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“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
Contenido
I.
INTRODUCCION ......................................... ............................................................... ............................................. ..................................... .............. 2
II.
OBJETIVOS ............................................ .................................................................. ............................................ ........................................ .................. 3
III.
UBICACIÓN ........................................... ................................................................. ............................................ ........................................ .................. 3
IV.
MARCO TEORICO .................................................. ........................................................................ ............................................ ...................... 5
4.1.
Propiedades Físicas de los Sólidos: .......................................... ................................................................. ........................... 5
4.2.
Tamaño y Forma .................................. ........................................................ ............................................ ........................................ .................. 5
4.3.
Peso Específico ............................................... ..................................................................... ............................................ ............................. ....... 9
4.4.
...................................................................... ...................................... ................ 10 Velocidad de Caída. ................................................
4.5.
Granulometría: ............................................ .................................................................. ............................................ ............................... ......... 12
V.
MATERIALES Y PROCEDIMIENTO ....................................... ............................................................. ........................ 13 5.1.
Materiales e instrumentos para el ensayo: ........................ .............................................. ............................... ......... 13
5.2.
Materiales para ensayo: ......................................... ............................................................... .......................................... .................... 13
5.3.
Procedimiento: ............................................ .................................................................. ............................................ ............................... ......... 13
VI.
CALCULOS ............................................ .................................................................. ............................................ ...................................... ................ 19
VII.
CONCLUSIONES..................................................... ........................................................................... .......................................... .................... 22
VIII. IX.
Bibliografía .......................................... ................................................................ ............................................ ...................................... ................ 23 ANEXOS ............................................. ................................................................... ............................................ .......................................... .................... 24
HIDRAULICA FLUVIAL
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I.
INTRODUCCION
(El grupo)
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I.
INTRODUCCION
(El grupo)
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II. 2.1.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
2.2.
Determinar las propiedades Físicas de los Sólidos de los Sedimentos.
OBJETIVOS ESPECÍFICO:
Determinar la Granulometría de la muestra de sedimentos
Determinar el Diámetro nominal de la muestra.
Determinar el Peso Específico de la muestra.
Determinar el factor de forma.
III.
UBICACIÓN
LUGAR
:
Chunan Mará
BARRIO
:
Las Retamas.
DISTRITO
:
Huaraz.
PROVINCIA :
Huaraz.
DEPARTAMENTO: Ancash.
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IV.
MARCO TEORICO
4.1.Propiedades Físicas de los Sólidos: Arturo Rocha (1998); Manifiesta que: Las partículas que intervienen en el transporte sólido se pueden Clasificar en cohesivas y no cohesivas. Las primeras son las que están adheridas unas a otras, lo cual representa para el transporte una fuerza adicional que se conoce como fuerza de cohesión. Los materiales cohesivos pueden encontrarse entre las arcillas y los limos. Los materiales no cohesivos carecen de esta fuerza adicional, y para ser arrastrados sólo ofrecen la resistencia proveniente de su propio peso y de su forma. (p.89)
4.2. Tamaño y Forma Arturo Rocha (1998); manifiesta que: Existen diferentes clasificaciones para identificar a una partícula de tamaño determinado. En el Cuadro 5.1 se presenta la perteneciente a la American Geophysical Unión (A.G.U.), confeccionada en base al diámetro. El tamaño de los cantos rodados y guijarros se puede medir directamente. El de las gravas y arenas Se mide mediante mallas, y el de limos y arcillas se determina por medio de sedimentación o con microscopio. Para la determinación de la curva de distribución. Granulométrica de muestras muy pequeñas de arena se usa el tubo de acumulación visual.. (p. 90).
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CUADRO Nº 1: LA EQUIVALENCIA DE MALLAS Y ABERTURAS.
CUADRO Nº 2: Cuadro de clasificación de la partículas de acuerdo a la American Geophysical Unión
Al realizar un análisis granulométrico por tamizado se obtiene la llamada curva de distribución granulométrica de la muestra. Al dibujarla en un papel semilogarítmico aparece como la indicada en la Figura 5.3. En el estudio del transporte de sólidos existen diferentes criterios para tomar o elegir un diámetro representativo de la muestra. Así por ejemplo, es común tomar el diámetro que corresponde al 50% del porcentaje acumulado, denominándosele como d50; EINSTEIN, por ejemplo, toma el d65 y MEYER-PETER utiliza el llamado diámetro efectivo, que lo define como:
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siendo Δp un intervalo que se toma sobre el eje vertical de porcentajes y di el diámetro medio correspondiente al intervalo Δp , tal como se indica en la Figura
5.4.
FIGURA Nº 1: Grafico ilustrativo del cálculo del diámetro efectivo.
Con respecto al tamaño representativo de una partícula existen los conceptos señalados a continuación, originados en el U.S. Inter Agency Committee on Water Resources, Sub-Committee on Sedimentation. Diámetro Nominal. Es el diámetro de una esfera cuyo volumen es igual al de la partícula.
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Diámetro de Cribado. Es la abertura de malla mínima para que pase la partícula. Es el más usado por la facilidad para determinarlo. También se le llama diámetro de tamiz.
Diámetro de Sedimentación. Es el diámetro de una esfera del mismo peso específico cuya velocidad de caída terminal es igual a la de la partícula.
Diámetro de Sedimentación Normalizado ("Standard"). Es el diámetro de una esfera con peso específico relativo igual a 2,65, cuya velocidad de sedimentación terminal es igual a la de la partícula, cayendo ambas en una extensión infinita de agua destilada en reposo a 24 oC. Diámetro de Sedimentación Normalizado ("Standard"). Es el diámetro de una esfera con peso específico relativo igual a 2,65, cuya velocidad de sedimentación terminal es igual a la de la partícula, cayendo ambas en una extensión infinita de agua destilada en reposo a 24 oC. Coeficiente de Uniformidad . Cuando obtenemos muestras del material sólido constituyente de un lecho fluvial, o del material en suspensión, y realizamos el respectivo análisis granulométrico, vemos con toda claridad el grado de uniformidad del material sólido.
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En general en la Naturaleza no hay materiales uniformes. Hay dispersión de diámetros. Un criterio que es importante, y que se obtiene de la curva granulométrica, es el coeficiente de uniformidad que puede definirse como la relación d 60/d 10, siendo d 60 y d 10 los diámetros correspondientes al 60 y al 10% del material acumulado que pasa. Un valor próximo a 1 indica un alto grado de uniformidad. Hay, sin embargo, varios otros criterios para definir el grado de uniformidad de una muestra de sólidos. La curva de distribución granulométrica no es constante para un río. Varía a lo largo del tiempo en función de las mismas variables que determinan la intensidad del gasto sólido. Con el fin de hacer referencia a la forma de la partícula existe el llamado factor de forma de COREY, definido como:
Siendo: a la mayor longitud de la partícula, b la siguiente y c la menor, medidas a lo largo de tres ejes mutuamente perpendiculares. a>b>c
Un valor frecuente para el factor de forma de la arena es 0,7. El concepto de factor de forma resulta ser más útil que los de esfericidad y redondez, que se usan algunas veces.
4.3. Peso Específico Arturo Rocha (1998); manifiesta que: Cada partícula sólida tiene su propia densidad ρs y su propio peso específico ɤs, que dependen de la composición mineralógica del material sólido originado en la erosión de la cuenca. Es muy frecuente la presencia de materiales cuarzosos, cuyo peso específico es de 2,65 tn/m3. En investigaciones en modelo hidráulico se usa materiales artificiales, cuyo peso específico es menor que el de las partículas naturales. Se denomina Peso Específico Relativo γs/γ a la relación entre el peso específico de los sedimentos y el peso específico del agua. Para el cuarzo su valor es 2,65.
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Se denomina Peso específico del material sólido sumergido a la expresión γs-γ . Se denomina Peso Específico Relativo del material sólido sumergido a la relación (p.98). ∆= ( )/γ
Para el cuarzo su valor sería 1.65. El Peso Específico del agua cargaría de sedimentos es: c es la concentración (en peso, en forma de fracción) del material sólido en suspensión.
4.4. Velocidad de Caída Arturo Rocha(1998); manifiesta que: Se denomina velocidad de caída a la velocidad con la que cae una partícula sólida (sedimento) en una masa fluida ilimitada y en reposo. La velocidad de caída es un parámetro descriptivo de primera importancia en el estudio de la interacción flujo-sedimento. (pág. 98). Arturo Rocha (1998); manifiesta que: En principio, la velocidad de caída w t varía con el tiempo. Al iniciarse la caída de una partícula su movimiento es acelerado. Si se tiene una partícula de una determinada forma cayendo en un fluido, su velocidad dependerá tanto de propiedades del fluido como de propiedades de la partícula, así como de la aceleración de la gravedad g . Las propiedades determinantes son: viscosidad μ y densidad ρ del fluido, tamaño d y densidad s de la partícula. Mediante sencillas transformaciones se llega a que la velocidad de caída de una partícula (de una forma dada) puede expresarse así:
C D es un coeficiente adimensional, de arrastre o de "drag" , que depende
de la forma y de la orientación de la partícula, así como de un Número de Reynolds (Reynolds-Partícula) conformado por la velocidad de caída y el diámetro de la partícula. A es el área de la partícula proyectada en la dirección del flujo. "Drag" es una inglesa que significa arrastrar, tirar, arrastrar por el suelo. De ella derivan palabras en castellano como draga, dragar. El Número de Reynolds-Partícula tiene la siguiente expresión:
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El coeficiente C D (drag), al que se llama coeficiente de arrastre, se determina, en general, experimentalmente. C D depende tanto del Número de ReynoldsPartícula, como de la forma de la partícula.
STOKES fue el primero en determinar analíticamente, en 1861, el coeficiente de arrastre de una esfera. Ha habido numerosas determinaciones del coeficiente C D . Puede mencionarse los estudios experimentales de SCHILLER -SCHMIEDEL, LIEBSTER , ALLEN, WISELSBERGER , ARNOLD y otros. Ellos trabajaron con diferentes materiales (parafina, ámbar, acero, bronce, plomo, oro, plata, etc.) y varios fluidos (agua, aceite, aire, etc.). En la Figura 5.5 aparece una curva que vincula, como resultado de las mediciones antes señaladas, el valor del coeficiente de arrastre C D con el Número de Reynolds, para partículas esféricas aisladas cayendo en un fluido infinito. Se observa que hay una parte de la curva (que es una recta en el dibujo logarítmico para la cual puede establecerse que =
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ecuación que es válida para Re < 0,2, aunque en la práctica se lleva su validez hasta Re = 1. Se observa asimismo que a partir de Re= 1 000, el coeficiente C D se hace prácticamente constante e igual a 0,4 (hasta Re = 2,5x105). Para valores del Número de Reynolds mayores, el coeficiente C D disminuye. La variación de C D con Re tiene que interpretarse en función del sistema de líneas de corriente alrededor del objeto en estudio (una partícula esférica, por ejemplo). Para Re < 1 hay un patrón de flujo bien definido (laminar). No hay separación. Es importante la fricción del contorno. Para Re > 1 aparecen los vórtices de KARMAN. Para valores de Re > 103, pero menores que 2,5x10 5, C D es independiente del Número de Reynolds (turbulencia plenamente
desarrollada). Si reemplazamos la ecuación 5.13 en la ecuación 5.10 se
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Obtiene: 1
W²=18 g d
(−)
Sustituyendo el Número de Reynolds se llega a o a su expresión equivalente
que es la conocida ley de STOKES. Está ley sólo es aplicable para el cálculo de la velocidad de caída de partículas esféricas, cuyo Número de ReynoldsPartícula sea menor que o igual a 1.
4.5. Granulometría: Castillo,(s.f); manifiesta: La granulometría de la base de agregados se define como la distribución del tamaño de sus partículas. Esta granulometría se determina haciendo pasar una muestra representativa de agregados por una serie de tamices ordenados, por abertura, de mayor a menor.
4.5.1. Tamaño Nominal Máximo: Es el que corresponde al menor tamiz de la serie que produce el primer retenido.
4.5.2. Tamaño Máximo: Es el definido por el que corresponde al menor tamiz por el que pasa toda la muestra de agregado grueso.
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V.
MATERIALES Y PROCEDIMIENTO
5.1.Materiales e instrumentos para el ensayo: -
Una lampa.
-
Una bolsa para recoger la muestra.
-
Una Regla para medir la Profundidad de excavación (aprox. 30 cm).
-
Tamiz Nº (Nº tamiz:3,2½,2,1½,1,3/4, ½,3/8,4,8,16,30,50,100,200)
- Vernier - Probeta -
Balanza graduada
5.2.Materiales para ensayo: -
Muestra de sedimento de 6.508 kg.
5.3.Procedimiento: 5.3.1. PROCEDIMIENTO DE TOMA DE MUESTRA DEL SEDIMENTO: 1. Reconocimiento del lugar.
Fotografía Nº 1: En la fotografía se muestra el lugar se extrajo la muestra del lugar: “Chunan Mará” Barrio las
Retamas Río Seco, Provincia Huaraz, Departamento de Ancash.
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2. Excavación aprox. de 30 cm para la extracción de la muestra.
Fotografía Nº 2: Excavación de la muestra hasta alcanzar aprox. 30 cm.
3. Toma de medida de la profundidad del pozo excavado.
Fotografía Nº 3: En la Fotografía se muestra la profundidad para iniciar la extracción de la muestra.
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4. Se realiza la extracción de toda la muestra después de haber escarbado los 30 cm, y se recoge todo la muestra un peso representativo tal como se encontró el pozo. (aprox. 7 kg.)
Fotografía Nº 4:En la fotografía se muestra la extracción de la muestra después de haber escarbado los 30 cm de profundidad.
5. Una vez obtenida la muestra se lleva al laboratorio para los ensayos de granulometría, factor de forma entre otros ensayos más.
Fotografía Nº 5: En la fotografía se muestra el trabajo culminado de la extracción de la muestra.
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5.3.2. PROCEDIMIENTO DEL LABORATORIO: 1. Se bacea la muestra en un recipiente para llevar al horno.
Fotografía Nº 6: En las fotografías se muestra el buceado de la muestra en un recipiente para llevar al horno 24 horas.
2. Llevamos a pesar la muestra donde nos da 6.508 Kg.
Fotografía Nº 7: En la fotografía se muestra el peso total de la muestra (6.998 Kg) + recipiente (490 g).
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3. Se inicia con la granulometría ordenado los tamices de manera la siguiente manera: (Nº tamiz:3,2½,2,1½,1,3/4, ½,3/8,4,8,16,30,50,100,200)
Fotografía Nº 8: En la fotografía se muestra el inicio del tamizado.
4. Empezamos a pesar la muestra de los tamices Nº 3,2½,2,1½,1,3/4, ½,3/8,4,8,16,30,50,100,200. Respectivamente.
Fotografía Nº 9: En la fotografía se muestra la granulometría y el peso de la muestra.
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Fotografía Nº 10: En el tamiz Nº 2, no quedo ninguna muestra, pero en el tamiz 1 ½ se observa la muestra además se realiza el peso respectivo.
Fotografía Nº 11: En la Fotografía se muestra el proceso de tamizado.
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VI.
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CALCULOS
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VII.
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CONCLUSIONES
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VIII.
Bibliografía
Arturo Rocha, F. (1998). INTRODUCCIÓN A LA HIDRAÚLICA FLUVIAL (PRIMERA ed.). Lima. Castillo, F. A. (s.f.). Tecnología del Concreto. Lima, Perú: San Marcos.
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IX.
ANEXOS
Fotografía Nº 12: En las fotografías se muestra el trabajo de Tamizado correspondiente.
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Fotografía Nº 13: En las fotografías se muestran la selección de la muestra de cada tamizado.
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Fotografía Nº 14: En la fotografía se muestra el trabajo final del tamizado, donde se encuentra seleccionado cada muestra por el tamaño del Tamiz.
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Fotografía Nº 16: En las fotografías se observa que se está sumergiendo una muestra en la probeta para determinar el volumen sumergido.
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