanto de la estimación de p:
Lote No. Tamaño Muestra No conformidades Fracción no conforme
1 75 3 0.040 2 100 10 0.100 3 90 4 0.044 4 125 4 0.032 Total 390 21 p = 21/390 = 0.054 n = (3/0.04)2 (0.054) (0.946) = 288
Si el valor deseado de E fuera 0.01 el tamaño de la muestra requerida será 4600. Con un tamaño de lote de 2000, la ecuación 4 da n L = 1934 ítems. Si bien este valor de nL representa alrededor del 70 % del lote, el ejemplo ilustra el tamaño de la muestra requerida para conseguir el valor deseado de E con certeza práctica. Fig. 1 Algunos tipos de Distribución y su desviación estándar
9. Reducción del Conocimiento Empírico a un Valor Numérico para o (Ningún Dato de Muestras Previas de la misma o Material Disponible 9.1 Esta sección ilustra el uso de las ecuaciones en la Sección 7 cuando no hay valores actuales observados para el cálculo de o.
9.2 Para la ecuación 1 – De experiencias pasadas, procesar para descubrir que el valor más pequeño (a) y el más largo (b) de la característica son gustosamente para ser. Si este no es conocido, obtenga esta información de alguna otra fuente. Procesar para imaginar cuantos de otros valores observados pueden ser
distribuidos Unas cuantas observaciones simples y preguntas concernientes al comportamiento pasado del proceso, el procedimiento usual de batido, mezclado, apilamiento, alma-cenamiento, etc., y conocimiento concerniente al envejecimiento del material y la practica usual de apartar el material (ultimo adentro, primero fuera; o ultimo adentro, ultimo afuera) serán usualmente sacar suficiente
información para distinguir entre una forma de distribución y otra (Fig. 1). En caso de duda, o en el caso que la preci-sión deseada E es cuestión critica, la distribución rectangular puede ser usada. El precio de la protección extra proporcionado por la distribución rectangular es una muestra grande, debido a lo largo de la desviación estándar de eso.
9.2.1 La desviación estándar estimada de una de las formulas de la Fig. 1, basada en los valores más grande y más pequeño, puede ser usado como una estimación
adelantada de o en la ecuación 1. Este método de estimación adelantada es acep-table y es frecuentemente preferible para valores dudosos observados de s, s, o r. 9.2.2 Ejemplo 4 –Uso de o de la Fig. 1.
9.2.2.1 Problema (el mismo del ejemplo 1) – Para calcular el tamaño de la muestra necesario para estimar el esfuerzo transversal promedio de un lote de ladrillos cuando el valor deseado de E es 50 psi.
9.2.2.2 Solución -- De experiencias pasadas la difusión de valores de esfuerzo trans-versal para un lote de ladrillos ha sido alrededor de 1200 psi. Los valores fueron api-lados en la mitad de la banda, pero no necesariamente normalmente
distribuidos.
9.2.2.3 La distribución del triángulo isósceles en la Fig. 1 parece ser la más apropia-da, la estimación adelantada o es 1200/4.9 = 245 psi. Entonces
n = [(3x245)/50]2 = 216.1 = 217 ladrillos (13)
9.2.2.4 La diferencia en el tamaño de la muestra entre 217 y 149 ladrillos (encontra-do en el ejemplo 1) es el costo del conocimiento sin detalle.
9.3 Para la ecuación 2 – En general, el conocimiento que el uso de Vo en cambio de o es preferible que pueda ser obtenido del análisis de la información actual en cuyo caso aplican los métodos de la Sección 8.
9.4 Para la ecuación 3 – De experiencias pasadas, estimar aproximadamente la banda dentro de la cual la fracción no conforme es gustosamente para tenderse. Regrese a la Fig. 2 y lea el valor de o2 = p´ (1-p) para la mitad del rango posible de p´ y úselo en la ecuación 8. En caso de precisión deseada es una materia critica, use el valor grande de o2 dentro del posible rango de p´.
10. Consideración de Costos
10.1 Después del tamaño requerido de muestra para reunir una precisión prescrita es calculada de las ecuaciones 1, 2, o 3, el siguiente paso es calcular el costo del ensayo para este tamaño de muestra. Si el costo es también grande, esto puede ser posible para relajar la precisión requerida o la equivalente, la cual es para aceptar un incremento en la probabilidad (Sección 7) que el error de muestreo puede exceder el máximo error permisible E y para reducir el tamaño de la muestra para reunir el costo permisible.
10.2 La ecuación 1 da n en términos de una precisión prescrita, pero podemos resolverlo para E en términos de un n dado y entonces descubrir la precisión posible para un costo permisible dado este es, E = 3 o / n1/2. Lo mismo puede ser hecho para la ecuación 2 y 3.
10.3 es necesario especificar el error permisible deseado, E, o el costo permisible; de otra manera no es el tamaño apropiado de la muestra.
11. Selección de la Muestra
11.1 En orden para hacer algún estimado para un lote o para un proceso, sobre la base de una muestra, es necesario seleccionar las unidades de la muestra en aleatoriedad. Un procedimiento aceptable para asegurar una selección aleatoria es el uso de números aleatorios. La falta de predictibilidad, tales como un brazo mecá-nico extenso sobre una faja transportadora, no es productiva una muestra
aleatoria.
11.2 En el uso de números aleatorios, el material puede primero ser quebrado de alguna manera dentro de las unidades de muestreo. Además, cada unidad de
muestreo puede ser identificable por un numero de serie actual, o por alguna regla. Para artículos empacados, una regla es fácil; el paquete conteniendo un numero seguro de artículos en capas definidas, arreglados de una manera particular y es fácil para idear algún sistema para numerar los artículos. En el caso de material en bruto mineral, o carbón, o un barril de pernos y tuercas, el problema de definir unidades de muestreo usables puede tomar lugar en una estación temprana de manufactura o en el proceso de mover el material.
11.3 Esto no es el propósito de esta práctica, cubrir el manejo de materiales, no para encontrar caminos por los cuales uno puede con seguridad descubrir el camino para un tipo satisfactorio de unidad de muestreo. En cambio, esto es asumido que un adecuado unidad de muestreo ha sido definida y entonces el objetivo es responder la pregunta de cuantos para atraer.
Referencia: Annual Book of ASTM Standards, 2003
Volume 14.02 Métodos de Ensayo General, Métodos Estadísticos
ASTM Designación: E 105 – 96 Práctica Estándar para
Muestreo Probabilistico de Materiales
1. Alcance
1.1 Esta práctica es primeramente una declaración de principios para la guía de comités técnicos de ASTM y otros en la preparación de un plan de muestreo para un material especifico.
2. Terminología
2.1 Definición de Términos Específicos a este Estándar:
2.1.1 Los planes de muestreo Probabilistico hacen uso de la teoría de
probabilidades para combinar un procedimiento conveniente para seleccionar los ítems de la muestra con un procedimiento adecuado para resumir los resultados del ensayo así que las inferencias puedan ser provenientes y el riesgo calculado de los resultados del ensayo por la teoría de probabilidades. Para un conjunto dado de condiciones, usualmente serán algunos planes posibles, todos validos, pero
3. Objetivo del Muestreo Probabilistico
3.1 El propósito de una muestra puede ser estimar las propiedades de un lote, apiñamiento, o embarque, tal como el porcentaje de algún constituyente, la fracción de los ítems que caen para reunir un requerimiento especificado, el peso promedio de o calidad de un ítem, el peso total del embarque, o el probable máximo o mínimo contenido de algún químico.
3.2 El propósito puede ser la disposición racional del lote o embarque, sin el paso intermedio de la formación de un estimado.
3.3 El propósito puede ser proporcionar ayuda alrededor de una acción racional concerniente a procesos de producción que generaron el lote, pila o embarque. 4. Características de un Plan de Muestreo Probabilistico
4.1 Un plan de muestreo Probabilistico poseerá algunas características de importancia como las siguientes:
4.1.1 Poseerá un procedimiento objetivo para la selección de la muestra, con el uso de números aleatorios.
4.1.2 Incluirá una formula definida para el estimado, si hay que hacer un estimado; también para el error estándar de algún estimado. Si la muestra es usada para decisión sin el paso intermedio de un estimado, el proceso de decisión seguirá reglas definidas. En muestreo de aceptación, por ejemplo, estas son
frecuentemente basadas en predeterminados riesgos de tomar la acción no deseada cuando el nivel verdadero de la característica concerniente tiene
predeterminados valores; por ejemplo, niveles de calidad aceptable o de rechazo pueden ser especificados.
4.2 Los requerimientos mínimos que pueden ser reunidos en orden para obtener las características mencionadas en 4.1 aparecen en la sección 5, la cual también indica los requerimientos mínimos para la descripción de un plan de muestreo satisfactorio.
5. Estándares Mínimos para un Plan de Muestreo Probabilistico
5.1 Para un plan de muestreo que tenga los requerimientos mencionados en la sección 4 es necesario:
5.1.1 Que cada parte de la pila, lote o embarque tenga una oportunidad de selección
5.1.2 Que esas probabilidades de selección sean conocidas, al menos para la parte actualmente seleccionada, y
5.1.3 Que, cualquiera en medida o en computación, cada ítem sea pesado en proporción inversa a su probabilidad de selección. Este último criterio no deberá partir desde; por ejemplo, pesos iguales no pueden ser usados cuando la probabi-lidad de selección es sin igual, a menos que los cálculos muestren que las tenden-cias introducidas por medio de eso no afectará el menos útil de los resultados. 5.2 Para reunir los requerimientos de 5.1.1 y 5.1.2, el plan de muestreo tiene que describir las unidades de muestreo y como ellos están para ser seleccionados. Se tiene que especificar que la selección será objetivamente al azar. Para llevar a cabo la selección al azar, use números de muestreo aleatorio, desde que dispositivos mecánico aleatorios usualmente guían las tendencias y no es una herramienta estándar. Los requerimientos de 5.1.3 pueden ser reunidos, en rutas no obvias, por
varios métodos especiales de computación.
5.3 En la reunión de los requerimientos de 5.1.3, cuidadosamente establezca el propósito servido mediante el muestreo, menos un objetivo relativamente menos importante sobrebalance otro más importante. Por ejemplo, la estimación del total de calidad promedio de las existencias de ítems puede ser menos importante que la disposición racional de los sub-grupos de las existencias de inferior calidad. En este caso el método de usar sub-muestras de igual tamaño provenientes de cada sub-grupo es más eficiente, aunque en algunos a expensas de la eficiencia del estimado de la calidad promedio del total. Similarmente, en inspección aceptada, las muestras de igual tamaño provienen de lotes que varían ampliamente en tamaño servido primeramente para proporcionar consistencia juzgada con respecto a cada lote, y secundariamente para proporcionar y estimar el proceso promedio. Donde el estima-do del promedio total de un numero de lotes es el objetivo importante, muestras proporcionales al tamaño de los sub-grupos serán usualmente producidas y la eficiencia estimada. Para otros criterios posibles, los tamaños intermedios entre muestreo igual y proporcional desde los sub-grupos serán apropiados.
5.4 No es fácil describir en pocas palabras las muchas clases de planes que reúnen los requerimientos de 5.1.2. No es fácil describir como estos planes difieren de aquellos que no satisfacen los requerimientos. Muchas técnicas estándar, tales como muestreo no estratificado aleatorio puro, muestreo estratificado aleatorio, y muestreo con probabilidades en proporción al tamaño, satisfacen los
requerimientos; del mismo modo todos los planes se harán así donde la muestra es hecha levantada de sub-muestras identificadas separadas estas serán
seleccionadas independiente-mente y por el uso de números aleatorios.
5.5 Un plan de muestreo Probabilistico para algún material particular puede ser trabajable, y si algunos planes alternativos son posibles, cada uno de los cuales proporcionara el nivel de precisión deseado, el plan adoptado será el único que involucre el costo mas bajo.
5.6 Un plan de muestreo Probabilistico puede describir las unidades de muestreo y como ellos serán seleccionados (con o sin estratificación, igual probabilidad,
etc.).El plan de muestreo puede también describir:
5.6.1 La fórmula para calcular y estimar (concentración promedio y mínima, rango, peso total, etc.),
5.6.2 Una fórmula o procedimiento mediante el cual se calcule el error estándar de algún estimado desde los resultados de la muestra misma, y
5.6.3 Fuentes de posibles tendencias en el procedimiento de muestreo o en la estimación de las fórmulas, junto con la información pertinente a la posible magnitud de las tendencias y sus efectos en el uso de la información.
5.7 El desarrollo de un buen plan de muestreo usualmente tendrá lugar en pasos, tales como:
5.7.1 Una declaración del problema por el cual un estimado es necesario.
5.7.2 Recolección de información acerca de propiedades importantes del material a ser muestreado (promedios, componentes de variación, etc.)
5.7.3 Consideraciones de un numero de tipos posibles de planes de muestreo, con comparaciones de costos totales, precisión, y dificultades,
5.7.4 Una evaluación de los planes posibles, en términos de costo de muestreo y ensayo, demora, tiempo de supervisión, inconveniencias,
5.7.6 Reconsideración de todos los pasos precedentes.
6. Algunos Problemas Encontrados en el Muestreo Probabilistico de Materiales en Bruto
6.1 Hay dos dificultades mayores que pueden ser encontradas en la planeación y acarreo fuera del muestreo Probabilistico de un lote o material en bruto:
6.1.1 Falta de información en las características estadísticas pertinentes de un lote de material, y
6.1.2 Las dificultades físicas o los costos de dibujar en la muestra la especifica unidad de muestra ultima para ser especificada en el plan de muestreo.
6.2 Aquí puede ser información pequeña en la naturaleza de la distribución de las propiedades deseadas en algún lote dado en el universo de tales lotes, o en la magnitud y estabilidad de los componentes de variación involucrada. Esta circuns-tancia es para ser esperada en el proceso de fabricación que no tienen el beneficio de métodos estadísticos para eliminar las causas asignables de variabilidad. Esto entonces será difícil para especificar en avance el tamaño exacto de la muestra para un grado de precisión prescrito.
6.3 Como la experiencia es adquirida, sin embargo, la muestra puede ser incremen-tada o decremenincremen-tada para reunir los requerimientos más exacta y
económicamente. En cualquier caso, un estimado valido puede hacerse de la precisión proporcionada por alguna muestra Probabilistica que fue seleccionada basada en un examen de la muestra misma. En esta conexión, las fluctuaciones aleatorias que desde el proceso de la medición pueden ser consideradas como un permiso apropiado hecho, si es necesario.
6.4 Porque de la naturaleza física, condición, o localización del material en el tiempo de efectuar el muestreo, selección de las unidades especificadas en un propuesto plan de muestreo puede no ser factible, físicamente o económicamente. No materia como valido un plan de muestreo dado, es en un sentido estadístico, esto no es ade-cuada si el costo involucrado es prohibitivo o si el trabajo requerido es enérgico que guías para cortes bajos o subterfugios por aquellos responsables para el muestreo.
7. Planificación para Muestreo
7.1 Diferentes problemas o dificultades son encontrados con varias clases de mate-riales, y requiere soluciones especificas para casos individuales. Algunas
caracterís-ticas generales de soluciones para dificultades comunes son las siguientes:
7.1.1 Falta de información especifica en las características estadísticas pertinentes de la clase de material a ser muestreado puede algunas veces estar afectado pro-fundamente para un grado satisfactorio, sin costo excesivo o demora, mediante investigación y utilización de lo existente, aparentemente datos no relativos e información general.
7.1.2 El costo de un plan de muestreo no esta confinado al costo monetario directo del muestreo y ensayo. Planes que aseguren mayor simplicidad, conveniencia o velocidad a expensas de costos directos altos algunas veces tienen costos totales
bajos y pueden entonces ser apropiadamente adoptados.
7.1.3 Los errores aleatorios pueden algunas veces ser reducidos por estratificación propia. Donde dificultades físicas son encontradas en muestreo estratificado, las estadísticas requieren la cooperación del ingeniero para posibles soluciones; en cualquier caso, el conocimiento y cooperación del ingeniero será provechoso en seleccionar la naturaleza y extensión de la estratificación.
7.1.4 La reducción económica en la variación de la unidad de muestreo ultima es posible algunas veces, como por un cambio en el tamaño o forma, o por una elección de unidades que corten a través del estrato natural
7.1.5 Inhabilidad para obtener económicamente las unidades de muestreo deseado de un lote de material en el lugar es frecuentemente un mayor tropiezo en el mues-treo actual de cada material. Para tales unidades se vuelve accesible, el material puede ser manejado o movido. Ya que el movimiento (transporte) es usualmente necesario en algunas estaciones, la utilización del material, consideraciones pueden ser dados para la posibilidad de dibujar la muestra a este tiempo. 7.1.6 Algunas formas de transporte de algunas clases de materiales en bruto algunas veces afectan un mezclado de las partículas elementales del material, y algunas veces una segregación. El plan de muestreo frecuentemente puede ser modificado para tomar ventaja de este mezclado o segregación. Algunas veces una modificación en el sistema de transporte enfatizará tal cambio, como que un plan de muestreo modificado permitirá tranquilizar al más económico muestreo. 7.1.7 La selección usando números aleatorios necesita no ser más oneroso o costoso que los métodos de selección de muestras regulados por admisión periódica, proveyendo que el plan de muestreo esté completamente formulado. Por ejemplo, donde el uso actual de tablas de números aleatorios tiene dificultad, los números aleatorios pueden ser seleccionados por anticipado y proporcionar cober-tura para usarse como sea necesario. En la selección de material de cajas, patrones con cortes aleatorios pueden ser usados. La s unidades que dificultan el movimiento en almacenes pueden ser divididas en filas o pilas u otro sub-grupo apropiado; los sub-grupos, y las unidades dentro del sub-grupo, que son
introducidas en la muestra pueden entonces ser determinadas por el uso de números aleatorios. Una regla general es que donde el uso de tablas de números aleatorios parece incómodo o costoso, aquí puede usualmente ser encontrada una reformulación del plan de muestreo que minimizará el costo sin sacrificar la naturaleza probabilistica del estimado deseado.
7.1.8 Los dispositivos de muestreo que son usados en algún lugar dado pueden afectar enormemente la accesibilidad de la ultima unidad de muestreo especificada por el plan de muestreo, y por lo tanto la posibilidad de alcanzar no aleatorios, y proporcionalmente en el estrato. La erogación de considerable energía es
frecuente-mente garantizado en el desarrollo de dispositivos superiores. Como factores estadísticos e ingenieriles son mutuamente interactivos a través del diseño de un eficiente plan de muestreo Probabilistico, cerrar la cooperación entre los especialis-tas de los dos campos es necesario. Es posible, por supuesto, que el adecuado conocimiento especializado de ambos campos pueda ser combinado en una persona.
APENDICE
X1.1 Los cálculos del margen de error o el riesgo en el uso de los resultados de muestras es posible solamente si la selección de los ítems para ensayo es hecha aleatoriamente. Esto es cierto cuando el procedimiento es estratificado o desestratificado.
X1.2 Para un método de muestreo a ser aleatorio, son muy satisfactorios los ensayos estadísticos, los más comunes de los cuales son “ensayos de carrera” y “cartas de control”, y algunas veces otros ensayos estadísticos especiales. Aleatorio sin es obtenido por acción positiva; una selección aleatoria no es más que una selección fortuita, no una declarada para ser sin tendencia. La selección por el uso propio de una tabla estándar de números aleatorios es aceptable como
aleatoriedad. Es posible y factible adaptar el uso de números aleatorios al laboratorio, al campo y a la fabrica.
X1.3 Dispositivos mecánicos de aleatoriedad son algunas veces usadas, pero ningún dispositivo es aceptable como aleatorio en ausencia de ensayos completos. Las dificultades en conseguir no aleatoriedad son mayores que las generalmente conocidas. Entonces, aleatoriedad especial es proyectado para la producción de números aleatorios que tienen frecuentemente fallas para dar resultados satisfac-torios hasta ser ajustados y re ensayados con perseverancia. Sin embargo, la selección mecánica es usualmente preferible para una selección de juicio.
X1.4 Algunos otros métodos de muestreo pueden ser mencionados que no reúnen los requerimientos de aleatoriedad. Por ejemplo, uno puede declarar que un lote de items es “completamente mezclado” y por lo tanto cualquier porción, parejo el borde superior de la capa, puede dar varios ítems en igual oportunidad de
selección. En ausencia de pasos elaborados para mezclar el producto, siguiendo por ensayos cuidadosos para aleatoriedad, tales como asumciones que son riesgosas, como ellos frecuentemente lead para resultados equivocados.
X1.5 De nuevo, otra practica común es tomar una muestra sistemática consistiendo de muchos ítems k-th. Igual si el primer ítem es seleccionado al azar, este tipo de muestra, aunque aleatorio, es actualmente una muestra de solamente uno de los k unidades de muestreo posibles que pueden ser formadas con un intervalo de k. Por lo tanto, en ausencia de conocimiento concerniente al orden del material, tal como una muestra que no permite un cálculo valido del error estándar. Además, esto no produce una comparación de las variaciones entre y con un grupo de unidades, información estadística que podría indicar la dirección del cambio hacia un más eficiente plan de muestreo.
X1.6 Sin embargo, el uso de 10 aleatorios independientes inicia entre 1 y 10 k, junto con cada 10 k-th unidad de allí en adelante, para formar 10 sub-muestras sistemáticas independientes para permitir un cálculo valido del error estándar, junto con alguna información en las variaciones entre y con grupos de unidades. X1.7 Los siguientes párrafos no significan que no aleatorio y muestreo de juicio son de ningún valor. Una preliminar muestra de juicio, por ejemplo, puede
proporcionar información útil para el diseño eficiente de un plan de muestreo probabilistico. De nuevo, si el material siendo inspeccionado es conocido que varia pero en pequeño, una muestra “arrebatada” será provechoso en evaluar el nivel de
la característica concerniente.
X1.8 Esto también puede ser notado que el juicio juegue un rol importante en el diseño de un plan de muestreo probabilistica. Por ejemplo, esto puede ser usado para evaluar costos, para estimar
ASTM Designación: D 2487 – 00 Práctica Estándar para
Clasificación de Suelos para Propósitos de Ingeniería (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos)
1. Alcance
1.1 Esta practica describe un sistema para clasificación mineral y orgánica-mineral de suelos para propósitos de ingeniería basados en determinación de laboratorio de características como tamaño de las partículas, limite liquido e índice plástico y será usado cuando se requiera una clasificación precisa.
Nota 1 – El uso de este estandar resultara en una clasificación simple, símbolo de grupo y nombre de grupo excepto cuando un suelo contiene de 5 a 12 % de finos o cuando el ploteo de los valores de limite liquido e índice plástico caen dentro del área rayada de la carta de plasticidad. En estos dos casos, un doble símbolo es usado, por ejemplo GP-GM, CL-CM. Cuando los resultados de los ensayos de laboratorio indican que el suelo es cerrado a otro grupo de clasificación, la condición de frontera puede ser indicada con dos símbolos separados por una plica. El primer símbolo será uno basado en este estandar, por ejemplo, CL/CH, GM/SM, SC/CL. Los símbolos de frontera son particularmente usados cuando el valor del limite liquido de suelos arcillosos es cerrado a 50. estos suelos pueden tener características expansivas y el uso de un símbolo de frontera (CL/CH, CH/CL) alertará al usuario de las clasificaciones asignadas, del potencial expansivo.
1.2 La porción del símbolo de grupo de este sistema esta basado en ensayos de laboratorio efectuados en la porción de una muestra de suelo que pasa la malla de 3 pulg. (75 mm) (ver Especificación E 11)
1.3 Como un sistema de clasificación, este estandar esta limitada a suelos naturales.
1.4 Este estándar es para aplicación cualitativa solamente.
Nota 2 - Los nombres de grupos y símbolos usados en este método de ensayo pueden usarse como un sistema descriptivo aplicado a tales materiales como esquisto, arcilla endurecida, conchas, roca triturada, etc. Ver Apéndice X2.
Nota 3 – Cuando información cuantitativa es requerida para diseños detallados de estructuras impor-tantes, este método de ensayo puede ser suplementado con
ensayos de laboratorio u otra información cuantitativa para determinar las características del comportamiento bajo condiciones de campo esperadas 1.5 Este estandar es la versión ASTM del Sistema Unificado de clasificación de Suelos. Las bases para el esquema de clasificación es el Sistema de Clasificación de Aeropuertos desarrollado por A. Casagrande en los años 40. Vino a ser conocido como el Sistema Unificado de Clasificación de Suelos cuando algunas instituciones de gobierno adoptaron una versión modificada del Sistema de Aeropuertos en 1952.
1.6 Este estandar no se propone dar todas las direcciones de seguridad, si hay alguno, asociado con su uso. Es responsabilidad del usuario de esta norma establecer la seguridad apropiada y practicas saludables así como determinar la aplicabilidad de las limitaciones reguladoras antes de su uso.
1.7 Esta practica ofrece un conjunto de instrucciones para ejecutar una o más opera-ciones especificas. Este documento no puede reemplazar la educación o experiencia y puede ser usada en conjunción con juicios profesionales. No todos los aspectos de esta practica pueden ser aplicables en todas las circunstancias. Este estandar ASTM no pretende representar o reemplazar el estandar de cuidados mediante el cual la adecuación de un servicio profesional dado puede ser juzgado, este documento no debe ser aplicado sin consideración de un proyecto de muchos aspectos únicos. La palabra “Estandar” en el titulo de este documento significa solamente que el documen-to ha sido aprobado a través del proceso de consenso ASTM.
2. Documentos Referenciados 2.1 Estándares ASTM:
C 117 Método de Ensayo para Materiales más finos que la Malla de 75 μm (No. 200) en Agregados minerales por Lavado.
C 136 Método de Ensayo para Análisis por Malla de Agregado Fino y Grueso. C 702 Practica para Reducir Muestras de Campo de Agregados a Tamaños de
Ensayo
D 420 Guía para Caracterización del Sitio para Propósitos de Ingeniería, Diseño y Construcción.
D 421 Practica para Preparación Seca de Muestras de Suelo para Análisis del Tamaño de Partículas y Determinación de Constantes del Suelo. D 422 Método de Ensayo para Análisis del Tamaño de Partículas del Suelo. D 653 Terminología Relativa al Suelo, Roca y Fluidos Contenidos.
D 1140 Método de Ensayo para Cantidad de Material Más Fino que la Malla No. 200 (75 μm) en Suelos.
D 2216 Método de Ensayo para Determinación en el Laboratorio del Contenido de Humedad de Suelos y Rocas.
D 2217 Practica para Preparación Húmeda de Muestras de Suelo para Análisis del Tamaño de Partículas y Determinación de Constantes del Suelo.
D 2488 Practica para Descripción e Identificación de Suelos (Proced. Visual-Manual)
D 3740 Practica para Requerimientos Mínimos para Instituciones Comprometidas con el Ensayo y/o Inspección de Suelos y Rocas como son Usadas en Diseño de Ingeniería y Construcción.
D 4083 Practica para Descripción de Suelos Congelados (Procedmto. Visual-Manual).
D 4318 M. de Ensayo para Limite Liquido, Limite Plástico e Índice Plástico de Suelos.
D 4427 Clasificación de Muestras de Turba Mediante Ensayos de Laboratorio. E 11 Especificación para Mallas de Alambre Tejido para Propósitos de Ensayo 3. Terminología
3.1 Definiciones –Excepto como se lista abajo, todas las definiciones están de acuerdo con Terminología D 653.
Nota 4 – Para partículas retenidas en una malla U.S. estándar de 3 pulg. (75 mm), las siguientes definiciones son sugeridas:
Guijarros – partículas de roca que pasan una malla de aberturas cuadradas de 12 pulg. (300 mm) y es retenida en una malla U.S. estandar de 3 pulg. (75 mm).
Canto Rodado – partículas de roca que no pasan una malla de aberturas cuadradas de 12” (300 mm).
3.1.1 arcillas – suelo que pasa una malla U.S. estandar No. 200 (75 μm) que puede estar hecha para exhibir plasticidad (propiedades similares a la masilla) dentro de un rango de contenido de agua y que exhibe considerable resistencia cuando se seca al aire. Para clasificación, una arcilla es un suelo de grano fino, o la porción de grano fino de un suelo, con un índice de plasticidad igual o mayor que 4, y el ploteo de índice plástico versus limite liquido cae en o arriba de la línea “A”
3.1.2 gravas – partículas de roca que pasan una malla de 3 pulg. (75 mm) y son reteni-das en una malla U.S. estandar No. 4 (4.75 mm) con las siguientes divisiones:
Gruesa – pasando la malla 3 pulg. (75 mm) y retenida en la malla de ¾ pulg. (19 mm)
Fina – pasando la malla de ¾ pulg. (19 mm) y retenida en la malla No. 4 (4.75 mm). 3.1.3 arcilla orgánica – una arcilla con suficiente contenido orgánico para
influenciar las propiedades del suelo. Para clasificación, una arcilla orgánica es un suelo que puede ser clasificado como una arcilla, excepto que su valor de limite liquido después de seca do al horno es menor de 75 % de su valor de limite liquido antes de secado al horno.
3.1.4 limo orgánico – un limo con suficiente contenido orgánico para influenciar las propiedades del suelo. Para clasificación, un limo orgánico es un suelo que puede ser clasificado como un limo, excepto que su valor de limite liquido después de secado al horno es menor de 75 % de su valor de limite liquido antes de secarlo al horno.
3.1.5 turba – un suelo compuesto de corteza vegetal en varias etapas de descompo-sición, usualmente con olor orgánico, un color café oscuro a negro, una
consistencia esponjosa y una textura en el rango de fibroso a amorfo.
3.1.6 arena – partículas de roca que pasan una malla No. 4 (4.75 mm) y es retenida en una malla U.S. estandar No. 200 (75 μm) con las siguientes subdivisiones: Gruesa – pasando la malla No. 4 (4.75 mm) y retenida en la malla No. 10 (2.0 mm) Media -- pasando la malla No. 10 (2.0 mm) y retenida en la malla No. 40 (425 μm) Fina -- pasando la malla No. 40 (425 μm) y retenida en la malla No. 200 (75 μm) 3.1.7 limo – suelo pasando la malla U.S. estandar No. 200 (75 μm) que es no plástico o ligeramente plástico y que exhibe poca o ninguna resistencia cuando se seca al aire. Para clasificación, un limo es un suelo de grano fino o la porción de grano fino de un suelo, con un índice de plasticidad menor que 4 o si el ploteo de índice de plasticidad versus limite liquido cae debajo de la línea “A”.
3.2 Definición de Términos Específicos de este Estándar:
3.2.1 coeficiente de curvatura, Cc – la relación (D30)2/ (D10 x D60), donde D60, D30, y D10 son los tamaños de partículas correspondientes a 60, 30 y 10 % de finos en la curva de distribución de tamaños de partículas acumulada, respectivamente. 3.2.2 coeficiente de uniformidad, Cu – la relación D60/D10, donde D60 y D10 son los diámetros de las partículas correspondientes a 60 y 10 % de finos en la curva de distribución de tamaños de partículas acumulada, respectivamente.
4. Resumen
4.1 Como se ilustra en la Tabla 1, este sistema de clasificación identifica tres
divisiones mayores de suelos: suelos de grano grueso, suelos de grano fino y suelos altamente orgánicos. Estas tres divisiones se subdividen en un total 15 grupos de suelos básicos.
4.2 Basado en resultados de observación visual y ensayos de laboratorio
prescritos, un suelo es catalogado de acuerdo al grupo de suelo básico, asignando un símbolo(s) de grupo, nombre y clasificado. Las cartas de flujo, Fig. 1 para suelos de grano fino, pueden ser usadas para asignar el símbolo(s) y nombre de grupo apropiado.
Tabla 1 Carta de Clasificación de Suelos Criterios para asignar símbolos de grupo y nombres de
grupo usando Ensayos de Laboratorio Clasificación de Suelos Símbolo grupo Nombre grupo Suelos de grano grueso Gravas Gravas limpias Cu ≥ 4 1 ≤ Cc ≤ 3 GW Grava bien graduada Mas del 50% retenido en Malla No. 200 Más 50% fracci ón gruesa rete-nido en Malla Menos del 5% de finos Cu <> 1> Cc > 3 GP Grava mal graduada
No. 4 Gravas con
finos Finos clasific. como ML o MH
GM Grava
limosa
Mas del 12%
de finos Finos clasific. Como CL o CH GC Grava arcillosa Arenas Arenas limpias Cu ≥ 6 1 ≤ Cc ≤ 3 SW Arena bien graduada 50% o más
de gruesos Menos del 5% de finos
Cu <> 1 <> SP Arena mal graduada Fracción pasa la malla No. 4 Arenas con finos Finos clasific. como ML o MH SM Arena limosa Mas del 12%
de finos Finos clasific. Como CL o CH
SC Arena
Suelos de
grano fino Limos y arcillas Inorgánicos IP > 7 en o sobre línea “A” CL Arcilla lean 50% o más pasa Malla No. Limite liquido menor de 50 IP <> ML Limo arenoso 200 Orgánico LL secado al
horno <> OL Arcilla orgánica LL no
secado Limo orgánico Limos y arcillas Inorgánicos IP ploteado en o sobre línea A CH Arcilla fat LL 50 o más IP ploteado bajo línea “A” MH Limo elástico Orgánico LL secado al
horno <> OH Arcilla orgánica LL no
secado Limo orgánico Suelos altamen te orgánicos Matriz primaria Orgánica, color Negro, olor orgánico PT Turba Cu = D60 /D10 Cc = (D30)2 / D10 x D60
rena, adicione “con arena” al nombre del grupo.
Arenas y gravas con 5 a 12 % de finos requieren doble símbolo.
Si los finos son orgánicos, adicione “con finos orgánicos” al nombre del grupo. Si el suelo contiene 15 a 29 ¿ pasando No.200, adicione “con arena” o “con grava” Si el suelo contiene ≥30¿ pasando No.200 predominantemente arenoso o gravoso, adicione al nombre.
4.2 Basado en los resultados de la observación visual y ensayos de laboratorio pres-critos, un suelo es catalogado de acuerdo a los grupos de suelo básico, asignando un símbolo(s) y nombre de grupo, y por medio de eso clasificado. Las siguientes cartas, Fig. 1 para suelos de grano fino, y Fig. 3 para suelos de grano grueso, pueden ser usadas para asignar el símbolo(s) y nombre de grupo apropiado.
5.1 Este estandar clasifica los suelos de algún lugar geográfico dentro de categorías que representan el resultado de ensayos de laboratorio prescritos para determinar las características de tamaño de las partículas, el limite liquido y el índice plástico. 5.2 La asignación del nombre de un grupo y símbolo(s) con la información
descriptiva requerida en la Practica D 2488 puede ser usada para describir un suelo para ayudar en la evaluación de sus propiedades significativas para uso en ingeniería.
5.3 Varios grupos de este sistema de clasificación han sido divisados para correlación en una ruta general con el comportamiento de ingeniería de suelos. Este estandar proporciona un primer paso en cualquier investigación de campo o de laboratorio para propósitos de ingeniería geotécnica.
5.4 Este estandar también puede ser usado como una ayuda en el adiestramiento de personal en el uso de la Practica D 2488.
5.5 Este estandar puede ser usado en combinación de la Practica D 4083 cuando se trabaje con suelos congelados.
Nota 5 – Sin resistir las declaraciones sobre precisión y tendencia contenidas en este estandar: la precisión de este método de ensayo es dependiente de la
competencia del personal ejecutándolo y la conveniencia del equipo y facilidades usadas. Las agencias que reúnen el criterio de la Practica D 3740 son generalmente considerados capaces de competencia y ensayos objetivos. Los usuarios de este método de ensayo están precavidos de la confianza con la Practica D 3740 no hace por si misma garantizar ensayos confiables. Los ensayos confiables dependen de varios factores; la Practica D 3740 proporciona un medio para evaluar algunos de estos factores.
6. Aparatos
6.1 En adición a los aparatos que pueden ser requeridos para obtener y preparar las muestras y conducir el ensayo de laboratorio prescrito, una carta de
plasticidad, similar a la Fig. 4 y una curva de distribución de tamaños de partículas acumulativa, similar a la Fig. 5, son requeridas.
Nota 6 – La línea “U” mostrada en la Fig. 4 ha sido empíricamente determinada para ser un “limite superior” aproximado para suelos naturales. Este es un buen chequeo contra datos erróneos, y cualquier resultado de ensayo que se plotee por arriba o a la izquierda de esta debe ser verificada.
7. Muestreo
7.1 Las muestras serán obtenidas e identificadas de acuerdo con uno o varios métodos recomendados en la Guía D 420 o por otro procedimiento aceptado. 7.2 Para identificación precisa, la cantidad mínima de muestra de ensayo requerida por este método de ensayo dependerá en cuales ensayos de laboratorio necesitan
ser ejecutados. Donde solamente el análisis de tamaño de partículas de la muestra es necesaria, especimenes teniendo los siguientes pesos secos mínimos son
requeridos:
Tamaño Máximo de la Partícula Tamaño Mínimo del Espécimen (Abertura de malla) (Peso seco)
4.75 mm (No. 4) 100 g (0.25 lb) 9.5 mm (3/8 pulg) 200 g (0.5 lb) 19.0 mm (3/4 pulg) 1.0 kg (2.2 lb) 38.1 mm (1 ½ pulg) 8.0 kg (18 lb) 75.0 mm (3 pulg) 60.0 kg (132 lb)
Donde sea posible, las muestras de campo tendrán pesos de dos a cuatro veces mayores que los mostrados.
7.3 Cuando los ensayos de limite liquido y plástico también puedan ser ejecutados, material adicional será requerido, suficiente para proporcionar 150 g a 200 g de suelo más fino que la malla No. 40 (425 μm).
7.4 Si la muestra de campo o espécimen de ensayo es más pequeña que la cantidad mínima recomendada, el reporte incluirá un apropiado comentario.
8. Clasificación de Turbas
8.1 Una muestra compuesta primariamente de corteza vegetal en varias etapas de descomposición y que tienen una fibra de textura amorfa, un color café oscuro a negro y un olor orgánico debe ser designado como un suelo altamente orgánico y será clasificado como turba, PT, y no esta sujeto a los procedimientos de
clasificación descritos aquí.
8.2 Si se desea, la clasificación de tipos de turba pueden ser ejecutadas de acuerdo con la Clasificación D 4427.
9. Preparación para Clasificación
9.1 Antes que el suelo pueda ser clasificado de acuerdo a este estandar,
generalmen te la distribución de tamaños de partículas del material menor de 3 pulg. (75 mm) y las características de plasticidad del material menor que la malla No. 40 (425 μm) puede ser determinado. Ver 9.8 para los requerimientos
específicos del ensayo.
9.2 La preparación del espécimen(es) de suelo y el ensayo para distribución de tamaños de partículas, limite liquido e índice plástico estarán de acuerdo con
procedimientos estandar aceptados. Dos procedimientos para preparación de los especimenes de suelo para ensayo con propósitos de clasificación de suelos son dados en los Apéndices X3 y X4. El Apéndice X3 describe el método de preparación húmeda y es el método preferido para suelos cohesivos que nunca han sido
secados y para suelos orgánicos.
9.3 Cuando reporten clasificaciones de suelo determinados por este estandar, la preparación y el procedimiento de ensayo usado será reportado o referenciado. 9.4 Aunque el procedimiento de ensayo usado en la determinación de la
distribución de tamaños de partículas y otras consideraciones pueden requerir un análisis de hidrometría del material, un análisis de hidrometría no es necesario para clasificación.
9.5 El porcentaje (por peso seco) de algún material pasando la malla de 3 pulg. (75 mm) puede ser determinado y reportado como información auxiliar.
9.6 El tamaño máximo de la partícula será determinado (medido o estimado) y reportado como información auxiliar.
9.7 Cuando la distribución del tamaño de las partículas acumulado es requerida, un conjunto de mallas será usado el cual incluye los siguientes tamaños (con el
tamaño mayor conmensurable con el tamaño máximo de la partícula) con otros tamaños de mallas como se necesiten o requieran para definir la distribución de tamaños de partículas: 3 pulg. (75 mm) ¾ pulg. (19.0 mm) No. 4 (4.75 mm) No. 10 (2.00 mm) No. 40 (425 μm) No. 200 (75 μm)
9.8 Los ensayos requeridos para ser ejecutados en la preparación para clasificación son los siguientes:
9.8.1 Para suelos estimados a contener menos de 5 % de finos, se requiere un ploteo de la curva de distribución de tamaños de las partículas acumulado de la fracción más gruesa que la malla No.200 (75 μm). Un ploteo semi-log de porcentaje pasando versus tamaño de partícula o tamaño de malla(numero de malla), es ploteada como se muestra en la Fig. 5
