UNIVERSIDAD NACIONAL

DE HUANCAVELICA(Creada por ley Nro. 25265)

FACULTAD DE CIENCIAS DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL CIVIL - HUANCAVELICA

PROYECTO DE INVESTIGACIÓN

“INFLUENCIA DE AGREGADOS DE DIFERENTES PROCEDENCIAS Y

DISEÑO DE MEZCLA SOBRE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO”

RESPONSABLE:

BELITO HUAMANI, Gilmar.

PAUCAR CHANCA, Fortunato.

Fecha de Inicio : Junio - 2016

Fecha de Culminación : Noviembre - 2016

Huancavelica, 03 de junio del 2016

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INDICECAPITULO I: PROBLEMA................................................................................................................3

1.1. Planteamiento del problema...................................................................................................3

1.2. Formulación del problema......................................................................................................3

1.3. Objetivos Generales y específicos..........................................................................................4

1.4. Justificación..........................................................................................................................4

CAPITULO II: MARCO TEORICO.....................................................................................................5

2.1. Antecedentes.......................................................................................................................5

2.2. Bases teóricas......................................................................................................................8

2.3. Hipótesis............................................................................................................................15

2.4. Definición de términos.........................................................................................................15

2.5. Identificación de variedades.................................................................................................18

2.6. Definición operativa de variables e indicadores.......................................................................18

CAPITULO III: METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION..................................................................19

3.1. Ámbito de estudio...............................................................................................................19

3.2. Tipo de Investigación...........................................................................................................21

3.3. Nivel de Investigación..........................................................................................................21

3.4. Método de Investigación......................................................................................................21

3.5. Diseño de Investigación.......................................................................................................22

3.6. Población, Muestra, Muestreo..............................................................................................22

3.7. Técnicas e instrumentos de Recolección de Datos.................................................................22

3.8. Procedimiento de Recolección de Datos................................................................................23

3.9. Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos.....................................................................23

CAPITULO IV: ASPECTOS ADMINISTRATIVOS..............................................................................23

4.1. Potencial Humano...............................................................................................................23

4.2. Recursos Materiales............................................................................................................24

4.3. Presupuesto.......................................................................................................................25

4.4. Financiamiento...................................................................................................................26

4.5. Cronograma de Actividades.................................................................................................26

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.............................................................................................27

ANEXO....................................................................................................................................28

MATRIZ DE CONSISTENCIA.....................................................................................................28

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INFLUENCIA DE AGREGADOS DE DIFERENTES PROCEDENCIAS Y DISEÑO DE MEZCLA SOBRE LA RESISTENCIA DEL CONCRETO

CAPITULO I: PROBLEMA.

1.1. Planteamiento del problema.En los últimos años se han intensificado la ejecución de obras civiles en

la ciudad de Huancavelica y a nivel nacional por lo que también se ha intensificado la utilización el concreto, en la actualidad existen varios métodos para dosificar el concreto a su vez múltiples formas de contrarrestar la generación de microfisuras en estructuras de concreto debido a que nuestro principal problema en el concreto es la microfisuración, y que son muchas causas por la que se originan ya sean internas (calidad de materiales, proporcionamiento, etc.) y externas (humedad relativa, temperatura, velocidad del viento, etc.), en el presente trabajo se realizaran ensayos mediante los métodos ACI, para luego compararlos y ver que método es el que genera mejor comportamiento en las propiedades del concreto y a su vez menor microfisuración en el concreto en la ciudad de Huancavelica.

La calidad de un concreto es un factor determinante en la seguridad de una estructura, pero esta no se obtiene únicamente con un correcto diseño de mezcla para una obra, un eficiente mezclado y colocación, porque aun cumpliendo con estos requisitos, los resultados de laboratorio muestran variaciones considerables en la resistencia de un concreto hecho bajo un mismo diseño.

Considerando que la explotación de agregados en la ciudad de Huancavelica y nuestro país, se lleva a cabo con un mínimo y a veces ningún control de calidad que aseguren que el material obtenido cumple con los requisitos de las normas técnicas empleadas en nuestro país, la presente investigación tiene como propósito estudiar los diferentes tipos de agregados disponibles a la venta en el mercado, elaborar mezclas de baja y alta resistencia con estos agregados y evaluar resultados con el fin de optimizar las cantidades a incluir en el diseño de mezcla, de acuerdo a la proveniencia del mismo, contribuyendo así, con dar a conocer a las empresas ejecutoras de proyectos y productores de concreto de la zona, las bondades que nos pueden ofrecer los materiales disponibles en la ciudad de Huancavelica.

1.2. Formulación del problema.1.2.1. Pregunta general

Con el presente proyecto de investigación nos proponemos estudiar los resultados de los diferentes ensayos de concreto y ver cuál es la variación de resistencia del concreto con respecto de las procedencias de los agregados de las distintas canteras de la cuenca del rio Ichu y de la cuenca del rio Mantaro.

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¿Cuál es la influencia de los agregados de diferentes procedencias y diseño de mezcla sobre la resistencia del concreto?

1.2.2. Preguntas específicas

¿Cuál es la influencia de los agregados de diferentes procedencias sobre la resistencia del concreto?

¿Cuál es la influencia del diseño de mezcla sobre la resistencia del concreto?

1.3. Objetivos Generales y específicos.1.3.1. Objetivo general

Determinar la influencia de los agregados de diferentes procedencias y diseño de mezcla sobre la resistencia del concreto.

1.3.2. Objetivos específicos

Determinar la influencia de los agregados de diferentes procedencias sobre la resistencia del concreto.

Determinar la influencia del diseño de mezcla sobre la resistencia del concreto.

1.4. Justificación. La importancia de obtener concreto de resistencia estable, de

durabilidad optima, con las proporciones adecuadas dependiendo de la proveniencia del agregado en la ciudad de Huancavelica, es la razón principal del enfoque de esta investigación, debido a que estos aspectos son los que idealmente deben cumplir los ingenieros y constructores.

El concreto, se produce a partir de un diseño de mezcla que consiste en la selección de los constituyentes disponibles, es decir cemento, agregados, agua y aditivos, y su dosificación en cantidades relativas para producir, tan económicamente como sea posible, una masa volumétrica con el grado requerido de manejabilidad, que al endurecer a la velocidad apropiada adquieran las propiedades de resistencia, durabilidad, estabilidad de volumen y apariencia adecuadas.

Porque al menos tres cuartas partes del volumen del concreto están ocupadas por agregado, no es de extrañar que la calidad de este sea de suma importancia. Los agregados no solo pueden limitar la resistencia del concreto, puesto que agregados débiles no pueden constituir un concreto resistente, sino que además sus propiedades afectan en gran medida tanto la durabilidad como el comportamiento estructural del concreto.

Los agregados son más baratos que el cemento y, por lo tanto, es más económico poner la mayor cantidad posible de agregados y la menor de cemento. No obstante, la economía no es la única razón para utilizar agregados; estos proporcionan además al concreto una enorme ventaja técnica, al darle mayor estabilidad volumétrica y más durabilidad que si se empleara solamente pasta de cemento.

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La necesidad de contar con un concreto de calidad hace indispensable conocer a detalle sus componentes, ya que tanto la resistencia como la durabilidad dependen de las propiedades físicas y químicas de ellos, especialmente de los agregados. Sin embargo, uno de los problemas que generalmente encuentran los ingenieros y los constructores al emplear el concreto, es la poca verificación de las características de los agregados que utilizan lo que propicia con cierta frecuencia resultados diferentes a los esperados.

CAPITULO II: MARCO TEÓRICO.

2.1. Antecedentes.En los últimos años se ha logrado grandes adelantos en la maquinaria y

el equipo para preparar los materiales, para determinar de manera precisa las proporciones de los materiales, y por lo cual variedad de métodos de diseño de mezcla.

El diseño de mezclas es un proceso que consiste de pasos dependientes entre sí:

Selección de los ingredientes convenientes (cemento,

agregados, agua y aditivos).

Determinación de sus cantidades relativas “proporcionamiento”

para producir, un concreto de trabajabilidad, resistencia a

compresión y durabilidad apropiada.

Se han realizado gran cantidad de trabajos relacionados con los aspectos teóricos del diseño de mezclas. Y aunque hay muchas propiedades importantes del concreto, la mayor parte de procedimientos de diseño, están basados principalmente en lograr una resistencia a compresión para una edad especificada, así como una trabajabilidad apropiada. Además es asumido que si se logran estas dos propiedades las otras propiedades del concreto también serán satisfactorias (excepto la resistencia al congelamiento y deshielo u otros problemas de durabilidad tales como resistencia al ataque químico).

Solís, Moreno y Arjona (2012); El concreto es un material compuesto cuyo desempeño depende fundamentalmente de las propiedades de la matriz de la pasta de cemento y de las partículas de roca que se agregan a ésta. Se ha comprobado que la calidad de la pasta de cemento se hace mayor si se utilizan bajas relaciones entre el agua y el cemento, y que las propiedades de los agregados dependen principalmente del tipo de roca y de la forma de las partículas. El objetivo del estudio que se reporta fue determinar el límite de resistencia que se puede obtener en concretos fabricados con un tipo específico de agregados calizos triturados de alta absorción. Se probaron concretos fabricados en laboratorio con seis relaciones agua/cemento y dos tamaños de

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agregado grueso. Se concluyó que es posible diseñar con los agregados estudiados concretos de f'c de hasta 500 kg/cm2.

Absalón y Salas (2008); En el presente trabajo de investigación el propósito fundamental fue estudiar la influencia de la calidad de los agregados pétreos ubicados en el Estado Mérida sobre la resistencia a compresión del concreto, realizando ensayos comparativos entre un concreto realizado con agregados de la Cantera A (Premezclados Occidente C.A.) y un concreto realizado con agregados de la cantera B (Agregados Mérida C.A.) variando las resistencias de diseño empleadas, para lo cual se realizaron 60 mezclas de concreto y 180 cilindros de ensayo.

Las propiedades del concreto que se estudiaron fueron la trabajabilidad y la resistencia a la compresión a los 7 días y a los 28 días Los resultados permiten concluir que en el concreto realizado con agregados de la cantera A, presento poca trabajabilidad debido a la gran cantidad de tamaños cercanos al tamaño máximo nominal del agregado, En el concreto endurecido, los resultados de la resistencia a compresión fueron los esperados en el diseño de mezcla, todo esto, a diferencia del concreto realizado con agregados de la cantera B que presento mejor trabajabilidad pero bajas resistencias a la compresión, es de hacer notar que existen variables en la calidad de los agregados que no están incluidas en las fórmulas de diseño de mezcla que afectan directamente las propiedades mecánicas del concreto.

Solís, Moreno y Arjona (2008); La resistencia a la compresión del concreto es el principal parámetro utilizado para medir la calidad de este material. Desde los primeros años en los que el concreto se empezó a utilizar como material estructural se encontró que la relación entre el agua y el cemento, utilizados en la mezcla, tiene una gran influencia en la resistencia del concreto. Posteriormente, otros estudios mostraron que la combinación óptima entre los agregados gruesos y finos, buscando la mayor compacidad entre éstos, también era un factor que afecta a la calidad del concreto. Este trabajo presenta un estudio de la resistencia del concreto manipulando tres variables: la relación entre el agua y el cemento (a/c), la relación entre la grava y la arena (g/a) y el banco de origen de los agregados. Se utilizaron valores de a/c y de g/a en un rango posible para la fabricación del concreto y varios tipos de agregados calizos triturados de la Península de Yucatán, mismos que podrían presentar características no usuales, en un diseño factorial. Se encontró influencia significativa de a/c y el banco de origen de los agregados en la resistencia del concreto.

Aleajos y Fernández, (2006) desarrollaron una investigación denominada “Influencia de los agregados pétreos en las propiedades del concreto fresco” Dicha investigación consistió en la realización de ensayos con el fin de determinar como la absorción es quizás la propiedad del agregado que más influye en la consistencia del concreto, puesto que las partículas absorben agua directamente en la mezcladora, disminuyendo la manejabilidad de la mezcla. Si dos tipos de agregados tienen absorción similar, otros factores

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secundarios serán de importancia en la consistencia de la mezcla, tales como forma, tamaño y graduación; ya que mientras mayor superficie de agregado sea necesario cubrir con pasta, se tendrá menos fluidez. Una buena consistencia y manejabilidad de la mezcla se obtiene con la combinación de índices bajos de absorción y un coeficiente bueno de forma, en donde las partículas son aproximadamente redondas.

El presente estudio es un aporte importante para el desarrollo de la investigación, por cuanto los resultados de la misma referidos a la absorción permiten tener un patrón de comparación a la hora de analizar los resultados obtenidos en el presente estudio.

Uribe, (2004) señalo que la forma de los agregados tienen incidencia sobre la trabajabilidad del concreto fresco y que las que mayor problema pueden generar son las partículas conocidas como piezas planas y alargadas, ya que revocan disminución en la trabajabilidad porque se orientan en un solo plano, de manera que el agua y los espacios porosos pueden acumularse debajo de ellas. Esta investigación guarda relación con el estudio, por cuanto la experiencia realizada se fundamenta en el estudio del comportamiento del concreto cuando se usan agregados diferentes.

Kosmatka y Panarese (2003), dieron a conocer que la granulometría y el tamaño máximo del agregado para las gravas afectan las porciones relativas de los agregados, así como los requisitos de agua y cemento, la trabajabilidad la economía y durabilidad del concreto. Cuando los agregados son muy gruesos, pueden producir mezclas rígidas; mientras que los agregados que no poseen una gran deficiencia o exceso de algún tamaño y tienen una curva granulométrica suave, producirán resultados más satisfactorios en las propiedades del concreto fresco.

Ozturan y Cecen (1997), desarrollaron un trabajo de investigación titulado “Influencia de los Agregados en el Concreto en Estado Endurecido”. En la misma señalaron que la textura superficial de los agregados es principalmente responsable de la adherencia. La roca triturada produce una adherencia superior comparado con la grava de canto rodado; aunque en la adherencia también tiene influencia la relación agua cemento que afecta tanto física como químicamente en la zona de interface. Dando como resultado en la investigación que concretos fabricados con agregados triturados resistieron más que los de canto rodado; el esfuerzo de compresión a los 28 días para los concretos hechos con agregados gruesos de grava redonda estuvo entre el 10 y 20 por ciento más bajos que los concretos preparados con agregados triturados.

Lo anterior puede ser atribuido tanto a la superficie lisa de los agregados de canto rodado, como a su posible menor resistencia, en relación a los agregados triturados que fueron de basalto y caliza.

Uribe (1991) señalo que la presencia de un porcentaje importante de materia orgánica en los agregados puede provocar problemas en la fabricación de concreto, ya que trae consigo efectos como inhibir la adecuada hidratación de cemento y por tanto causar un retraso en el endurecimiento del mismo. Los

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agregados contaminados pueden ser causa de reducción de la resistencia a la compresión del concreto; y además pueden contener sustancias nocivas que afecten químicamente al material de diversas formas.

2.2. Bases teóricas.2.2.1. El concreto.

Se Define el Concreto como un material que podemos considerar constituido por dos partes: una es un producto pastoso y moldeable, que tiene la propiedad de endurecer con el tiempo, y la otra son trozos pétreos que quedan englobados en esa pasta. Dicha pasta está constituida por agua y un producto aglomerante o conglomerante, que es el cemento.

El concreto el cual es de mucho uso en la construcción de obras civiles cuyos componentes básicos son cemento, arena, grava y agua, ofrece una resistencia que depende en gran medida de la calidad y proporción de los componentes de las mezclas y de las condiciones de humedad y temperatura durante los procesos de fabricación, compactación y de fraguado. A los efectos se requiere conocer:

Procedencia de los agregados. Origen y tipo de cemento. Procedencia y calidad del agua de mezclado. Diseño de mezcla (ACI). Dosificación en peso y volumen de los materiales a mezclar, asegurar una

resistencia promedio a la compresión.

La dosificación de los ingredientes del concreto se determina a fin de lograr: La trabajabilidad y consistencia adecuadas para que el concreto sea vaciado dentro del encofrado y alrededor del refuerzo, sin segregación ni exudación excesivas; bajo las condiciones de colación en obra y requisitos del ensayo de resistencia indicados en la norma Técnica Peruana.

2.2.1.2. Características del Concreto.

Las características del concreto varían, dependiendo que se trate de concreto fresco o endurecido y se determinan mediante ensayos.

En concreto fresco; la medición del asentamiento (consistencia), para detectar variaciones de la relación agua / cemento (a/c) y probetas cilíndricas que posteriormente se ensayan a compresión.

En concreto endurecido, ensayos de la resistencia a comprensión, para determinar resistencia. Con respecto al primero, un concreto dócil es aquel que le permite a una mezcla ser manipulada y colocada en los encofrados, de forma homogénea y aceptar una adecuada compactación sin segregación de sus componentes.

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Para que un concreto tenga la docilidad requerida, debe presentar un asentamiento y una gradación adecuada, sin pérdida de la homogeneidad y la resistencia. La facilidad con que el concreto fresco se deforma, nos da la medida de su consistencia.

Con respecto al concreto endurecido, los ensayos para determinar la resistencia del concreto son aquellos cuyas probetas se toman una vez que el concreto ha endurecido por consiguiente han adquirido cierto grado de resistencia. A menos que exista otro tipo de especificación, la resistencia del concreto a la compresión f´c se basa sobre ensayos a los 28 días y el valor de la resistencia, resulta del promedio de las resistencias obtenidas de dos cilindros elaborados con la misma muestra y ensayados a los 28 días.

2.2.1.3. Componentes del Concreto.

2.2.1.3.1. Los Agregados.

Son materiales pétreos naturales, granulares sin forma y volumen definido, que por lo general son inertes. Por su tamaño los agregados pueden clasificarse en finos y gruesos, determinado por el tamaño de mayor predominio usando como referencia un tamiz como límite. Se denomina agregado grueso o grava a todo material que quede retenido por el tamiz Nº 4, por arena o agregado fino, el que pasa por el tamiz 3/8 y es retenido por el tamiz 200, los pasantes de 200 entre 0,06 y 0,002 mm, se denominan limos y los menores arcillas.

Los agregados son usados en la elaboración de concreto, morteros y diferentes componentes constructivos, específicamente en mezclas de concreto ocupan, por lo menos, tres cuartas partes del volumen, por lo que su elección y control deben ser cuidadosos por ser factor decisivo en su calidad. Los agregados en las mezclas de concreto crean un esqueleto rígido y estable, lo que se logra uniéndolos con cemento y agua (pasta). Entre las funciones principales de los agregados se tienen:

Proporcionar relleno relativamente económico para el material cementante.

Proveer una masa de partículas aptas para resistir la acción de cargas aplicadas, abrasión, paso de humedad, y la acción climática.

Reducir los cambios de volumen resultante de los procesos de fraguado y endurecimiento y de los cambios de humedad de la pasta de cemento.

Los agregados pueden ser utilizados en su estado natural o pueden provenir de un proceso de trituración. El agregado grueso triturado presenta mejores características

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de adherencia que el agregado natural, por lo que sus concretos pueden alcanzar mayor resistencia.

Los agregados deben estar libres de partículas orgánicas, sales, limos y arcillas que puedan afectar las reacciones químicas de fraguado o produzcan porosidades indeseables. Dependiendo del tipo de concreto que se desee fabricar, se pueden emplear agregados ligeros, agregados normales o agregados pesados.

Así como también se pueden utilizar agregados artificiales.

El progresivo agotamiento de las fuentes de obtención de las arenas, o las restricciones ambientalistas para su explotación, tienden a generar escasez del material, por lo cual se ha empezado a obtener arena a partir de la trituración de rocas, usualmente las mismas de las que se obtiene el agregado grueso, aunque sus características no sean idénticas a la de la arena natural.

2.2.1.3.1.1. Propiedades mecánicas de los Agregados.

Los agregados poseen propiedades mecánicas las cuales entre las más principales señalamos las siguientes:

Tanto la forma de la partícula como la textura de la superficie del agregado influyen considerablemente en la resistencia de los concretos, afectando más a la resistencia a la flexión que a la de compresión. Una textura más áspera dará por resultado una mayor adhesión o adherencia entre las partículas y la matriz de cemento.

La resistencia a la compresión del concreto no puede exceder significativamente a la de la mayor parte del agregado que contiene, aunque no es fácil determinar la resistencia a la trituración del agregado mismo. Es posible tolerar unas pocas partículas débiles, ya que los vacíos de aire pueden considerarse como partículas de agregado con una resistencia cero.

La dureza puede definirse como la resistencia del agregado a fallar por impacto y se relaciona con el valor de trituración empleándose así como una prueba alternativa.

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La resistencia al desgaste es medida por la prueba de los Ángeles que combina los procesos de desgaste y abrasión, y sus resultados muestran una buena correlación no solo con el desgaste real del agregado en el concreto, sino con las resistencias a la flexión y compresión de concretos hechos con el mismo agregado.

2.2.1.3.1.2. Propiedades físicas de los Agregados.

Las propiedades físicas de los agregados son relevantes para el comportamiento del agregado en el concreto y para las propiedades del concreto hecho con el agregado donde entre las más importantes destacamos las siguientes:

La gravedad especifica que es la relación de la masa o peso en aire de una unidad de volumen de material respecto a una La densidad de masa depende de cuán compactado este el agregado y de la distribución de formas y tamaños de las partículas, por ello para el propósito de pruebas, debe especificarse el grado de compactación.

La porosidad, la permeabilidad y la capacidad de absorción del agregado influyen en la adherencia con la pasta de cemento, en la resistencia del concreto al congelamiento y deshielo, en la estabilidad química, en la resistencia a la abrasión y en la gravedad especifica. El contenido de humedad es el exceso de agua en un estado saturado y con superficie seca. Así, el contenido total de agua de un agregado húmedo será igual a la suma de la absorción y del contenido de humedad.

Existen tres categorías generales de sustancias nocivas que pueden encontrarse en los agregados como las impurezas que interfieren en el proceso de hidratación del cemento, coberturas que impiden el desarrollo de una buena adherencia entre el agregado y la pasta de cemento y algunas partículas individuales que son débiles y defectuosas por sí mismas.

2.2.1.3.2. El Cemento.

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Es un conglomerante hidráulico que tiene la propiedad de endurecer y desarrollar resistencias mecánicas cuando se mezcla con agua. Obtenido por cocción de material calcáreo y arcilla cuya mezcla finamente molida con adición de yeso como moderador de fraguado, da como resultado el cemento Portland, usado comúnmente en nuestro país.

Se distinguen varios tipos, en función de sus propiedades y características. No obstante, el cemento que se usa con mayor frecuencia en la construcción de edificaciones es el cemento Portland tipo I, cuando no se requieren las propiedades específicas de otros tipos de cemento.

La calidad del cemento dependerá de los controles internos de producción y los controles externos efectuados en fábrica, la cual emite su correspondiente significado de calidad. En lo referido a composición, es condición necesaria que presente un bajo contenido de álcalis y un moderado calor de hidratación. Además su calidad depende del tipo y modo de almacenamiento.

2.2.1.3.3. El Agua.

Es un líquido transparente, compuesto de dos moléculas de hidrógeno y una de oxígeno, (H20) en estado puro es inodora e insípida, no siempre se encuentra en estado puro por lo que puede contener en disolución gases y sales, en suspensión, polvos y a veces microbios.

El agua en la construcción tiene entre otras, dos aplicaciones importantes.

2.2.1.3.3.1. Agua de Mezclado.

Agregada a las mezclas de concreto o de mortero para hacer reaccionar el aglomerante (cemento) dándole a la mezcla las propiedades resistentes deseadas y la fluidez necesaria para facilitar su manejo y colocación.

2.2.1.3.3.1. Agua de Curado.

En elementos de concreto recién ejecutados. En los dos casos las características del agua tienen efectos diferentes sobre el concreto, pero es recomendable utilizar el agua de una sola calidad en ambos casos.

Verificar la calidad del agua a usarse en la elaboración del concretos, según las normas

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técnica peruana, debe ser una práctica obligatoria antes de iniciar la construcción de obras importantes.

Esta verificación se puede omitir en las siguientes condiciones: Si el agua precede de la red local de suministro para uso doméstico y no se le aprecia olor, color, ni sabor, y no presenta antecedente en su empleo en la fabricación del concreto.

Cuando procede de cualquier otra fuente de suministro que cuenta con antecedentes de uso en la fabricación de concreto con buenos resultados y no se le aprecia olor, color ni sabor.

2.2.1.4. Resistencia del Concreto.

La resistencia mecánica del concreto (compresión, tracción y flexión), es evidentemente la cualidad más importante a buscar, el concreto es un material con muchas bondades para la construcción, es durable y presenta alta resistencia a la compresión aunque no es tan bueno para resistir tracción, estas características hacen que se haga necesario reforzarlo para su óptimo desenvolvimiento como material de construcción.

2.2.1.4.1. Resistencia a la Comprensión.

La característica más resaltante del concreto es su alta capacidad de resistencia a la compresión, siendo también el factor que se emplea frecuentemente para definir su calidad, la cual puede determinarse mediante el ensayo de laboratorio establecido en la norma técnica peruana, provocando la falla de un cilindro Standard de 12 pul. de alto por 6 pul. de diámetro, luego de permanecer sumergido en agua durante 28 días, y posteriormente ser sometido a fuerzas de compresión axial en una maquina universal.

El valor de la resistencia obtenido en el ensayo no es absoluto, puesto que depende de las condiciones en que ha sido realizado. Entre las condiciones en que se realiza el ensayo, las de mayor influencia son analizadas a continuación:

Forma y dimensiones de la probeta: Las probetas empleadas normalmente para determinar la resistencia a la

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compresión son de forma cilíndrica. De las primeras, se emplean de preferencia las de 6 pul. de diámetro y 12 pul. de altura.

Condiciones de ejecución del ensayo:

Velocidad de aplicación de la carga de ensayo.

Estado de las superficies de aplicación de la carga.

Centrado de la carga de ensayo.

Características de los agregados:

Tipo de cemento.

Relación agua / cemento.

Edad de los agregados.

Condiciones ambientales:

Temperatura.

Humedad.

2.3. Hipótesis.

Hipótesis generalHo: Todos los tratamientos (combinaciones de los agregados de diferentes procedencias con los diseños de mezcla f”c = 175, 210, 250 kg/cm2.) tienen el mismo efecto sobre la resistencia del concreto.(Ho: 1 =. . . = a = 0)

Ha: Al menos uno de los tratamientos (combinaciones de los agregados de diferentes procedencias con los diseños de mezcla f”c = 175, 210, 250 kg/cm2.) tienen diferente efecto sobre la resistencia del concreto.

(Ha: al menos un i 0 , i = 1, 2,. . ., a)

Hipótesis específicas:a) Ho: Los agregados de diferentes procedencias tienen el mismo efecto sobre la

resistencia del concreto.Ha: Al menos uno de los agregados de diferentes procedencias tiene diferente efecto sobre la resistencia del concreto.

b) Ho: Ho: Todos los tratamientos de diseños de mezcla tienen el mismo efecto sobre la resistencia del concreto.Ha: Al menos unos de los tratamientos de diseño de mezcla tienen diferente efecto sobre la resistencia del concreto.

2.4. Definición de términos.2.4.1. Definición de Términos.

En este punto se describirán brevemente los términos utilizados a lo largo de la investigación que puedan llegar a confundir a los lectores.

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Acabado (terminado): Es el aspecto final que se le da a la superficie de un concreto o mortero por medio de un tratamiento adecuado.

Agregado: Material granular, el cual puede ser arena, grava, piedra triturada o escoria, empleado con un medio cementante para formar concreto o mortero hidráulico.

Agregado fino: Agregado que pasa la malla de 3/8” (9.5 mm) y casi totalmente la malla número 4 (4.75 mm), y es predominante retenido en la malla número 200 (0.075 mm).

Agregado grueso: Agregado predominante retenido en la malla número 4 (4.75 mm).

Agregado ligero: Agregado de baja densidad utilizado para producir concreto ligero. Incluye pómez, escoria volcánica, tobas, diatomita, arcilla sintética o expandida, lutita, pizarra, lutitas diatomáceas, perlita, vermiculita, y productos de combustión de carbón.

Agregado pesado: Agregado de alta densidad, que puede ser barita, magnetita, limonita, ilmenita, hierro o acero.

Aire atrapado: Es la cantidad de aire propia de una mezcla después de su compactación.

Arena: Agregado fino resultado de la desintegración y abrasión de roca o de la transformación de una arenisca que se desmenuza fácilmente.

Arena manufacturada: Agregado fino producido por trituración de grava, roca, escoria o concreto hidráulico.

Asentamiento del Concreto: Es la diferencia entre la altura del recipiente que sirve de molde de una probeta de concreto fresco y la de la probeta fuera del molde, medida en el eje y expresada en pulgadas.

Calor de hidratación: Es la cantidad de calor liberado durante el proceso de hidratación, debido a reacciones fisicoquímicas.

Concreto premezclado: Es el concreto dosificado en una planta y transportado a obras generalmente por camiones mezcladores o agitadores.

Condición saturada y superficie seca: Es aquella según la cual cada partícula del agregado tiene sus poros llenos de agua, pero la superficie no presenta agua libre.

Consistencia: Es el grado de fluidez de una mezcla determinada de acuerdo a un procedimiento prefijado.

Contenido de aire: Es la diferencia entre el volumen aparente de la mezcla y el resultante de la suma de los volúmenes absolutos de los componentes.

Contenido de humedad: Es la cantidad de agua de un material expresada como un porcentaje de su peso seco.

Dosificación: Es la proporción en peso o en volumen de los distintos elementos integrantes de una mezcla.

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Durabilidad: Es la propiedad que tienen los morteros o concretos de resistir la acción continua de agentes destructivos con los cuales han de estar en contacto.

Endurecimiento: Es el proceso de aumento de la resistencia mecánica posterior al periodo de fraguado.

Exudación: Es el fenómeno según el cual se produce una acumulación progresiva en la superficie de una masa de concreto fresco de parte del agua de mezcla, fenómeno este que acompaña a la compactación y sedimentación del concreto.

Fraguado: Es fundamentalmente un proceso de hidratación de los distintos componentes de un aglomerante hidráulico por el cual este adquiere una mayor consistencia puesta en evidencia por ensayos tipificados.

Fatiga: Pérdida de la resistencia mecánica de un material, al ser sometido largamente a esfuerzos repetidos.

Grava: Agregado grueso resultante de la desintegración natural y abrasión de rocas o transformación de un conglomerado débilmente cementado.

Grava triturada: Es el producto resultado de la trituración artificial de gravas, en la que la mayoría de los fragmentos tienen como mínimo una cara resultado de la fractura.

Impacto: Efecto de una fuerza aplicada bruscamente.

Mezcla: Es la cantidad de concreto o mortero preparada de una sola vez.

Muestra: Es una porción representativa de un material.

Mortero: Conglomerado o masa constituida por arena, conglomerante y agua, que puede contener además algún aditivo.

Pasta de cemento: Es una mezcla de cemento y agua.

Piedra triturada: Es el producto de la trituración artificial de rocas, peñascos o fragmentos de roca grandes, en el cual todas las caras resultantes se derivan de las operaciones de trituración.

Porosidad: Es el cociente entre el volumen de los poros y el volumen aparente del cuerpo.

Relación Agua - Cemento: Es el cociente entre el peso del contenido de agua libre de mezclado y el de cemento en una mezcla dada.

Rigidez: Cualidad de rígido.

Segregación: Es la separación de los distintos componentes de una mezcla de concreto o mortero fresco durante su transporte o colocación.

Tamaño máximo nominal: Es la abertura del tamiz de malla menor a través del cual puede pasar como mínimo el 95% del agregado.

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Tamaño máximo: Es la designación que corresponde a un agregado, expresada por la abertura de los tamices límites, por los cuales pasa y queda retenido en su totalidad.

Tiempo de fraguado: Es el tiempo requerido por una pasta fresca de cemento y agua, de una cierta consistencia, para pasar de un grado arbitrario de rigidez a otro, determinado por un ensayo específico.

Trabajabilidad: Es la mayor o menor facilidad que presenta un concreto o mortero de ser mezclado, transportado y colocado.

2.5. Identificación de variedades.Variables Dependientes

Resistencia del concreto

Variables Independientes

Procedencia de los agregados. Cantera de la cuenca del rio Ichu.

Cantera de la cuenca del rio Mantaro.

Diseño de mezcla del concreto (f'c). f'c = 175 kg/cm2

f'c = 210 kg/cm2

f'c = 250 kg/cm2

2.6. Definición operativa de variables e indicadores.

VARIABLE DEFINICIÓN CONCEPTUAL INDICADOR INSTRUMENTO FUENTE

Independientes

Procedencia de agregado

Material granular,

empleado con un medio

cementante para formar concreto o

mortero hidráulico.

Cantera de la cuenca del rio

Ichu.Cantera de la cuenca del rio

Mantaro.

Observación directa

Registro

Diseño de mezcla

Es la selección de las

proporciones de los materiales

integrantes de la unidad cubica

Fc = 175 kg/cm2

Fc = 210 kg/cm2

Fc = 250 kg/cm2

Calculo ACI

17

de concretoDependientes

Resistencia del concreto

La resistencia a compresión se puede definir

como la medida máxima de la resistencia a

carga axial de especímenes de

concreto.

(kg/cm2)Equipo de corte directo

Probetas de

concreto

CAPITULO III: METODOLOGIA DE LA INVESTIGACION.

3.1. Ámbito de estudio.3.1.1 UBICACIÓN, ACCESIBILIDAD Y POBLACIÓN:

El sector pertenece a las zonas de la cuenca del rio Ichu (Huancavelica) y

cuenca del rio Mantaro (Huancayo) de donde pertenecen las canteras que se

tomaran los diversos agregados a usar en el ensayo de resistencia de concreto, se

encuentra ubicados en la ciudad de Huancavelica y Huancayo UTM (WGS-84)

centrales son:

COORDENADAS NORTE ESTE

UTM 8286250 502650

CANTERA DE LA CUENCA DEL RIO ICHU - HUANCAVELICAS 12°47’6.13’’

O 74°56’26.05’’

Elevación: 3701 m.s.n.m

Se ubica en el Km 4.41

CANTERA DE LA CUENCA DEL RIO MANTARO - HUANCAYOS 12°46’29.84’’

O 75°00’07.09’’

Elevación 3259 m.s.n.m

Se ubica en el km 4.80

El acceso hacia la zona de estudio se realiza por vía terrestre desde Lima,

utilizando en primer lugar la carretera central, pasando por las localidades de La

18

Oroya, Huancayo, Izcuchaca y Huando, hasta llegar a la ciudad de Huancavelica.

En segundo lugar, el acceso también se puede realizar abordando en Huancayo el

tren (El Tren Macho) que conecta esta ciudad con Huancavelica. En tercer lugar, se

tiene acceso por la carretera Panamericana Sur, hasta llegar a la localidad de

Pisco, desde donde se continúa con rumbo hacia el Este, atravesando las

localidades de Huancano, Ticrapo y Castrovirreyna, hasta llegar a Huancavelica.

El distrito de Huancavelica, cuenta con una población total de 37 255

habitantes, según información correspondiente al censo del 2007 realizado por

INEI; distribuidos en 12 centros poblados. Tan solo en la ciudad de Huancavelica

se tiene una población de 30918 habitantes. El distrito de la Ascensión cuenta con

9 735 habitantes.

Mapa de ubicación de la zona de estudio3.1.2 HIDROGRAFÍA:

La red hidrográfica de la zona estudiada, tiene como curso principal al río Ichu, el

cual es afluente por la margen derecha del río Mantaro, este a su vez, junto con el

19

río Apurímac, dan origen al río Ene: Aguas abajo adopta el nombre de río Tambo,

hasta su confluencia en el río Ucayali, el cual finalmente aporta sus aguas al río

Amazonas.

Las aguas que alimentan la red hidrográfica del área de Huancavelica,

puntualmente el río Ichu, provienen de la escorrentía superficial, formada por la

concentración de agua de precipitación pluvial, las cuales discurren por los ríos

Potrero Huayjo, Disparate y Sasacha, la quebrada Cabramachay, además se tienen

quebradas y torrenteras estacionales. Otra fuente de alimentación de agua, son los

afloramientos de agua subterránea, que aportan todo el año.

3.1.3 GEOMORFOLOGÍA:El área se encuentra ubicada en la unidad de cordillera, específicamente en un

valle con laderas de pendientes entre fuerte a muy fuerte.

3.1.4 GEOLOGÍAA nivel regional, en la zona de estudio afloran rocas de origen sedimentario y

volcánico, emplazadas desde el Mesozoico (Triásico superior) al Cuaternario

(Pleistoceno). La base de la secuencia está conformada por el Grupo Pucaá, por

encima se tiene al Grupo Goyllarisquizga, las Formaciones Chayllacatana, Chúlec,

Caspalca, Tantará y Santa Bárbara, además de los depósitos resultantes de la

acumulación fluvial, coluvio-deluvial y disolucional (disolución de carbonatos).

3.2. Tipo de Investigación.Experimental.

3.3. Nivel de Investigación.Explicativo.

3.4. Método de Investigación. Deductivo - Descriptivo.

20

3.5. Diseño de Investigación. Experimental.

3.6. Población, Muestra, Muestreo.Población y muestra:

Se trabajará con una muestra de 86 unidades de probetas, que nos permitirá obtener

un error Tipo I=0.05 y una confianza de 0.95 (determinada mediante el paquete

estadístico GPOWER Versión 2.0 (Paul y Erdfelder, 1992).

Muestreo:Se tomaran muestras al azar del total de la población.

3.7. Técnicas e instrumentos de Recolección de Datos.TECNICAS INSTRUMENTOS

Entrevista Guía de entrevista

Cuaderno de apuntes

Recopilación de datos Cuaderno de registro

Lista de cotejo.

Análisis y recopilación documental Guías, libros, fichas,

revistas y artículos

21

científicos

Observación Guía de Observación

Juicio de expertos

3.8. Procedimiento de Recolección de Datos.Este procedimiento comprenderá dos momentos que contaran con la participación de:

3.8.1. REVISIÓN DE DOCUMENTOSSe obtendrá realizar una selección para la revisión de información existente y

de libros que involucren temas relacionados con la investigación con el fin de obtener datos confiables y absolutamente necesarios, en este aspecto cabe la oportunidad de tomar como referencia datos del entorno local.

3.8.2. ENTREVISTAS Se efectuara entrevista a los propietarios de dichas canteras.

Se efectuara entrevistas a los ingenieros y a los constructores consultando

las procedencias de los agregados que usan para dichos diseños de

mezcla del concreto.

Se efectuaran entrevistas a aquellos profesionales involucrados en el

estudio de resistencia del concreto.

3.9. Técnicas de Procesamiento y Análisis de Datos.Las técnicas para el procesamiento y análisis de los datos serán:

Cuantitativas: al realizar estudios y cálculos se obtendrá datos

cuantificables, con los cuales se realizará contrastaciones de la hipótesis,

también se utilizara software GPOWER Versión 2.0 (Paul y Erdfelder, 1992)

y Software estadístico R (The R Project for Statistical Computing).

Cualitativas: se empleará para la interpretación de los datos, Pruebas de comparación múltiple (Tukey).

CAPITULO IV: ASPECTOS ADMINISTRATIVOS.

4.1. Potencial Humano. 02 Investigadores. 02 Asesores.

4.2. Recursos Materiales.4.2.1 MATERIALES A EMPLEARSE:

TOPOGRAFICOS: GPS.

Flexo y Wincha.

22

Pintura y brocha.

MECÁNICA DE SUELOS: Tamices, taras, balanza electrónica.

Horno.

Copa Casagrande.

Abrasión (máquina de los ángeles).

Probetas.

Otros equipos especializados.

INFORMATICO Software estadístico R (The R Project for Statistical Computing).

Paquete estadístico GPOWER Versión 2.0 (Paul y Erdfelder, 1992).

UTILES DE ESCRITORIO Materiales de Escritorio.

Laptos.

Calculadoras.

INSUMOS Cemento.

Agregados.

Agua.

23

4.3. Presupuesto.S/. 18,830.00 (DIESIOCHO MIL OCHOCIENTOS TRENTA CON 00/100)

DESCRIPCION UNIDAD CANT. COSTO SUB TOTAL

01.00.00 EQUIPO Y MOBILIARIO

01.01.00 Alquiler de equipo de computo (Laptop) und 4.00 250.00 1,000.00

01.02.00 Escritorio und 2.00 220.00 440.00

01.03.00 Mesa de trabajo und 1.00 200.00 200.00

01.04.00 Silla und 4.00 80.00 320.00

01.05.00 Cámara Fotográfica und 1.00 500.00 500.00

01.06.00 Alquiler de Equipos de Topografía glb 1.00 50.00 50.00

01.07.00 Impresora Laser und 1.00 500.00 500.00

SUBTOTAL 3,010.00

02.00.00 MATERIALES E INSUMOS

02.01.00 Útiles de Escritorio glb 1.00 800.00 800.00

02.02.00 Anillados y Empastados glb 1.00 320.00 320.00

02.03.00 Libros y software glb 1.00 1000.00 1,000.00

SUBTOTAL 2,120.00

03.00.00 VIATICOS

03.01.00 En la ciudad de Huancavelica glb 1.00 400.00 400.00

03.02.00 Viaje a Lima (recoleccion de datos) glb 1.00 1000.00 1,000.00

SUBTOTAL 1,400.00

04.00.00 CONTRATACION DE SERVICIOS

04.01.00 Personal para Trabajos de Campo glb 8.00 45.00 360.00

04.02.00 Internet mes 7.00 120.00 840.00

Ensayo de contenido de humedad 4.00 25.00 100.00

04.01.01 Ensayo de granulometria de agregados und 4.00 100.00 400.00

04.02.01 Ensayo de peso especifico y absorcion de agregados und 4.00 140.00 560.00

04.01.02 Ensayo de a la degradacion de agregado grueso und 4.00 100.00 400.00

04.02.02 Ensayo demodulo de fineza und 4.00 60.00 240.00

04.01.03 Ensayo de la resistencia a la comprension und 86.00 100.00 8,600.00

04.02.04 Imprevistos y otros gastos glb 1.00 800.00 800.00

SUBTOTAL 12,300.00

18,830.00PRESUPUESTO TOTAL S/.

CADENA DE GASTOSITEM

24

4.4. Financiamiento.El financiamiento del proyecto de investigación será cubierto en su totalidad por los tesistas.

4.5. Cronograma de Actividades.

Mes – AñoSemana 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 1 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4

X X X

X X X X X

X X

X X

X X X X X X X

X X

X X

X X

X X

X X

X X

X

Redacción del borrador del informe finalRedacción del informe final (Tesis)Revisión y aprobación del Informe Final (Tesis)Sustentación del Informe Final (Tesis)

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

Marco Teórico / Recolección de información Diseño y elaboración de la metodologíaAplicación de la metodología, trabajos de campo y laboratorio.Procesamiento de la informaciónAnálisis de resultados de la información procesadaDiscusión de resultados y validación de la metodología propuesta

oct-16 nov-16

Elaboración de plan de tesisAprobación de plan de tesis

ACTIVIDADESmay-16 jun-16 jul-16 ago-16 sep-16

25

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. Abanto Castillo, Flavio. Tecnología del Concreto. Editorial San Marcos. Lima –

Perú.

2. Rivva López, Enrique. Diseño de Mezclas. Lima – Perú 1996.

3. Rivva López, Enrique. Naturaleza y Materiales del Concreto. Capitulo Peruano

ACI 2000.

4. Rivva López, Enrique. Concretos de Alta Resistencia. Instituto de la Construcción

y Gerencia ICG 2002.

5. Rivva López, Enrique. Ataques al Concreto. Instituto de la Construcción y

Gerencia ICG 2012.

6. Rivva López, Enrique. Supervicion del Concreto en Obra. Instituto de la

Construcción y Gerencia ICG 2010.

7. Pasquel Carbajal, Enrique. Tópicos de Tecnología del Concreto en el Perú.

Colegio de Ingenieros del Perú – Consejo Nacional 1998.

8. American Concrete Institute – Capitulo Peruano. Tecnología del Concreto 1998.

9. Neville, A.M. y Brooks, J.J. Tecnología del Concreto. Editorial Trillas. México D.F

1998.

10. Laura Huanca, Samuel. Diseño de Mezclas de Concreto. Puno-Perú 2006.

11. ASOCEM. Boletines Técnicos. Lima – Perú.

12. Polanco Rodríguez, Abraham. Manual de Prácticas de Laboratorio de Tecnología

del Concreto. Universidad Autónoma de Chihuahua. México.

13. NRMCA. El Concreto en la Practica

26

ANEXO

MATRIZ DE CONSISTENCIA

DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

OBJETIVOS HIPÓTESIS VARIABLES METODOLOGIA

Problema general

¿Cuál es la influencia de los agregados de diferentes procedencias y diseño de mezcla sobre la resistencia del concreto?

Problemas específicos:a. ¿Cuál es la

influencia de los agregados de diferentes procedencias sobre la resistencia del concreto?

b. ¿Cuál es la influencia del diseño de mezcla sobre la resistencia del concreto?

Objetivo general

Determinar la influencia de los agregados de diferentes procedencias y diseño de mezcla sobre la resistencia del concreto.

Objetivos Específicos:a. Determinar la influencia

de los agregados de diferentes procedencias sobre la resistencia del concreto.

b. Determinar la influencia del diseño de mezcla sobre la resistencia del concreto

Hipótesis general

Ho: Todos los tratamientos (combinaciones de los agregados de diferentes procedencias con los diseños de mezcla f”c = 175, 210, 250 kg/cm2.) tienen el mismo efecto sobre la resistencia del concreto.(Ho : 1 = . . . = a = 0)

Ha: Al menos uno de los tratamientos (combinaciones de los agregados de diferentes procedencias con los diseño de mezcla f”c = 175, 210, 250 kg/cm2.) tienen diferente efecto sobre la resistencia del concreto.

(Ha : al menos un i 0 , i = 1, 2, . . . , a)

Hipótesis específicas:

a) Ho: Los agregados de diferentes procedencias tienen el mismo efecto sobre la resistencia del concreto.Ha: Al menos uno de los agregados de diferentes

Identificación de Variables:

Variables Independientes

- Proveniencia de los agregados.- Cantera de la cuenca del

rio Ichu.- Cantera de la cuenca del

rio Mantaro.

- Diseño de mezcla de concreto (f”c)- f”c = 175- f”c = 210- f”c = 250

Variable Dependiente- Resistencia del concreto.

Tipo: Experimental

Nivel: Explicativo.

Diseño: Diseño Completamente al Azar con Arreglo Factorial (3x2).

Y ijk=μ+α i+β j+γ ij+εijki = 1 , . . . , a niveles del factor A ,j = 1 , . . . , b niveles del factor B ,k = 1, . . . , r repeticiones

Dónde:o Yijk corresponde a la k-ésima

observación del tratamiento combinación del i-ésimo nivel del factor A y j-ésimo nivel del factor B

o es la media generalo i es el efecto principal del i-ésimo nivel

del factor A , ∑i=1

a

αi=0

o j es el efecto principal del j-ésimo nivel

del factor B , ∑j=1

b

β j=0

o ij es el efecto de interacción del i-ésimo nivel del factor A con el j-ésimo nivel del

27

procedencias tiene diferente efecto sobre la resistencia del concreto.

b) Ho: Ho: Todos los tratamientos de diseños de mezcla tienen el mismo efecto sobre la resistencia del concreto..Ha: Al menos uno de los tratamientos de diseño de mezcla tienen diferente efecto sobre la resistencia del concreto.

factor B , ∑i=1

a

∑j=1

b

γ ij=0,

∑j=1

b

γij=0, ∑i=1

a

γij=0

o ijk es el efecto aleatorio, debido a factores no controlados, de la k-ésima observación del tratamiento combinación del i-ésimo nivel del factor A y j-ésimo nivel del factor B

Población y Muestra:Se trabajará con una muestra de 86 unidades, que nos permitirá obtener un error Tipo I=0.05 y una confianza de 0.95 (determinada mediante el paquete estadístico GPOWER Versión 2.0 (Paul y Erdfelder, 1992).

Técnicas de Procesamiento de datosEstadística descriptiva.

Diseño Completamente al Azar con Arreglo Factorial (3x2)

Pruebas de comparación múltiple (Tukey)

Software estadístico R (The R Project for Statistical Computing).

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29

30