Promoción de la Industria Res Responsable ponsable y del “ Año de la Promoción Compromiso Climático”
UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA FACULTAD DE INGENIERÍA AGRÍCOLA DEPARTAMENTO DE ORDENAMIENTO TERRITORIAL
INFORME N°4
TITULO: ENSAYO DE PERMEABILIDAD CURSO:
MECANICA DE SUELOS
PROFESOR: ING. MIGUEL MÁLAGA CUEVA INTEGRANTES: Hua!" T#"$%& Ra'( M)*#"a C%+%"a*%& Da"#)( M),a R%-a& A"/%"#% V0($1),& 2ua" Ca+(%
GRUPO:
E3
FECHA DE ENTREGA: 56746758
INDICE 5. INTRODUCCI9N . OB2ETIVOS 8. MARCO TE9RICO 4. MATERIALES Y EUIPOS ;.
PROCEDIMIENTO
<.
RESULTADOS
=.
DISCUSIONES
>.
CONCLUSIONES
?.
RECOMENDACIONES
57. BIBLIOGRAFÍA 55. ANE@OS
5.
INTRODUCCION
El coefciente de permeabilidad es la velocidad de agua a través del suelo, cuando está sujeto a un gradiente hidráulico unitario. Este coefciente reeja las propiedades ísicas del suelo. Existen dos métodos generales de laboratorio para determinar directamente el de un suelo: método de la carga constante, método de la carga variable. !e estos métodos se desarrolla en unci"n de los estudio en la aplicaci"n de las le#es de !arc#, cada uno de estos se caracteri$a por: %
El permeámetro de carga constante, donde se hace uso de la carga hidráulica &h', el agua u#e a través de la muestra, esta cantidad se mide en cm( para un tiempo t. % )ermeámetro de carga variable, se halla midiendo la dierencia de niveles en el tubo alimentador. En el análisis de este coefciente de permeabilidad, se tendrá *ue anali$ar también cuales son los actores *ue inu#en en la variaci"n de este valor para un mismo suelo.
. OB2ETIVOS +ediante experimentaci"n en laboratorio se aprenderá a determinar el coefciente de permeabilidad del suelo utili$ando los métodos de la carga constante # la carga variable. aber interpretar el coefciente de permeabilidad, # explicar por *ué es *ue este valor varía para un mismo suelo.
8.
MARCO TEORICO
Conceptos importantes antes de la defnición de la Ley de Darcy
El suelo tiene propiedades hidráulicas, como la capilaridad, ujo de agua en los suelos, velocidad de descarga, es así *ue surge los problemas de relativos al ujo de los lí*uidos en los suelos, estos son dos: ujo laminar y ujo turbulento .
)ara defnir estos dos conceptos primero defniremos la línea de ujo, como la línea ideal en *ue cada punto tiene la direcci"n del ujo, en el instante en *ue se trate, en todo punto el vector velocidad # la línea de ujo *ue pasa por el serán tangentes. Entonces se sabe *ue a velocidades bajas un ujo ocurre en orma laminar, mientras *ue al aumentar a*uellas se llega a un límite en *ue se transorma en turbulento, esto indica la existencia de un intervalo de velocidad en el cual el ujo puede ser laminar o turbulento. !e estos concepto el estudioso -e#nolds plantea la elocidad crítica está en la velocidad en cada lí*uido abajo del cual, para un cierto diámetro de conducci"n # a una temperatura dada, el ujo es siempre laminar. a velocidad ma#or arriba del cual el ujo siempre es turbulento, en el caso del agua este es /.01c.
!"nde: 1c 2 velocidad critica, en cm3seg
4 2 4emperatura del agua, en 56 ! 2 !iámetro de la conducci"n, en cm. Estos ujos se pueden relacionar con el gradiente hidráulico 7i8, *ue es la carga hidráulica por unidad de longitud, del mismo la carga hidráulica, es una medida específca de la presi"n del lí*uido por encima del !atum geodésico. 9tro concepto importante *ue se debe de conocer antes para defnir la le# de !arc# # por ende el coefciente de permeabilidad, este es la velocidad media, el cual en un conducto en régimen laminar o turbulento es unci"n de perdida de carga hidráulica por unidad de longitud 7i8 Ley de Darcy
lujo de agua a través de medios porosos, ;enri !arc# investigo las características del ujo del agua a través de fltros, ormados precisamente por materiales térreos. !arc# encontr" *ue para velocidades sufcientemente pe*ue
!onde: = 2 área total de la secci"n transversal del fltro i 2 gradiente hidráulico del ujo
h 2 al tura pie$ometrica > 2 carga de elevaci"n del punto a ecuaci"n de continuidad del gasto establece *ue: ? 2 =v !onde:
v 2@i
= 2 área del ducto 1 2 velocidad del ujo Es así *ue en el intervalo en *ue la e# de !arc# es aplicable, la velocidad del ujo es directamente proporcional al gradiente hidráulico, esto indica *ue dentro del campo de aplicabilidad de la le# de !arc#, el ujo en el suelo es laminar. 6on esto conceptos se puede deducir el coefciente de permeabilidad de los suelos 78: Coefciente de permeabilidad !"#
Es la velocidad del agua a través del suelo, cuando está sujeta a un gradiente hidráulico unitario, es importante se
Permeámetro de car$a constante
En este el agua u#e a través de la muestra, mediante la cantidad 7en cm(8 *ue pasa en el tiempo t. aplicando la e# de !arc#:
!onde: 1 2 es la mencionada cantidad de agua i 2 gradiente hidráulico del ujo,
;a de tenerse en cuenta *ue este método Fpresenta un inconveniente es *ue, en suelo poco permeables, el tiempo de prueba se hace tan largo *ue deja de ser practico, usando gradientes hidráulicos ra$onables. Permeámetro de car$a ariable
En este tipo de permeámetro, se mide por dierencia de niveles en el tubo alimentador. Es to es *ue al ejecutar la prueba se lana de agua el tubo vertical del permeámetro, observándose su descenso a medida *ue el agua atraviesa la muestra. 4ambién en este se utili$a dos dispositivos dierentes en el cual uno es para suelos predominantemente fnos # otro apropiado para materiales más gruesos.
egAn la e# de !arc# se deduce el coefciente de permeabilidad:
!onde: a 2 Grea del tuvo vertical de carga = 2 Grea de la muestra 2 longitud de la muestra hB 2 6arga hidráulica al principio de la prueba hC 2 6arga hidráulica al fnal de la prueba hc 2 =ltura de ascensi"n capilar, *ue debe deducirse de la lectura total del tubo de carga t 2 4iempo re*uerido para *ue la carga hidráulica pase de hB a hC. os permeámetros # concretamente el de carga variable, pueden usarse solo en suelos relativamente permeables, generalmente arenas # limos o me$clas de esos materiales, no plásticas. La permeabilidad de las arcillas se determina en laboratorio con la prueba de consolidación. a ra$"n es *ue la baja permeabilidad de las arcillas
daría lugar a tiempos de prueba tan largos *ue la evaporaci"n # los cambios de temperatura producirían errores de mucha consideraci"n.
4. MATERIALES Y EUIPOS M/%*% *) (a $a+a $%"/a"/) %ateriales&
+uestra de suelo 7arena limosa en estado suelto8. =gua destilada. =rena calibrada
'(uipos&
)ermeámetro de carga constante !iscos perorados de metal o plásticos # telas de malla HID0 # HIBJJ 4ubos de vidrio, plástico o jebe, tapones, prensas, para hacer las conexiones !ispositivo para mantener constante el nivel del agua en el reservorio 4ablero pie$ometrico con tubos de vidrio conectados al permeámetro 6ronometro )robeta graduada Kalan$a con precisi"n de J.Bg -egla graduada
M/%*% *) (a $a+a $%"/a"/) %ateriales& • •
+uestra de suelo 7arcilloso8 =gua destilada
'(uipos& • •
•
• •
)ermeámetro de carga variable !iscos perorados de metal o plásticos # telas de malla HID0 # HIBJJ 4ubos de vidrio, platico o jebe, tapones, prensas, para hacer las conexiones 4ubo de carga 6ronometro
• •
Kalan$a con precisi"n de J.Bg. -egla graduada
;. PROCEDIMIENTO %')*D* D' LA CAR+A C*,-)A,)'
B. 4omamos una muestra seca de suelo # la pesamos, de esta orma obtenemos el peso seco de la muestra 7Ls8 C. 6alculamos el volumen del solido 71s8 de la muestra, para esto se debe conocer previamente el peso específco relativo del suelo 7M8 D. 6olocamos una tela de malla 7con aberturas lo sufcientemente pe*ue
BC. -epetimos los pasos del 0 al BC, pero en este caso compactamos la muestra de suelo. BD. Ua en gabinete se hallara: 1s, 14, e # .
%')*D* D' LA CAR+A .ARIA/L'
B. 4omamos la muestra seca de suelo # la pesamos, de esta orma obtenemos el peso de la muestra 7Ls8 C. 6alculamos el volumen de solidos 71s8 de la muestra, para esto se debe conocer previamente el peso específco relativo del suelo 7M8 D. 6olocamos una tela de malla sobre un disco perorado en el ondo del permeámetro. eguido de esto colocamos unos centímetros de arena calibrada sobre la tela de malla para evitar el cavado de fnos. N. !ejamos entrar agua destilada en el permeámetro hasta una altura de aproximadamente OPP por encima de la tela de malla. = continuaci"n colocamos toda la muestra de suelo en el permeámetro, desde una altura tal *ue evite la segregaci"n de esta. 0. 6olocamos unos centímetros más de arena calibrada sobre la muestra de suelo # la cubrimos con la tela de malla de manera similar a la *ue se coloc" en el ondo del permeámetro. /. +edimos la longitud 78 de la muestra, # el área 7=8 a partir del diámetro 7!8 *ue posee esta. 6on estos datos calculamos el volumen total de la muestra 7148 # la relaci"n de vacíos 7e8 Q. 6olocamos el permeámetro con la muestra de suelo en el recipiente con rebose superior, el cual se llena lentamente hasta el nivel de rebose R. Vna ve$ saturada la muestra la conectamos al tubo de carga, del cual medimos el área de su secci"n 7a8 S. evantamos la altura del agua en el tubo de carga por encima del nivel de descarga del permeámetro. BJ. !espués de unos minutos medimos la altura de agua en el tubo de carga, esta será nuestra altura inicial 7;B8 BB. !espués de un intervalo de tiempo conocido 7Tt8, medimos una nueva altura del agua en el tubo de carga, esta será nuestra altura de carga fnal 7;C8 BC. e calculara en gabinete 1s, 14, e #
?. RECOMENDACIONES %
Es conveniente *ue las muestras *ue se usen en las pruebas de permeabilidad sean pe*ue
57. BIBLIOGRAFIA B. K9LE, Woseph E. +anual de laboratorio de suelos en ingeniería civil. Editorial +6 MraX%;ill atino =mérica .= C. K=!9, Wuáre$ # -9!-MVE>, -ico. +ecánica de suelo, 4omo B, undamentos de la mecánica de suelos. Editorial inusa. D. K9LE, Woseph E. )ropiedades Meoísicas de los suelos. Editorial +6MraX Y ;ill atinoamérica .= Kogotá Y 6olombia BSRC. N. HM. Menaro ;umala =#bar, +ecánica de suelos .
55. ANE@OS
