INTRODUCCION Al tratar con el tema de de permeabilidad de los suelos, necesario necesario mantener en , mente los conceptos mas importantes importantes referentes al estado energético del agua del suelo. La permeabilidad e un alor altamente sensible !ue depende de la naturale"a del suelo, de sus caracter#sticas del suelo $ de las fuer"as de super%cie. &'NO('NO) CA*ILAR') 'N )U'LO). 'l fen+meno capilar en suelos es la respuesta a las fuer"as de coesi+n $ adesi+n !ue se generan en los l#!uidos en la interfase con un cuerpo solid+. CO-')ION AD-')ION. Las fuer"as b/sicas responsables responsables de la retenci+n $ el moimiento del agua en el suelo. La fuer"a de coesi+n es la atracci+n entre las moléculas de agua. La adesi+n ace !ue las moléculas de agua estén r#gidamente unidas a las part#culas del suelo $ se llama agua adsorbida. T'N)ION )U*'R&ICIAL. 's la propiedad de un li!uido en la interfase 0li!uido gas1 por lo cual las moléculas de la super%cie soportan fuer"as de tensi+n, el alor de la tensi+n se mide en unidades de traba2o o energ#a entre unidades de /rea . La tensi+n super%cial es el responsable de la resistencia !ue un li!uido presenta a la penetraci+n de su super%cie. La tensi+n super%cial es numéricamente igual a la proporci+n de aumento de la energ#a super%cial con el /rea $ se mide en dianas3cm. La tensi+n super%cial de pende de la naturale"a del li!uido, del medio !ue lo
T'N)ION CA*ILAR. La tensión capilar es es favorecida favorecida por por la la fuerza fuerza de de atracción atracción que que ejercen ejercen las las paredes de un delgado tubo de la tamaño de un capilar sobre un liquido. El liquido asciende a una altura donde se iguala la resultante de las fuerzas de adhesión y cohesión con la fuerza gravitacional. La altura de ascensión capilar es es inversamente proporcional proporcional al diámetro del tubo y directamente proporcional a la tensión supercial.
CA*ILARIDAD debido a la tensión supercial en virtud del cual un liquido &en+meno debido asciende por tubos de pequeño diámetro y por entre laminas muy pró!imas. "ero no siempre ocurre asi debido a que la cohesión y adhesión son fuerzas que dependen de la sustancia.
CA*ILARIDAD CONTRACCION 'N )U'LO) ARCILLO)O). Dos fuerzas # absorción entre las part$culas activas del suelo y el agua y fuerzas osmótica propia de la fase liquida y e!plica por concentración de iones e!plican la capilaridad de las arcillas. En la absorción in%uyen la adherencia y la tensión supercial.
'L A4UA 'N 'L )U'LO CICLO HIDROLÓGICO PRE = INF + ESC + EVP + TRA
TIPOS DE AGUAS EN EL SUBSUELO
CLASES DE FLUJO Flujo permanente Perenne o *on#nuo& o*urre *u!ndo )!s *ond*ones de %orde se m!n#enen en e) #empo ! dre**,n ' e)o*d!d son *ons#!n#es Flujo transiente Cu!ndo )!s *ond*ones de %orde *!m%!n en e) #empo ' por )o #!n#o& )! e)o*d!d ' dre**,n #!m%n
AGUA SUBTERRÁNEA A más de 16 Km de profundd!d no e"s#e !$u! su%#erráne!& '! (ue )!s ro*!s f)u'en p)ás#*!men#e ' )os poros es#án *err!dos A s,)o 6 Km e) !$u! es po*!& !un(ue )!s ro*!s '! son r-$d!s& por(ue )os esp!*os es#án *err!dos e mpden )! n#er!**,n p!r! es#!%)e*er e) f)u.o S,)o ! unos 6// m e) !$u! puede ser sus*ep#%)e de re*uper!rse *on po0os
ESTADO DEL AGUA SUBTERRÁNEA. Agua de constitución Químicamente enlazada
Agua de cons!uc!"n #o$ecu$a%& (ue se puede remoer ! !)#!s #emper!#ur!s por es#!r )$!d! ,n*!men#e ! )! es#ru*#ur! mo)e*u)!r Agua c%!sa$!na 5 p!r#e de )! red mner!),$*! Agua 'eo$(!ca& !red!d menos )$!d! ! )os mner!)es Físicamente enlazada A$u! !dsor%d! Agua en estado sólido A$u! pe)*u)!r e)os produ*#o de) *on$e)!men#o perenne o semperenne Agua capilar An$u)!r& s se *ue)$! en )os !*-os ' no se muee por $r!ed!d Suspendd!& (ue no se *omun*! *on e) NAF E)e!d!& o de )! 0on! *!p)!r& es#á so%re e) NAF Agua gravitacional 7*up! )! 0on! de s!#ur!*,n ' !)men#! po0os ' m!n!n#!)es Vapor de agua E"s#e en e) !re ' su momen#o responde ! $r!den#es #rm*os
&actores que in%uyen en la permeabilidad de los suelos La permeabilidad se ve afectada por diversos factores inherentes tanto al suelo como a caracter$sticas del %uido circulante. Los principales son# Las fuerzas de supercie. La porosidad. La tortuosidad de los vac$os del suelo. La relación de vac$os del suelo. La temperatura del %uido y suelo. La viscosidad del %uido en movimiento. La estructuración del suelo. La humedad del suelo.
'(todos de medición de la permeabilidad E!isten varios procedimientos para la determinación de la permeabilidad de los suelos los podemos dividir básicamente en dos grupos # a.) *irectos# a.) "ermeámetro de carga constante. "ermeámetro de carga variable. "rueba directa en los suelos en el lugar. b.)+ndirectos# ,álculo a partir de la curva granulom(trica. ,álculo a partir de la prueba de de consolidación. consolidación. ,álculo con la prueba horizontal de de capilaridad.
D')ARROLLO '5*'RI('NTAL. ('DICI6N D' *AR7('TRO) D' CONDUCTI8IDAD -IDR7ULICA 0IN )ITU1.
Esta sección presenta la metodolog$a empleada para medir la permeabilidad del los suelos en campo a diferentes sustancias se describe el m(todo de prueba y su forma de interpretación. Ob2etio de la prueba 0in situ -. La metodolog$a que se propone para medir la permeabilidad en pruebas de campo tiene los siguientes objetivos# objetivos# 'edir la permeabilidad del suelo en su estado natural. eproducir las condiciones en las que sucede un derrame o una fuga sobre el suelo. /er controlable durante su ejecución y de fácil interpretación. equerir el m$nimo de herramientas e instrumentos especiales.
0spectos generales y procedimiento de la prueba de permeabilidad 1in situ-. Este procedimiento cubre la determinación de la permeabilidad de un suelo en campo2 se realiza en campo midiendo el abatimiento de un tirante hidráulico sobre un sondeo realizado directamente en el terreno de prueba. '!uipo necesario.
El equipo necesario para llevar a cabo la prueba es el siguiente# pico pala barreta escoba brocha cucharón reglas metálicas 34 por sondeo5 reglas de precisión termómetro %e!ómetro libreta de registro bolsas de plástico etiquetas para identicación máscara contra gases tó!icos guantes para ácidos bata de laboratorio laboratorio y los %uidos para las pruebas de permeabilidad.
*reparaci+n del sitio.
/e nivela y limpia la zona a estudiar retirando basura y la capa vegetal que se encuentren sobre el estrato de prueba. etiro del material suelto del sitio de prueba.
6ivelación y limpieza del sitio de prueba.
*ROC'DI(I'NTO D' *RU'9A.
75 /e realiza un sondeo c8bico o circular sobre el estrato limpio y nivelado de 74 cm de profundidad por 74 cm. de diámetro. 6ota# se deberá recuperar todo el material producto del sondeo2 es necesario conocer su peso humedad natural y pruebas $ndices por tal razón la muestra se debe trasladar protegida hasta el laboratorio. Excavación y recuperación del material del sondeo.
Sondeo excavado.
45 /e corta una bolsa plástica plástica en en su e!tremo e!tremo inferior inferior yy se se dobla dobla posteriormente el e!tremo doblado se coloca al interior del sondeo con el n de proteger las paredes y fondo del sondeo. Esto evita que el l$quido l$quido entre en en contacto contacto con el suelo antes de hacer las mediciones del abatimiento. 95 /e vierte el l$quido dentro de la bolsa plástica llenando totalmente el sondeo. :5 /e e!trae con cuidado la bolsa permitiendo que el l$quido quede e!puesto directamente a las paredes y fondo del sondeo de forma repentina. ;ertido del l$quido en la bolsa de plástico.
<5 /e activa el cronómetro y se coloca una regla metálica que sirve de referencia de las lecturas de abatimiento del l$quido sobre el sondeo. 'edición del abatimiento en el nivel inicial del l$quido
=5 /e toman toman las las lecturas lecturas de de los los abatimientos abatimientos aa diferentes diferentes tiempos hasta el primer minuto posteriormente se tomarán a cada minuto o dependiendo de la evolución del abatimiento abatimiento hay l$quidos que no se inltran rápidamente lo que permite tomar lecturas en intervalos de tiempo mayores en cambio hay l$quidos como la gasolina en que la prueba dura de 7< a 9> minutos lo que hace indispensable registrar las variaciones en intervalos menores.
Interpretaci+n de la prueba 0in situ1. /e sabe que la velocidad es una relación lineal para el caso del %ujo entre la distancia recorrida por el %uido y el tiempo empleado. *e la curva se obtienen varios segmentos los que representan las velocidades de humedecimiento saturación y transporte2 el 8ltimo de ellos corresponde al valor de la permeabilidad media 1?m- del suelo
(OD'LO T'6RICO *RO*U')TO *ARA LA D'T'R(INACI6N D' 0:(1 *OR LA 4R7&ICA D' A9ATI(I'NTO).
El modelo teórico propuesto presenta 9 zonas diferenciadas
'tapa de -umedecimiento
,orresponde a la etapa en la que el suelo absorbe a gran velocidad el l$quido las part$culas de suelo son humedecidas a gran velocidad.
'tapa de saturaci+n
El suelo satura sus vac$os con el l$quido y se encuentra listo para iniciar el %ujo establecido.
'tapa de Transporte
El %uido viaja libremente hasta donde está el frente h8medo el promedio de las velocidades velocidades obtenidas en esta etapa es el valor de
)EDICIÓN DE PARÁ)ETROS DE CONDUCTI*IDAD EN LABORATORIO D!se+o de$ ,e%#e-#e%o5 E) dse;o fn!) de) permeáme#ro *onss#e en un #u%o de )u*#! (ue !)%er$! )! mues#r! n!)#er!d! ' )! *!r$! de) f)udo& un *!s*o de !*ero no"d!%)e (ue sre de %!se !) #u%o de )u*#! ' es e) me*!nsmo e"#r!*#or de) )! mues#r! n!)#er!d!& #!m%n !)%er$! un! m!))! de) No 1// p!r! )! re#en*,n de) sue)o Permeámetro de carga variable. Se muestra en piezas y armado. Casco de acero inoxidable y malla No. 1.
E) *!s*o me#á)*o se empo#r! ! un! %!se me#á)*! (ue d! sopor#e ! #odo e) ss#em! en e) %!n*o de #r!%!.o ' perm#e *o)o*!r en su p!r#e nferor e) re*pen#e re*ep#or de) )-(udo (ue !#r!es! )! mues#r! !etalle del "ilo del casco de acero inoxidable# auxiliar en la extracci$n de la muestra
)UESTREO INALTERADO PARA EL CÁLCULO DE PER)EABILIDAD EN LABORATORIO P!r! )! o%#en*,n de )! perme!%)d!d en )!%or!#oro se e"#r!.eron mues#r!s n!)#er!d!s de sue)o u#)0!ndo p*o& p!)!& %!rre#!& f)e",me#ro& )%re#! de re$s#ro& %o)s!s p)ás#*!s& den#f*!dores de mues#r!s& es*o%!& %ro*
PREPARACIÓN DEL SITIO
E%acc!"n de $a #ues%a !na$e%ada n! e0 (ue se prep!r, e) s#o& se de)m#! un áre! de 2 " 2 *m so%re e) sue)o donde se )!%r!rá )! mues#r! form!ndo un mon#-*u)o de sue)o n!)#er!do (ue f!*)#e e) <n*!do de )! %!se me#á)*! de) permeáme#ro >! prep!r!do e) #erreno se *o)o*! )! %!se me# á)*! so%re e) mon#$ *u)o ' se n*! e) <n*!do& *u!ndo e) sue)o
Colocación del equipo extractor sobre el suelo. ,uando la muestra está lista se etiqueta y se protege con una bolsa plástica perfectamente cerrada en sus e!tremos y se traslada al laboratorio donde se ensaya.
Se muestra la colocación del extractor y el suelo inalterado dentro del equipo.
PRECAUCIONES. Es ne*es!ro (ue e) #r!%!.o de )!%r!do se e.e*u#e *on *ud!do ' sn $ener!r esfuer0os #!n$en*!)es !) sue)o& '! (ue es#o produ*e (ue )! mues#r! se fr!*#ure ' se perd! su !*omodo n!#ur!) E) #r!s)!do de )! mues#r! de%e de ser sempre en )! pos*,n de e"#r!**,n& es de*r er#*!)& '! (ue *u!)(uer momen#o %rus*o podr-! o*!son!r su desn#e$r!*,n prn*p!)men#e en sue)os *on %!.o *on#endo de
P%ue/a de ,e%#ea/!$!dad en $a/o%ao%!o
EJERCICIOS CAPILARIDAD C!)*u)!r )! #ens,n *!p)!r má"m!& en $r?*m 2 en un #u%o s e) mens*o #ene @ = ///mm C!)*u)!r <*& !s*enso *!p)!r má"mo Solución Ap)*!ndo )!s e"presones : @ cos A hc γω* Se #ene5 E) esfuer0o de #ens,n B en *u!)(uer pun#o de )! *o)umn!& (ue es )! #ens,n B en e) )-(udo nmed!#!men#e !%!.o de) mens*o& es5 =
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E1e%c!c!o 3 C!)*u)!r )! perme!%)d!d s )! Temper!#ur! es 24C ' e) áre! es 2 *m 2
