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Introducción
La permeabilidad constituye una de las propiedades más importantes, que modifican el comportamiento del suelo, de allí su estudio. La permeabilidad es la mayor o menor facilidad con que el agua atraviesa el suelo Depende de varios factores, como : la relación de vacíos , es decir el tamaño de los poros y su forma de la partículas, todo esto está en función de la granulometría. Es necesario estudiar el flujo de un fluido en medios porosos , y este estudio se estableció mediante la LEY DE DARCY , encontrando una ley donde para un flujo laminar se produce velocidades pequeñas y suelos de partículas de tamaño de grava y menores en donde se puede determinar la siguiente ecuación : dv Q = ----- = KAi donde : K = coeficiente de permeabilidad. Dt A= área de la sección transversal. I = gradiente hidráulico. La constante K es llamado coeficiente de permeabilidad, es una medida directa y completa de la permeabilidad del suelo y se lo define como la velocidad del flujo, cuando el gradiente hidráulico es unitario. V = ki En el intervalo en que se aplica la ley de Darcy, la velocidad es directamente proporcional al gradiente hidráulico y el flujo es laminar. Como vemos la permeabilidad es una propiedad mecánica de los suelos. Existe varios métodos para llegar a la determinación de esta constante de proporcionalidad y son los más utilizados los siguientes : Método directo y método indirecto. En esta práctica vamos a utilizar el método directo (en laboratorio)
- Permeámetro de carga constante
Objetivos
OBJETIVOS GENERALES
Aprender los procedimientos experimentales para calcular el coeficiente de
permeabilidad del suelo utilizando permeámetros de carga constante y de
carga variable.
Poder determinar el coeficiente de permeabilidad con su debida corrección (k 20 ) OBJETIVOS ESPECIFICOS
Analizar e interpretar los resultados obtenidos en la práctica.
Determinar la permeabilidad de un suelo fino. Determinar la permeabilidad de un suelo grueso.
Equipo, Herramienta y Material
Equipo Permeámetro de carga constante Permeámetro de carga variable Dispositivo de abastecimiento de agua Material Muestra de suelo fino y suelo grueso (arena limosa y arena limpia) respectivamente Herramienta
Termómetro con apreciación de 0.1ºC
Probeta graduada con una capacidad de 100ml
Regla métrica graduada con apreciación 1mm
Calibrador con apreciación 0.01mm
Balanza de precisión con apreciación de 1 gramo
Balanza de precisión con apreciación de 0.1 gramo
Martillo de compactación próctor estándar
Procedimiento
- Una vez llenado la capacidad en volumen del permeámetro, determinar el peso del conjunto y por diferencia , determinamos el peso total del suelo que se colocó en el permeámetro.
- Determinamos la longitud de la muestra del suelo a ensayarse.
- La alimentación del agua se la da con un tubo fino (capilar) , nivel aguas arriba formándose un menisco.
- El flujo ya establecido hay una cadena de moléculas que empujan por la alimentación, si se suspende la alimentación se tiene una carga hidráulica para intervalos de 5 a 10 cm, según sea el caso en un cierto tiempo, determinamos la cantidad de agua que atraviesa a la muestra.
- Determinamos y registramos los valores de h1 y h2 , así como el tiempo transcurrido para que el nivel de agua pase de una altura a otra.
- Repetimos el procedimiento unas cinco veces manteniendo su flujo laminar , variando sus alturas.
- Determinamos y registramos la temperatura a la cual se encuentra el agua en el recipiente durante el ensayo.
Codificación de datos y resultados
Calculos Tipicos
Cálculo del coeficiente de Permeabilidad : Permeámetro de carga constante (Salinas- PLaya) :
K =
VL
A H t
A= (d^2 )/4 = (6.27^2 )/4 = 30.88 cm V =AL= 30.88* 13.70 = 423,06 cm
K =
=1,76x10^2
Donde V = 87 cm3(no es constante) L = 13.70 cm A = 30.89 cm H = 17.7 cm t = 25.64 seg. Permeámetro de carga variable (Vela Cruz-Cotacocha)
K =
ln (
h 1
h 2 )
aL
A t
Donde: a = 0.196 cm L= 17.80 cm
CONCLUSIONES:
El coeficiente de permeabilidad es una medida directa y completa de la permeabilidad del suelo, muchos la definen de la siguiente manera , este coeficiente de permeabilidad : como velocidad de flujo , cuando el gradiente hidráulico es unitario. La permeabilidad no es más que la mayor o menor facilidad con que el agua atraviesa la sección del suelo. La permeabilidad depende principalmente de la granulometría de un suelo. La magnitud del coeficiente de permeabilidad depende de la viscosidad del líquido, tamaño, área y forma de los conductores en la cual fluye el agua. La permeabilidad es una propiedad mecánica del suelo. Reportando siempre K20 = K , y la temperatura específica para el respectivo diseño que realicemos, son puntos importantes que no debemos olvidar. El permeámetro de carga constante se usa para suelos permeables suelos gruesos como: arena y gravas limpias El permeámetro de carga variable se usa para suelos menos permeables , suelos gruesos como : gravas, arenas limosas, arenas arcillosas y hasta limos UTILIDAD DE LA PRACTICA: Conociendo los valores del coeficiente de permeabilidad y su respectiva temperatura, nos proporciona una valiosa información , todos estos factores y su buena interpretación se puede basar el diseño de presas, diques, filtros, etc., en la vida profesional es muy importante , a razón por la cual se dará un tratamiento especial a estos cálculos. RECOMENDACIONES: La permeabilidad no depende de la cantidad de poros de la muestra de suelo que tengamos, si no de su granulometría. Para efectuar estos ensayos las muestras deben estar saturadas. Estos procedimientos no deben hacerse con muestras de arcillas.
Medir en cada intervalo su respectiva temperatura porque la viscosidad es una función de esta. Se recomienda realizar ensayos con otros tipos de suelos para fines de interpretación.
Bibliografía:
GUÍA ACADÉMICA DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS 1,
paginas 86-96 de 203 Juárez Badillo, Mecánica de Suelos, Tomo I, Fundamentos de la Mecánica de Suelos, México, Editorial Limusa, PAG: 150-155 de 642
