Las pruebas sobre cualquier material producen resultados con cierto grado de dispersión. En particular, las pruebas con materiales geológicos (productos naturales como grava de drenaje) producen resultados muy variables. En el caso de la conductividad hidráulica (permeabilidad), la dispersión puede abarcar un orden de magnitud.
Quizás porque son productos manufacturados, no se reconoce tan bien que los resultados de las pruebas con geosintéticos sean variables. El propósito de esta nota es ilustrar la variabilidad de las pruebas de geosintéticos comunes.
Debido a la naturaleza de nuestro negocio, esta nota utiliza la capacidad de flujo en el plano para ilustrar la variabilidad de los resultados de las pruebas. Debe recordarse que la medición fiable y precisa de la capacidad de flujo de materiales de drenaje naturales como la grava es notoriamente difícil. Sólo analiza la variabilidad inherente de la prueba. Es vital reconocer que las variaciones permitidas en los procedimientos de prueba pueden producir resultados sustancialmente diferentes. En el caso específico del flujo en el plano, las condiciones límite (platinas duras/blandas), el gradiente hidráulico y la temperatura del agua pueden alterar sustancialmente los valores de flujo informados. Procedimientos internacionales aparentemente similares también pueden producir resultados diferentes. Cada laboratorio, como parte de su acreditación, debe elaborar un "presupuesto de incertidumbre", que es una tabla detallada de los componentes que contribuyen a la incertidumbre en los resultados de las mediciones. Revela información importante que identifica, cuantifica y caracteriza cada variable independiente.
Fuentes de información
Históricamente, los valores de las propiedades de los materiales se publicaban sin ninguna indicación de si eran valores nominales, valores promedio, valores mínimos o algún otro valor "representativo". A medida que la industria de los geosintéticos maduró, y en respuesta a un tratamiento más formal de la incertidumbre en otros aspectos de la ingeniería geotécnica, los fabricantes europeos comenzaron a estipular valores promedio y una tolerancia sobre esos valores. Incluso en esa etapa temprana se reconoció el problema de la variabilidad de los resultados de las pruebas, y al menos un fabricante importante notó la mayor variabilidad de los parámetros hidráulicos "debido a las variaciones entre los laboratorios de pruebas".
Ahora hay más datos cuantitativos sobre el tema. A medida que se introdujeron nuevas normas, se llevaron a cabo procesos de validación para evaluar la variabilidad de los métodos de prueba. A medida que ciertos aspectos de la industria han quedado bajo un mayor control regulatorio, se han introducido una serie de programas de acreditación. Los datos utilizados para ilustrar esta nota provienen del Instituto de Acreditación de Geosintéticos – Programa de Acreditación de Laboratorios (GAI-LAP), que publica resúmenes de pruebas comparativas entre laboratorios para una amplia gama de pruebas de geosintéticos. GAI es una división del Instituto de Geosintéticos (GSI) y, como organización estadounidense, las pruebas se realizan en gran medida según los procedimientos ASTM. La Tabla 1 (al dorso) describe las variaciones en una selección de las pruebas relacionadas con Geotexannegocio.
El significado exacto de Repetibilidad y Reproducibilidad se define a continuación. Sin embargo, como comentario preliminar se destaca que la visión de GSI es que “Las pruebas de buen comportamiento son aquellas con una Incertidumbre menor a 10”. En otras palabras, GSI no describiría ninguna de las pruebas de la Tabla 1 como de “buen comportamiento”. Son, por supuesto, pruebas en las que se basa habitualmente la elección de los geosintéticos. No hay ninguna razón para sugerir que los procedimientos europeos sean menos inciertos.
Los valores de incertidumbre en la encuesta cubren 105 pruebas y generalmente varían hasta aproximadamente el 50%, aunque hay una prueba con una incertidumbre del 110%.
Tabla 1: Variaciones en los resultados de pruebas de laboratorio seleccionadas
Notas:
1. Aunque los estándares de prueba comparados por el GAI-LAP fueron pruebas ASTM, no hay razón para esperar que las pruebas EN ISO sean menos variables.
Límite de repetibilidad
La desviación estándar de repetibilidad recibe el símbolo Sr y es la desviación estándar de los resultados obtenidos en condiciones de repetibilidad; A partir de esto, el límite de repetibilidad recibe el símbolo r y se define como 2.8 x Sr. La diferencia entre dos pruebas realizadas en condiciones de repetibilidad debe ser menor que r.
En términos simples, la “repetibilidad” se refiere a exactamente la misma prueba realizada dos veces. La definición del límite de repetibilidad significa que, utilizando los datos de las pruebas GAI-LAP, se debe esperar que los resultados de dos pruebas "duplicadas" de la capacidad de flujo de agua en el plano de un material difieran hasta en un 19% y podrían difieren en un 53% sin indicar que las muestras diferían.
Condiciones de reproducibilidad
Condiciones en las que los resultados de las pruebas se obtienen utilizando el mismo método en elementos de prueba idénticos en diferentes laboratorios con diferentes operadores que utilizan diferentes equipos. Una definición formal de reproducibilidad es "precisión en condiciones de reproducibilidad".
Límite de reproducibilidad
La desviación estándar de reproducibilidad recibe el símbolo SR y es la desviación estándar de los resultados obtenidos en condiciones de reproducibilidad; A partir de esto, el límite de reproducibilidad recibe el símbolo R y se define como 2.8 x SR. La diferencia entre dos pruebas realizadas en condiciones de reproducibilidad debe ser menor que R.
En términos simples, la “reproducibilidad” se refiere a que un material idéntico se pruebe de la misma manera en dos laboratorios de prueba diferentes. Usando el mismo ejemplo de los resultados de GAI-LAP pero ahora mirando el resultado de Reproducibilidad, esto significa que se esperaría que los resultados de dos pruebas del flujo de agua en el plano de un material difieran en un 32% y podrían diferir en un 90%. sin indicar que las muestras diferían.
Implicaciones para la práctica del diseño y la construcción
La primera implicación, y quizás la más importante, es que todas las partes deben ser conscientes del grado de variabilidad de los resultados de las pruebas. Es importante reconocer que esto es variabilidad en los resultados de las pruebas. La variabilidad en el producto en sí es sólo un componente de esa variabilidad, y esa variabilidad inherente a la prueba es otro componente.
Considere la complejidad de la prueba de flujo en el plano. La prueba implica cortar una muestra de prueba a un tamaño preciso, insertar esa muestra en un banco de pruebas de tal manera que el volumen de fuga que pasa por la muestra sea aceptablemente pequeño, aplicar una presión de confinamiento definida a través de una placa de espuma suave que esté dentro de un rango de tolerancia. para la compresibilidad, evitando la obstrucción de la entrada y salida de la muestra, alimentando agua con un nivel aceptable de gas disuelto a una temperatura aceptable y con un gradiente de presión definido a través de la muestra de tal manera que se elimine el aire atrapado y luego midiendo el caudal con una precisión adecuada.
Esta no es una lista exhaustiva de los factores que pueden influir en el resultado, pero es suficiente para indicar la complejidad. Por supuesto, existe variabilidad en los productos, entre bancos de pruebas y entre operadores. Sugiere que la desviación estándar de repetibilidad de 0.19 medida para pruebas de flujo en el plano es motivo de felicitación, no de crítica. A pesar de todo esto, la variabilidad es mucho menor que la que se experimenta con los materiales de drenaje naturales.
Esta variabilidad debe tenerse en cuenta en el diseño y construcción de proyectos que utilicen geosintéticos. En particular, puede ser imprudente dar demasiada importancia a un solo resultado de prueba procedente de una fuente confiable, por muy confiable que sea. Los diseñadores, instaladores, inspectores y reguladores deben reconocer que un único resultado de prueba "disidente" puede ser "correcto", pero también puede ser simplemente un reflejo de la variabilidad de la prueba. Múltiples resultados “disidentes” de la misma fuente confiable pueden simplemente reflejar los límites de reproducibilidad (entre centros de pruebas) del procedimiento.
La mayoría de las pruebas de geosintéticos se definen como pruebas de índice en el sentido de que la propiedad probada es para el control de calidad del fabricante y no para el diseño (por ejemplo, masa por unidad de área, etc.). Otras pruebas se definen como pruebas de rendimiento en el sentido de que la propiedad probada se puede utilizar en el diseño (por ejemplo, flujo en el plano EN ISO 12958, que es equivalente a la transmisividad ASTM D4716 con placas de gomaespuma blanda). Los diseños deben basarse en valores mínimos (media menos tolerancia (donde la tolerancia se define como dos desviaciones estándar)) y reconocer que ocasionalmente se espera que algunos resultados de las pruebas (2.5% de los resultados de las pruebas) queden fuera de la tolerancia. Para obtener más información podemos proporcionar un documento técnico sobre este tema. Un buen diseño también aplicará varios factores de reducción para tener en cuenta efectos tales como fluencia a largo plazo, daños biológicos, químicos y de instalación, etc. Finalmente, el diseño incluirá un factor global de seguridad para cubrir incógnitas en el método de diseño y los valores de entrada.
Geotexan Servicio
Las pruebas son una parte rutinaria de nuestro proceso de control de calidad y ayudaremos a los diseñadores y contratistas en las pruebas específicas del sitio.