Técnicas de mezclado - Diseño de experimentos

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

CAMPUS VÍCTOR LEVI SASSO

Diseño de Experimentos

DISEÑO COMPLETAMENTE AL AZAR

Comparación de la resistencia a la tensión en cuatro tipos de mezclas

                        Por:

Carmen M. Vásquez S.

6 – 716 – 1630

Grupo: 1II-143

Profesora: Teresa Moreno – Hines

Septiembre, 2015.

Índice

Índice        2

Prefacio        3

Metodología        6

Supuesto de Normalidad        10

Supuesto de Homocedasticidad        10

Supuesto de Independencia        10

Resultados        12

A.        DATOS OBTENIDOS        12

B.        SUPUESTOS DEL MODELO        13

C.        ANÁLISIS DE VARIANZA        16

D.        OTROS CÁLCULOS        17

Recomendaciones        19

Referencias bibliográficas        20

Anexos        21

Prefacio

        El cemento Portland es un conglomerante o cemento hidráulico que cuando se mezcla con áridos, agua y fibras de acero discontinuas y discretas tiene la propiedad de conformar una masa pétrea resistente y duradera denominada hormigón. Es el más usual en la construcción y es utilizado como aglomerante para la preparación del hormigón, llamado concreto en varias partes de Hispanoamérica. Como cemento hidráulico tiene la propiedad de fraguar y endurecer en presencia de agua, al reaccionar químicamente con ella para formar un material de buenas propiedades aglutinantes.

        Fue inventado en 1824 en Inglaterra por el constructor Joseph Aspdin. El nombre se debe a la semejanza en aspecto con las rocas que se encuentran en la isla de Portland, en el condado de Dorset. A diferencia de lo que muchos creen, su origen no está relacionado con Portland, Oregón, EE. UU..

        Tipos de cementos Portland

TIPO I: Cemento de uso general, no se requiere de propiedades y características especiales.

TIPO II: Resistente ataque moderado de sulfatos, como por ejemplo en las tuberías de drenaje.

TIPO III: Altas resistencias a edades tempranas, a 3 y 7 días.

TIPO IV: Muy bajo calor de hidratación.

TIPO V: Muy resistente acción de los sulfatos.

        Cualidades del cemento

• La resistencia a la compresión es afectada fuertemente por la relación agua/cemento y la edad o la magnitud de la hidratación.
• Durabilidad y flexibilidad, ya que es un material que no sufre deformación alguna.
• El cemento es hidráulico porque al mezclarse con agua, reacciona químicamente hasta endurecer. El cemento es capaz de endurecer en condiciones secas y húmedas e incluso, bajo el agua.
• El cemento es notablemente moldeable; al entrar en contacto con el agua y los agregados, como la arena y la grava, el cemento es capaz de asumir cualquier forma tridimensional.

        Cementos Avellaneda, empresa partícipe de la Asociación de Fabricantes de Cemento Portland, ha decidido analizar y reevaluar la resistencia a la tensión del Cemento Portland Fillerizado, realizando un esfuerzo por ofrecer un producto de mayor calidad que satisfaga las exigencia de los clientes y cumpla específicamente con lo establecido en la Norma ISO 14001, que considera el ambiente, definiendo políticas y estrategias para sus actividades. Por lo anterior, y tomando en cuenta el progresivo cambio en la industria, se estableció como objetivo general, verificar la resistencia promedio de cuatro técnicas de mezclado, relativamente económicas, en base a mediciones semanales; consigo, como objetivos específicos, traería:

• Ejecutar una serie de pruebas a las distintas técnicas de mezclado seleccionadas.
• Tomar los datos necesarios para cada prueba.
• Emplear software como Minitab 17 y SPSS, para la confección de gráficos y tablas.
• Interpretar los datos obtenidos.
• Generar conclusiones y posibles recomendaciones ante la situación planteada.

        El agua en el concreto es fundamental porque al relacionarla con la cantidad de cemento contenido en la mezcla (relación agua/cemento), es la que determina la resistencia del mismo y en condiciones normales su durabilidad. Concretos con altos contenidos de agua (relaciones agua/cemento por encima de 0,5) pueden proporcionar resistencias bajas y ser susceptibles de ser atacados fácilmente por los agentes externos. Por el contrario, relaciones agua/cemento bajas (menores de 0,45) contribuyen de forma significativa a la resistencia de los elementos, tanto a la compresión y mejor desempeño de la estructura, como al ataque de agentes que se encuentran en el medio ambiente, y en consecuencia a la durabilidad.

        Por ello, es fundamental el control de adición de agua a la mezcla durante su preparación o colocación ya que al alterar la condición inicial de esta puede afectar de forma apreciable el desempeño del mismo consiguiéndose menores resistencias a la compresión o desgastes prematuros de los elementos construidos.

        De acuerdo con todo lo anterior, se busca establecer controles para el uso y manejo del agua apropiados, obteniendo concretos con los desempeños deseados y evitando inconvenientes posteriores en las obras que generalmente se traducen en sobrecostos de las mismas.

        Se espera dar a conocer, de forma clara, los resultados de las pruebas que se le realizaron a las cuatro técnicas de mezclado del Cemento Portland Fillerizado. Además se mostrará como documentación, lo siguiente: la metodología que incluye la identificación de las variables que intervienen en el experimento, la selección del diseño y modelo experimental,, el planteamiento de  la  hipótesis la cual rechazará o aceptará dependiendo del caso; los resultados que incluirán la realización e interpretación de un ANDEVA, la verificación de los supuestos (Normalidad, Independencia y Homocedasticidad) a partir de gráficos y pruebas estadísticas.

Metodología

        El experimento tuvo lugar en los laboratorios de la empresa Cementos Avellaneda, los cuales cuentan con todas las herramientas y equipos indispensables para su realización. Las pruebas y la toma de datos se efectuaron a finales del mes de agosto del presente año 2015.

        A partir del análisis del problema planteado, se procedió a seleccionar el diseño experimental óptimo para avanzar con el estudio. El diseño seleccionado fue diseño completamente al azar balanceado, de un solo factor. Este análisis, permitió identificar las variables que intervenían en el mismo, de las cuales se destacan:

• Variable de respuesta o variable dependiente: Resistencia a la tensión del cemento Portland, analizada a través de cuatros técnicas de mezclado distintas.
• Factor de interés o variable independiente: Técnicas de mezclado.
• Niveles del factor: Son cuatro (4) niveles, correspondientes a las técnicas de mezclado seleccionadas para el estudio.
• Unidad experimental: Espécimen de cemento Portland.

        En cuanto al tamaño de muestra, se estableció que se tomarían cuatro (4) observaciones por cada una de las técnicas de mezclado. Como resultado, se obtuvieron dieciséis (16) observaciones en total. Seguidamente, se formuló el modelo, definiendo cada uno de sus componentes, como se muestra a continuación:

Ecuación (1)[pic 2]

[pic 3]

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 = 1, 2, 3 y 4.[pic 5]

 = 1, 2, 3 y 4.[pic 6]

= Es la j-ésima resistencia a la tensión del cemento Portland para la i-ésima técnica de mezclado.[pic 7]

  = Resistencia a la tensión promedio.[pic 8]

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