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ENSAYO DE PERMEABILIDAD


I. INTRODUCCION

La permeabilidad de un suelo está definida como su capacidad para permitir que el agua u

otros fluidos circulen o fluyan a través de éste. En condiciones de flujo libre, el caudal que

cruza por una tubería o un canal, está definida por la fórmula conocida (Q = V* A).Los ensayos

de permeabilidad de cabeza variable se llevan a cabo con el fin de determinar el coeficiente de

permeabilidad (K), para los suelos granulares y suelos finos. En el ensayo de permeabilidad de

cabeza variable (suelo fino), se llena un recipiente de área conocida con una altura de agua

también conocida para medir la cabeza hidráulica y así poder dejar libre el paso de agua en

la muestra de suelo de área conocido, con el fin de medir las diferencias de nivel con respecto

al tiempo a medida que el agua baja su nivel y poder conocer de esta manera el valor de la

permeabilidad.

MECANICA DE SUELOS III Y CIMENTACIONES Página 2


II. OBJETIVOS

Objetivo General:

Realizar el ensayo de permeabilidad de cabeza variable para suelos finos y con los datos obtenidos hallar el coeficiente de permeabilidad (K), siguiendo los pasos dados por el ingeniero.

Objetivos Específicos:

Encontrar el coeficiente de permeabilidad (k), para suelos finos, se debe tener en cuenta la buena interpretación de los datos para un buen cálculo de los valores a determinar.



III. MARCO TEORICO

DEFINICIÓN

Permeabilidad de un suelo es la capacidad del mismo para permitir el flujo de un fluido, líquido o gas, a través suyo. En el campo de la Geotecnia se estudia el flujo de agua.

PRINCIPIO DEL ENSAYO

Los suelos están formados por partículas minerales sólidas que dejan vacíos entre ellas. Estos vacíos están interconectados y permiten el flujo de agua a través de ellos. Esto convierte a los suelos en materiales permeables al agua. El grado de permeabilidad es determinado aplicando a una muestra saturada de suelo una diferencia de presión hidráulica. El coeficiente de permeabilidad es expresado en términos de velocidad. Este fenómeno es gobernado por las mismas leyes físicas en todos los tipos de suelos y la diferencia en el coeficiente de permeabilidad en tipos de suelos extremos es solo una cuestión de magnitud.

MARCO TEÓRICO

La permeabilidad de un suelo puede medirse en el laboratorio o en el terreno; las determinaciones de laboratorio son muchos más fáciles de hacer que las que se hacen en el terreno o también conocido como in situ. Debido a que la permeabilidad depende mucho de la estructura del suelo y debido a la dificultad de obtener muestras de suelo representativo, suelen ser necesarias las determinaciones en el terreno de la permeabilidad media. Sin embargo, las pruebas de laboratorio permiten estudiar la relación entre la permeabilidad. Entre los métodos más utilizados en el laboratorio para la determinación de la permeabilidad están:

El permeámetro de carga variable. El permeámetro de carga constante.

Como es necesaria la permeabilidad relativamente grande para obtener una buena precisión en la prueba de carga variable, este se limita a suelos permeables. Además el grado de saturación de un suelo no saturado varía durante la prueba por lo que esta solo debe utilizarse en suelos saturados. La prueba de permeabilidad con carga constante se utiliza ampliamente con todos los tipos de suelos.



Coeficientes de permeabilidad

GRADO DE PERMEABILIDAD

VALOR DE K (cm/s)

Elevada Superior a 10-1

Media 10-1 a 10-3

Baja 10-3 a 10-5

Muy baja 10-5 a 10-7

Practic. impermeable Menor de 10-7

Tabla 01.- Coeficientes de permeabilidad de suelo

PERMEABILIDAD EN CABEZA VARIABLE

En este tipo de permeámetro se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo, por diferencia de niveles en un tubo alimentador. Este permeámetro puede ser utilizado en suelos finos y gruesos variando el diámetro del tubo alimentador, pero lo más común es utilizarlo con los suelos finos poco permeables.

Al ejecutar la prueba se llena de agua el tubo vertical del permeámetro, observándose su descenso a medida que el agua atraviesa la muestra. En este caso debemos tener en cuenta:

K= V∗LH∗A∗t

i=HL

K = coeficiente de permeabilidad V = Vol. de agua recolectado a la salida L = longitud de la muestra H = diferencia de nivel A = área transversal de la muestra t = tiempo de ensayo

Esquema:

Fig.01. Esquema de ensayo en laboratorio.



IV. EQUIPO NECESARIO

Fig. 02. Muestra de suelo fino.

Fig. 03. Permeámetro de cabeza variable.

Fig. 04.-Probeta.Fig. 0.5. Termómetro.

Fig. 06. Cronómetro.



V. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

1) Ensamblado del aparato con los elementos arriba mencionados.

Fig. 7. Ensamblado de elementos en el laboratorio.

2) Preparación de la muestra: En todos los casos la muestra debe calzar perfectamente en la célula sin dejar cavidades en su perímetro. Si se desea obtener la permeabilidad vertical la muestra deberá prepararse considerando éste eje. , Si se busca la permeabilidad horizontal o paralela al sentido de los estratos se tomará el eje horizontal como guía. Se debe pesar la muestra y determinar la humedad.

Fig. 8. Preparación de la muestra en el laboratorio.



3) Llenar el equipo a utilizar con agua

Fig. 9. Llenado de equipo con agua

4) Realización del ensayo propiamente dicho: Permitir el paso del agua a través de la muestra. Cuando el caudal sea uniforme, iniciar la recolección de agua en el depósito graduado. Cronometrar el tiempo de ensayo.

Fig. 10. Paso del agua a través de la muestra



VI. CÁLCULOS Y RESULTADOS

volumen(ml) tiempo tiempo (s)

∆t (s) Q(cm3/s) A (cm2) i K

10 1m 14s 74 74 0.13514 25 0.8 0.0067567620 4m 30s 270 196 0.05102 25 0.8 0.0025510230 7m 06s 426 156 0.06410 25 0.8 0.0032051340 10m 08s 608 182 0.05495 25 0.8 0.0027472550 13m 25s 805 197 0.05076 25 0.8 0.0025380760 16m 33s 993 188 0.05319 25 0.8 0.0026595770 19m 50s 1190 197 0.05076 25 0.8 0.0025380780 22m 51s 1371 181 0.05525 25 0.8 0.0027624390 25m 54s 1554 183 0.05464 25 0.8 0.00273224

k promedio = 0.003165616 =3.1*10-3 cm/sTabla 02.- calculo y resultados para obtener un k promedio.

VII. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Tomando como referencia la siguiente tabla podemos identificar o clasificar a qué tipo de suelo corresponde el estrato analizado.

COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DE SUELOS NATURALES

TIPO DE SUELO COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

Arcilla Menor a 10-9

Arcilla arenosa 10-9 a 10-8

Limo 10-8 a 10-7

Turba 10-9 a 10-6

Arena fina 10-6 a 10-4

Arena gruesa 10-4 a 10-3

Arena gravosa 10-3 a 10-2

Grava Mayores a 10-2

Tabla 03.- Coeficientes de permeabilidad de suelos naturales

Después de calcular el promedio se deduce que corresponde a un tipo de suelo de arena gravosa, según la tabla anterior. Y se produce una permeabilidad rápida.



VIII. CONCLUSIONES

El valor de K depende de la forma, el tamaño y la distribución de sus partículas, de esto se infiere que la constante está dada en función del tamaño de los poros.

La granulometría realizada al material influye bastante, porque lo componen partículas de tamaño uniforme hace que existen más vacíos o poros por donde fluye el agua.

Con el coeficiente K de permeabilidad promedio de la muestra analizada se pudo comparar con una tabal teórica y se concluyó que el tipo de material analizado es una arena gravosa

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

https://www.academia.edu/4727189/Permeabilidad_cabeza_variablehttp://ing.unne.edu.ar/pub/Geotecnia/2k8-04-10/l5-p.pdfftp://ftp.fao.org/fi/Cdrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s09.htm


ftp://ftp.fao.org/fi/Cdrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s09.htm

http://ing.unne.edu.ar/pub/Geotecnia/2k8-04-10/l5-p.pdf

https://www.academia.edu/4727189/Permeabilidad_cabeza_variable

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