Configurador de cámaras climáticas
Descubra el Configurador de Cámaras Climáticas
Nuestra guía para elegir la cámara climática más adecuada a tus necesidades.
¿Qué es el fenómeno Frostheaval?
La elevación del suelo por heladas es un fenómeno natural por el cual, en condiciones de congelación, el suelo se hincha debido al hielo que lo ha penetrado .
El hielo crece hacia arriba: el crecimiento de sus cristales es frenado por el suelo pero esto no es suficiente para contrarrestar la formación de lentes en su interior.
Para este tipo de ensayos, FDM ofrece sus soluciones FDM personalizadas, diseñadas y fabricadas en Italia desde 1949.
Los cristales de hielo luego se unen al suelo formando un único bloque sólido que finalmente lo levanta.
Normalmente, la fuerza aumenta a medida que la temperatura disminuye.
Este peligroso proceso provoca daños en carreteras y edificios, en diversos grados dependiendo del tipo de suelo y su contenido de humedad.
Investigadores destacados como Konrad, Morgenstern y Penner han estudiado la expansión del suelo por heladas utilizando diversos de ensayo de laboratoriopara analizar el fenómeno en detalle.
Con el tiempo, algunos de los centros de investigación más importantes del mundo han querido proponer métodos de ensayo estandarizados para los laboratorios.
Esto tiene como objetivo orientar a estos últimos para que puedan analizar mejor las características del levantamiento por congelación.
Los principales puntos de referencia son:
- TRRL (Laboratorio de Investigación de Transporte y Carreteras) en el Reino Unido
- La British Standard Institution, también en el Reino Unido ( BS 812-124:2009 )
- La ISO (Organización Internacional de Normalización) con la ISO 13793:2001
- JGS (Sociedad Geotécnica de Japón) en Japón (JGS 0172)
¿Cómo se puede simular el levantamiento por congelación?
Prevenir la expansión del suelo por heladas es sumamente importante, pero no es nada sencillo.
Un importante cliente nos contó la dificultad de realizar este tipo de pruebas y la falta de disponibilidad en el mercado de equipos que realmente pudieran verificar el fenómeno.
Por este motivo, en FDM hemos desarrollado una máquina a medida capaz de realizar de forma automática los correspondientes ensayos de congelación, simulando condiciones ambientales reales.
La cámara de pruebas SRU (FHU812) se desarrolló de acuerdo con la norma británica BS 812-214.
Se compone de dos ambientes diferentes: uno con temperatura controlada y otro que contiene todos los componentes de potencia y control para el funcionamiento de la máquina.
El ambiente de temperatura controlada se divide en dos contenedores, ambos independientes entre sí.
- Recipiente de agua: situado en la parte inferior y que contiene agua mantenida a 4 °C.
- Contenedor de aire: situado en alto y que contiene aire refrigerado a -17 °C.
Entre los dos contenedores hay una cuna intermedia y un soporte de madera que sujeta las muestras a ensayar.
La cámara también viene con un marco de referencia y 9 varillas de latón.
Las 9 barras corresponden a las 9 probetas que, al congelarse por capilaridad, hacen subir las barras de latón.
Fig. 1. Composición de la cámara de pruebas de levantamiento por congelación FHU812
Cómo funciona la máquina SRU
Se trata de una simulación exacta del fenómeno real, por lo tanto, imita la congelación del suelo.
El agua del ambiente con temperatura controlada sube y se congela, elevando las barras.
De este modo, el responsable de la prueba puede medir la sustentación de cada probeta simplemente midiendo la sustentación de las barras.
La máquina está equipada con una pantalla táctil que automatiza la prueba en la medida de lo posible.
El usuario debe cargar la cámara con muestras, instalar el marco de referencia, insertar las varillas de latón y luego iniciar la prueba con un botón en la pantalla táctil.
La máquina se encargará del resto avisando al usuario cuando sea necesario tomar la medida de elevación.
Al finalizar la prueba, es posible extraer la llave USB y descargar a un PC todos los datos registrados por las once sondas instaladas en el volumen de prueba.
Descargue las especificaciones técnicas de esta cámara de pruebas
Facilitamos sus pruebas y producimos máquinas a medida
En FDM buscamos constantemente soluciones para mejorar las pruebas ambientales con el fin de ayudar a los investigadores científicos con maquinaria eficiente, confiable y, sobre todo, personalizada para cada tipo de aplicación.
Con este proyecto específico, pudimos ayudar a un investigador que necesitaba agilizar su proceso de pruebas.
Él mismo nos reveló que los resultados fueron excelentes.
SRU ha acelerado los procesos de estudio de nuestros clientes en un 60% en comparación con sus métodos anteriores y les ha permitido obtener valores más confiables.
En FDM, nos preocupamos por las necesidades de cada cliente, escuchamos todas las solicitudes y nos esforzamos por satisfacer todos sus requisitos de prueba, incluso si se trata de una sola máquina personalizada.
Al contactar con FDM, recibirá respuestas inmediatas sobre la viabilidad y los costes de sus proyectos, con la máxima transparencia y profesionalidad, como ya avalan más de 70 años de experiencia.
Descubra la solución FDM para pruebas de expansión por congelación: nuestra cámara de pruebas de expansión por congelación simula el fenómeno de expansión por congelación según la norma BS812:PT124:1989 con 9 muestras simultáneas.
Normas de referencia
- ISO 17892-5 — Investigación y ensayo geotécnicos, ensayos de laboratorio de suelos, Parte 5: Ensayo de carga incremental con edómetro, referencia para la caracterización de suelos cohesivos.
- UNI EN 13286-51 — Mezclas ligadas y no ligadas: Métodos de ensayo para determinar la resistencia a la congelación y descongelación de mezclas cementadas.
- ASTM D5918 — Métodos de ensayo estándar para la susceptibilidad de los suelos al levantamiento por heladas y al debilitamiento por deshielo, método de referencia estadounidense para criolevamiento.
- AASHTO T 103 — Método estándar para determinar la solidez de los agregados mediante ciclos de congelación y descongelación, una prueba de durabilidad de los agregados para subrasantes de carreteras.
- ISO 10545-12 — Baldosas cerámicas: Determinación de la resistencia a las heladas mediante ciclos de congelación y descongelación.
- EN 12390-9 — Ensayos de hormigón endurecido: Resistencia a la congelación y descongelación, métodos de losa y CIF para hormigón.
Fuentes autorizadas
- ASTM D5918 Hendidura por helada. Método de referencia internacional para caracterizar la susceptibilidad a las heladas.
- ISO – Organización Internacional de Normalización. Mantiene la serie ISO 17892 sobre ensayos geotécnicos de laboratorio.
- AASHTO – Asociación Estadounidense de Funcionarios Estatales de Carreteras y Transporte. Publica la norma T 103 y manuales para el diseño de pavimentos resistentes a las heladas.
Preguntas frecuentes sobre la prueba Cryolift
¿Qué es el fenómeno de la elevación del suelo por heladas?
La elevación por helada es el levantamiento volumétrico del suelo saturado causado por la formación de lentes de hielo durante la congelación. El mecanismo se describe bien mediante la teoría de Taber: el gradiente térmico induce la cristalización capilar del agua en el frente de congelación, mientras que el agua residual debajo migra por succión matricial hacia la zona fría, alimentando el crecimiento de la lente. El fenómeno requiere tres condiciones simultáneas: (1) suelo susceptible (limos y arcillas limosas con fracción de agua disponible (nivel freático a 1,5-2 m del plano de congelación); (3) helada prolongada con gradiente térmico lento (típicamente 1-2 cm/día). El levantamiento puede alcanzar 10-20 cm en una temporada de invierno, causando daños a pavimentos de carreteras, cimentaciones superficiales y vías férreas. Las arcillas puras no son susceptibles (permeabilidad demasiado baja), ni las arenas limpias (capilaridad insuficiente): el rango crítico es limo con <0,074 mm="> 35%.
¿Cómo se simula el ciclo de congelación-descongelación en el laboratorio?
El método ASTM D5918 requiere que una muestra cilíndrica (150 mm de diámetro x 150 mm de altura) se coloque en una celda de presión atmosférica con una base a -3 °C y una parte superior a +3 °C, produciendo un gradiente de 40 K/m. La saturación se mantiene suministrando agua desde un tanque hidrostáticamente equilibrado. Duración de la prueba: 8 ciclos de congelación-descongelación de 8 h de congelación + 16 h de descongelación, total 8 días. Se miden continuamente los siguientes parámetros: (a) elevación de la carga hidráulica flujo de agua absorbido por la muestra (ml/h); (c) temperatura en 5-7 puntos axiales con termopares tipo T; (d) presión de criosucción con tensiómetros. Los resultados clasifican el suelo como: Despreciable < 1 mm/día, Bajo 1-2 mm/día, Medio 2-4 mm/día, Alto 4-8 mm/día, Muy Alto > 8 mm/día de levantamiento máximo. La cámara debe garantizar un control de +/- 0,2 °C en las temperaturas de los bordes y una humedad relativa ambiental estable para evitar que la muestra se seque.
¿Cuándo es fundamental en la ingeniería civil?
El levantamiento por helada es un factor clave en el diseño de: (1) pavimentos de carreteras en áreas con profundidades de helada > 0,5 m (norte alpino de Italia, Europa central y septentrional, Canadá, Rusia), donde requiere capas granulares libres de helada de 40-80 cm de espesor bajo los cimientos; (2) cimientos superficiales de edificios, que deben colocarse bajo una profundidad máxima de helada + 20 cm (UNI EN 1997 Eurocódigo 7); (3) tanques subterráneos y tuberías de agua potable, con una profundidad mínima de 1,2 m en el valle del Po; (4) ferrocarriles de alta velocidad túneles y cimentaciones de pilotes en áreas de permafrost. El costo de un diseño deficiente es alto: reparaciones de pavimentos 50-200 EUR/m2, levantamiento de cimientos con agrietamiento de edificios. Las pruebas previas al proyecto, realizadas en muestras intactas, cuestan entre 500 y 2000 euros por muestra y permiten optimizar el espesor de las capas y los sistemas de drenaje.
¿Por qué una cámara climática FDM personalizada?
Las pruebas de expansión por congelación requieren cámaras no estándar para las dimensiones de las muestras (150-300 mm de diámetro), gradiente térmico controlado , suministro de agua a presión constante y acceso para instrumentación desde la parte superior e inferior. Las cámaras climáticas comerciales estándar no tienen la geometría adecuada. Una personalizada integra: (1) placas termostáticas Peltier o de glicol superiores e inferiores independientes con control de +/- 0,1 °C; (2) compartimento aislado de espuma de poliuretano de 80 mm con barrera de vapor; (3) sistema de suministro de agua con bomba peristáltica y escala en línea para la medición del flujo absorbido; (4) cabezal mecánico con LVDT para la medición de la expansión con compensación térmica; (5) adquisición multicanal para 16-32 termopares; (6) software dedicado para el ciclo automático y la generación de informes conformes a la norma ASTM. El proyecto personalizado es necesario para laboratorios geotécnicos universitarios, ANAS/Autostrade para pruebas de materiales de subrasante y fabricantes de agregados para certificación.
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