Ensayo de Permeabilidad Constante
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ENSAYO DE PERMEABILIDAD A CARGA CONSTANTE
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
ENSAYO DE PERMEABILIDAD A CARGA CONSTANTE
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL Página 10
MECANICA DE SUELOS III Y CIMENTACIONES
ALUMNO:MATIAS CABRERA ISRAEL SMITH
DOCENTE:ING. RODRIGUEZ SERQUEN WILLIAM
ENSAYO DE PERMEABILIDAD A CARGA CONSTANTE
INTRODUCCION
El Ensayo Permeabilidad Constante de un suelo, consiste en determinar el
coeficiente de permeabilidad “K” en una porción dada de suelo.
Este informe muestra aspectos generales sobre el ensayo de “Permeabilidad a
carga constante”.
El ensayo de Permeabilidad es muy importante, ya que debido al gran desarrollo
que últimamente ha tenido en nuestro país la construcción de cortinas cimentadas
sobre terrenos de aluvión, es de gran importancia investigar la permeabilidad de
dichos terrenos.
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ENSAYO DE PERMEABILIDAD A CARGA CONSTANTE
INDICE
1. INTRODUCCION ……………………………………………………………...10
2. CONTENIDO
I. MARCO TEORICO………………………………………………………12
II. OBJETIVOS ……………………………………………………………...14
III. MATERIALES Y EQUIPOS …………………………………………….15
IV. PROCEDIMIENTOS …………………………………………………….17
V. CALCULOS Y RESULTADOS ………………………………………..20
VI. CONCLUSIONES ……………………………………………………….21
VII. BIBLIOGRAFIA ………………………………………………………….21
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ENSAYO DE PERMEABILIDAD A CARGA CONSTANTE
CONTENIDO
MARCO TEORICO
Permeabilidad
Es la capacidad de un material para permitir que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se dice que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable. La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende del tipo de material, de la naturaleza del fluido, de la presión del fluido y de la temperatura. La penetrabilidad suele considerarse sinónimo de permeabilidad.
Para ser permeable, un material debe ser poroso, esto es, debe contener espacios vacíos o poros que le permitan absorber fluido. No obstante, la porosidad en sí misma no es suficiente: los poros deben estar interconectados de algún modo para que el fluido disponga de caminos a través del material. Por ejemplo, la permeabilidad de los suelos se ve favorecida por la existencia de fallas, grietas, juntas u otros defectos estructurales. Cuantas más rutas existan a través del material, mayor es la permeabilidad de éste. Algunos ejemplos de roca permeable son la caliza y la arenisca, mientras que la arcilla o el basalto son impermeables.
La permeabilidad en el suelo
Otro efecto de la textura y de la estructura del suelo es su permeabilidad, es decir la propiedad del suelo de dejarse atravesar por el agua.
Esta propiedad depende principalmente de las características de la porosidad considerando que el agua circula más rápidamente a través de los macroporos que a través de los microporos. Se comprende así como la permeabilidad es mayor en los suelos arenosos que en los suelos pesados.
La permeabilidad de los suelos tiene una influencia fundamental en el estudio del drenaje y de las aplicaciones de agua de riego.
La fórmula conocida como fórmula de Darcy relaciona el volumen de agua que atraviesa una muestra de suelo, con la característica de permeabilidad del suelo y el diferencial de presión, antes y después de la muestra.
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ENSAYO DE PERMEABILIDAD A CARGA CONSTANTE
Q=K∗I∗A
Donde:
Cantidad de agua drenada a través de la muestra por unidad de tiempo, (cm3/h).
Conductividad hidráulica o coeficiente de permeabilidad. Se expresa generalmente en (cm. /h).
Gradiente piezométrico disponible (m/m).
Sección transversal por donde se filtra el agua en la muestra (cm2).
Clasificación de un suelo según se permeabilidad
1. Clasificación de los suelos según su coeficiente de permeabilidad
Grado de permeabilidad Valor de k (cm/s)Elevada Superior a 10 -1Media 10^-1 a 10^-3Baja 10^-3 a 10^-5
Muy baja 10^-5 a 10^-7Prácticamente impermeable Menor de 10^-7
Tabla Nº 01 , Grado de permeabilidad según coeficiente de permeabilidad
2. Clasificación de permeabilidad según el tipo de suelo
Tipos de Suelo Permeabilidad K (cm/seg) DrenajeGrava limpia Alto 1*10^-1 Buena
Arena limpia Media 1*10^-3 Buena
Grava arenosa Media 1*10^-3 Buena
Arena fina Bajo 1*10^-3 a 1*10^-5 Franca a pobre
Limos Bajo 1*10^-3 a 1*10^-5 Franca a pobre
Arena limo arcilloso Muy bajo 1*10^-4 a 1*10^-7 Pobre
Arcilla homogenea Muy bajo ‹ 1*10^-7 Prácticamente
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ENSAYO DE PERMEABILIDAD A CARGA CONSTANTE
imperceptible
Tabla Nº 02. Fuente A- Casagrande (mecánica de Suelos, Juárez Badillo)
Métodos Utilizados en Laboratorio
1. Permeámetro de Carga Variable (para suelos permeables y saturados).
2. Permeámetro de carga constante (para todo tipo de suelo).
En este tipo de arreglo de laboratorio, el suministro de agua se ajusta de tal
manera que la diferencia de carga entre la entrada y la salida permanece
constante durante el periodo de prueba. Después que se ha establecido un
flujo constante, el agua es recolectada en una probeta graduada durante
cierto tiempo.
Aplicando Ley de Darcy:
V=K . A . i . t ; i= hL
K=VL¿̂ ¿
A= área transversal del suelo.
L= Longitud de muestra del suelo.
H= carga hidráulica
V= volumen de agua que pasa en (t)
OBJETIVOS
Determinar el coeficiente de permeabilidad para una muestra de suelo. Determinar el coeficiente de permeabilidad sin la corrección por
temperatura de una muestra de suelo.
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Fig. 15. Permeámetro de carga Constante
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Clasificar el suelo según su permeabilidad
MATERIALES Y PROCEDIMIENTOMATERIALES:
Permeámetro de carga constante
Agua, Depósitos
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Fig. 16. Agua, demás materiales
Fig. 17. Cronometro
Fig. 16. Muestra de suelo granular (arena)
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Arena
Cronometro
Termómetro
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Fig. 18. Termómetro
Fig. 18. Llenado de permeámetro. Fig. 19. Enrazado de permeámetro.
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PROCEDIMIENTO:
1. Llenar 1/3 del permeámetro con la arena gruesa y dar 25 golpes en la
muestra desde afuera hacia adentro. Repetir este proceso con los otros 2/3
del permeámetro.
2. Colocar el filtro, el cedazo y la tapa al permeámetro. Colocar el
permeámetro sobre un depósito sobre el cual descenderá el agua.
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Fig. 20 y 21. Colocación de filtro y enseguida se coloca el permeámetro en un depósito.
Fig. 22. Saturado de muestra ensayada.
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3. Agregar agua al permeámetro hasta que la muestra se sature, en la
superficie, el cedazo se humedecerá.
4. Colocar el permeámetro con una gradiente de 0.6 y agregarle agua para
mantener un nivel constante.
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Fig. 23. Elegir gradiente a utilizar. I=0.6.
Fig. 24. Llenado de tubo de carga. Fig. 25. Controlar el tiempo para que se realice el descargue de 10ml de agua.
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5. Llenar el tubo de carga con agua y colocarlo sobre el permeámetro, a la vez
controlar el tiempo con el cronómetro y anotar los segundos por cada 10ml
de agua descargada.
6. Medir la temperatura del agua descargada con el termómetro.
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Fig. 26. Medida de la temperatura del agua. T=25ºC
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CALCULOS
K= Vt∗i∗A∗r
cm /seg
Donde:
K: coeficiente de permeabilidad
V= volumen de agua (10ml)
T= tiempo transcurrido
I= gradiente hidráulica
A= área de la sección transversal
R= factor de corrección por temperatura.
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ENSAYO DE PERMEABILIDAD A CARGA CONSTANTE
CONCLUSIONES
Gradiente i Coeficiente de Permeabilidad K(cm/seg)0.8 Kr = 2.12*10^-3
K = 3.08*10^-3
Para un gradiente de i=0.8, ya sea considerando o no la corrección por temperatura, según la Tabla Nº01, es un suelo de permeabilidad baja; además según la Tabla Nº02, es una arena fina con poca capacidad de drenaje.
Obviamente los valores que no consideran corrección por temperatura (K) son mayores respecto a los que si la consideran (Kr), pero se aclara que los valores más reales son los segundos, ya que los equipos son de fabricación Rusa, calibrados con el clima de la ciudad, una temperatura ambiente de 10ºC, en vista es necesario corregirlos por el cambio de temperatura sufrida.
BIBLIOGRAFIA
Mecánica de Suelos, Juárez Badillo
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