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INTRODUCCION

La permeabilidad constituye una de las propiedades más importantes, que modifican el

comportamiento del suelo, de allí su estudio.

La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo

atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma 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 de tres factores básicos:

la porosidad del material;

la densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura;

la presión a que está sometido el fluido.

Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos

o poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar

interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a través del material.

Por otro lado, hay que hablar de una "permeabilidad intrínseca" (también llamada

"coeficiente de permeabilidad"); como constante ligada a las características propias o

internas del terreno. Y de una "permeablidad real" o de Darcy, como función de la

permeabilidad intrínseca más las de las características del fluido.

De la mencionada ley de Darcy se deriva también una fórmula que relaciona el volumen

de agua que atraviesa una muestra con su permeabilidad teniendo en cuenta el

diferencial de presión:

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)

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 Sección transversal por donde se filtra el agua en la muestra (cm2).

Cuando se mide la filtración tanto en el campo como en laboratorio, al inicio de la

prueba los valores son mayores y progresivamente se estabilizan en los valores finales

que son los que interesan para caracterizar un suelo desde este punto de vista. La

velocidad final de infiltración se denomina Vf.

Para la medición de la velocidad final de infiltración, en el campo, sobre el suelo

inalterado, se utiliza el infiltrómetro de doble cilindro.

Los valores finales de infiltración (Vf) para los diversos suelos se presentan en la tabla

siguiente.

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 constante1

OBJETIVOS

1 http://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad

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OBJETIVOS GENERALES

Determinar el coeficiente de permeabilidad con su corrección (k20)

Aprender los procedimientos experimentales para calcular el coeficiente de

permeabilidad del suelo utilizando permeámetros de carga constante y de

carga variable.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar la permeabilidad de un suelo fino.

Determinar la permeabilidad de un suelo grueso.

Analizar e interpretar los resultados obtenidos de la práctica realizada.

EQUIPO

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

Permeámetro de carga constante

Permeámetro de carga variable

Dispositivo de abastecimiento de agua

Material

Muestras de suelo fino y suelo grueso respectivamente.

PROCEDIMIENTO

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IDENTIFICACIÓN Y DESCRIPCION

1. Describir e identificar cada una de las muestras por analizar.

Permeámetro de carga constante:

1. Una vez instalado el aparato se lo provee de una carga constante de agua al

recipiente con escape de modo que sigue se tenga u nivel constante de agua.

2. Determinamos y registramos el diámetro interior y la sección transversal del

permeámetro.

3. Colocamos la muestra de suelo en el permeámetro.

4. Determinamos y registramos la muestra L en el interior de la muestra de suelo

en la que se conoce los valores de la carga hidráulica.

5. Conectamos el recipiente con la muestra de suelo saturado mediante una

manguera a la entrada de agua del permeámetro en su parte inferior.

6. Se lo provee de una carga constante de agua al recipiente con escape de modo

que sigue se tenga u nivel constante de agua, hasta que el permeámetro se

escurra por la manguera, produciéndose el desagüe del mismo.

7. Al igual que el caso anterior, se tomaron los tiempos de vaciado del recipiente

para ciertos volúmenes en la probeta graduada, además de tomar las mediciones

necesarias para los correspondientes cálculos.

8. Determinamos y registramos la temperatura a la cual se encuentra el agua en el

recipiente durante el ensayo.

Permeámetro de carga variable:

Se experimenta con un aparato adaptado, el cual no especifica de acuerdo a las

normas, el procedimiento para su operación fue la siguiente:

1. Determinar y registrar el diámetro interior y la sección transversal del

permeámetro.

2. Colocar la muestra de suelo en el permeámetro

3. 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.

4. Determinamos la longitud de la muestra del suelo a ensayarse.

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5. La alimentación del agua se la da con un tubo fino (capilar) , nivel aguas arriba

formándose un menisco.

6. 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.

7. 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.

8. Repetimos el procedimiento unas cinco veces manteniendo su flujo laminar,

variando sus alturas.

9. Determinamos y registramos la temperatura a la cual se encuentra el agua en el

recipiente durante el ensayo.

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CÁLCULOS TÍPICOS

Permeámetro de carga constante

Proyecto: Salinas

Obra: Playa

Localización: Salinas – Sta Elena

Perf: 01 Prof de: 0.00 a: 0.10

Muestra: 01 fecha: 18-12-2013

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K= VLA H t

A= (*d*2)/4 = (*6.202)/4 = 30.19 cm2

V =A*L= 30.19* 12 = 362.28 cm3

K= 31∗1230.19∗19.7∗17.22

=1,76x102

Donde

V = 87 cm3(no es constante)

L = 13.70 cm

A = 30.89 cm2

H = 17.7 cm

t = 25.64 seg.

Permeámetro de carga variable

Proyecto: Salinas

Obra: Playa

Localización: Salinas – Sta Elena

Perf: 01 Prof de: 0.00 a: 0.10

Muestra: 01 fecha: 18-12-2013

Proyecto: Estadio Carcelén

Obra: Cimentacion

Localización: Carcelén - Quito

Perf: 01 Prof de: 0.50 a: 1.00

Muestra: 01 fecha: 18-12-2013

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K=ln( h1h2 )aLA t

Donde:

a = 0.196 cm2

L= 17.80 cm

A = 181,46 cm2

h1 = 140 cm

h2 = 130cm

K=ln(140

130 )0.196∗17.80

181,46∗60,5=2,36

x10-5

Corrección por temperatura: (con carga variable)

Kt 20 T---- = ----- K20 = ----------- Kt K20 T 20

K20 = (1.02 * 2.36) = 2,41 x10^-5 cm/seg

CONCLUSIONES:

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El coeficiente de permeabilidad es una medida directa y completa de la permeabilidad del suelo, se lo conoce 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 o mezclas con arena limpia la misma que obtuvimos K = 0.036 cm/s

El permeámetro de carga variable se usa para suelos menos permeables, suelos gruesos como: gravas, arenas limosas, arenas arcillosas y hasta limos, en nuestro caso obtuvimos una K = 1^-5cm/s.

UTILIDAD DE LA PRÁCTICA:

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.

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:

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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

http://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad

http://es.scribd.com/doc/113356513/Determinacion-permeabilidad-suelos