MECÁNICA DE SUELOS I PERMEABILIDAD
I.
INTRODUCCIÓN Los suelos y las rocas no son sólidos ideales, sino que forman sistemas con 2 o 3 fases: partículas sólidas y gas, partículas sólidas y líquidas, o bien, partículas sólidas, gas y líquido. El líquido es normalmente agua y el gas se manifiesta a través del vapor de agua. Por lo tanto se habla de medios “porosos”. A estos medios se los caracteriza a través de su “porosidad” y a
su vez esta propiedad condiciona la permeabilidad del medio o del material en estudio. Se dice que un material es permeable cuando contiene vacíos continuos, estos vacíos existen en todos los suelos, incluyendo las arcillas más compactadas, y en todos los materiales de construcción no metálicos, incluido el granito sano y la pasta de cemento, por lo tanto dichos materiales son permeables. La circulación de agua a través de la masa de éstos obedece aproximadamente a leyes idénticas, de modo que la diferencia entre una arena limpia y un granito es, en este concepto, solo una diferencia de magnitud. La permeabilidad de los suelos, es decir la facultad con la que el agua pasa a través de los poros, tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en muchas operaciones constructivas, como los son, por ejemplo, las excavaciones a cielo abierto en arena bajo agua o la velocidad de consolidación de un estrato de arcilla bajo el peso de un terraplén, de allí la importancia de su estudio y determinación, aspectos que se desarrollarán a continuación. II.
MARCO TEÓRICO 1. PERMEABILIDAD
La permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo para transmitir el agua y el aire y es una de las cualidades más importantes que han de considerarse para la piscicultura. Mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración. Algunos suelos son tan permeables y la filtración tan intensa que para construir en ellos cualquier tipo de estanque es preciso aplicar técnicas de construcción especiales. En un volumen de esta colección que aparecerá próximamente se ofrecerá información sobre dichas técnicas. Por lo general, los suelos se componen de capas y, a menudo, la calidad del suelo varía considerablemente de una capa a otra. Antes de construir un estanque, es importante determinar la posición relativa de las capas permeables e impermeables. Al planificar el diseño de un estanque se debe evitar la presencia de una capa permeable en el fondo para impedir una pérdida de agua excesiva hacia el subsuelo a causa de la filtración. Definimos permeabilidad como la capacidad de un cuerpo (en términos particulares, un suelo) para permitir en su seno el paso de un fluido (en términos particulares, el agua) sin que dicho tránsito altere la estructura interna del cuerpo. Dicha propiedad se determina objetivamente mediante la imposición de un gradiente hidráulico en una sección del cuerpo, y a lo largo de una trayectoria determinada. El concepto permeabilidad puede recibir también las acepciones de conductividad o transmisividad hidráulica, dependiendo del contexto en el cual sea empleado.
La permeabilidad se cuantifica en base al coeficiente de permeabilidad, definido como la velocidad de traslación del agua en el seno del terreno y para un gradiente unitario. El coeficiente de permeabilidad puede ser expresado según la siguiente función:
=/
Donde: – k: coeficiente de permeabilidad o conductividad hidráulica [m/s] – Q: caudal [m3 /s] – I: gradiente [m/m] – A: sección [m 2)]
2. PERMEABILIDAD RESPECTO A LA TEXTURA Y ESTRUCTURA DEL SUELO
El tamaño de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la tasa de filtración (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa de percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el número de los poros guardan estrecha relación con la textura y la estructura del suelo y también influyen en su permeabilidad. SEGÚN LA TEXTURA DEL SUELO Por regla general, como se muestra a continuación, mientras más fina sea la textura del suelo, más lenta será la permeabilidad: SUELO
TEXTURA
PERMEABILIDAD
Suelos Arcillosos
Fina
Suelos Limosos
Moderadamente fina Moderadamente gruesa
Suelos Arenosos
Gruesa
De muy lenta a muy rápida
SEGÚN LA ESTRUCTURA DEL SUELO La estructura puede modificar considerablemente las tasas de permeabilidad mostradas anteriormente de la forma siguiente: TIPO DE ESTRUCTURA
PERMEABILIDAD
Laminar
- Gran traslapo - Ligero traslapo
En bloque Prismática
De muy lenta a muy rápida
Granular
3. CLASES DE PERMEABILIDAD
La permeabilidad del suelo suele medirse en función de la velocidad del flujo de agua a través de éste durante un período determinado. Generalmente se expresa o bien como una tasa de permeabilidad en centímetros por hora (cm/h), milímetros por hora (mm/h), o centímetros por día (cm/d), o bien como un coeficiente de permeabilidad en metros por segundo (m/s) o en centímetros por segundo (cm/s).
4.
III.
EXPERIMENTACIÓN 1. MATERIALES
Aparato Permeabilizadora
Malla#4
Termómetro
Mazo
Muestra de suelo
Brocha
Cucharon
Horno
2. PROCEDIMIENTO
SetomanlosdatosdelensayoPROCTORMODIFICADO, dondeladensidadmáxiaes2.35ylahumedadóptima8.415 Setienequetamizarelsueloporlamalla#4yse procedeapesar600grdelpasante;Sesacala humedaddelsueloactual,sesabequelahumedad optimaes8.415parallegaraesta,setienequemojarel suelo. Unavezmojadoelsuelo,sehallalacantidadde materialquesevaintroducirenelaparatode permeabilidad. Secolocaelsuelopesado,en5capasdesueloy segolpeacadacapa56veces,asícomoelproctor modificado. Alcolocarlas5capassecierraelrecipienteyse asegurabien,luegoeneltuboseechaaguapara queestesedisperseporlamuestra. Nohaycantidaddeterminadadeaguaqueselellenaal tubo.Seconsideró5tiemposparapoderdeterminarla permeabilidaddelsuelo. Unavezbienmojadoelsuelo,seprocedeallenareltuboauna alturade90cmyseempiezaatomarlostiemposcada15 minutos
3. CÁLCULOS
DATOS N°
ALTURA INICIAL (Hi)
ALTURA FINAL (Hf )
TIEMPO (seg)
VOLUMEN DEL AGUA (cc)
TEMPERATURA DEL AGUA (°C)
1
90
88.40
900
1.60
21.5°
2
88.40
86.90
900
1.50
21.5°
3
86.90
85.80
900
1.10
21.5°
4
85.80
85
900
0.80
21.5°
5
85
84
900
1.00
21.5°
Calculando el factor de permeabilidad
(ℎℎ12) =
FACTOR DE PERMEABILIDAD
IV.
1
K=8.69X10-6
2
K=8.29X10-6
3
K=6.17X10-6
4
K=4.53X10-6
5
K=5.73X10-6
CONCLUSIONES En el ensayo realizado, se obtuvo como resultados que el suelo de nuestra calicata es muy poco permeable como un suelo típico de limo y arenisca fina El suelo demuestra ser apto para la construcción.
