determinacion del coeficiente de permeabilidad

8/17/2019 Determinacion Del Coeficiente de Permeabilidad

1/17

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

Facultad de Ingeniería Agrícola

Mecánica de Suelos

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD - 1

I. INTRODUCCION

Hoy en día las pruebas de permeabilidad tienen diversas

aplicaciones, un efecto decisivo sobre el costo y las condiciones

que se pueden encontrar en muchos procedimientos

constructivos, como por ejemplo, excavaciones a cielo abierto en

arena bajo agua o la velocidad de consolidación de un estrato de

arcilla bajo el peso de un terraplén

!n el laboratorio, la prueba se aplica por medio de perme"metros

y se puede reali#ar a carga constante o carga variable, seg$n el

tipo de suelo y muestra a la cual se le quiera reali#ar dicha

prueba !n este caso, la prueba se reali#a con el método de la

carga constante seg$n la norma %&'( ) *++, lo que se busca es

determinar el coeciente de permeabilidad del suelo .a ra#ón por

la cual se hace esto necesario es para conocer el grado de

permeabilidad que presenta el suelo !sto hace posible determinar

entre otras cosas, la capacidad de retención de aguas en presas,

la capacidad de las bombas para rebajar el nivel fre"tico en una

excavación o para determinar la velocidad de asentamiento de

una estructura al escurrir el agua a través del suelo


2/17



Mecánica de Suelos

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD - *

II. OBJETIVOS

. !ENERAL

/btener el coeciente de permeabilidad de una muestra de

suelo con el método de carga constante

". ESPEC#FICOS

)eterminar el coeciente de permeabilidad normali#ado a

10 2 %prender a usar el equipo ruso para medición de

permeabilidad


3/17



Mecánica de Suelos

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD -

III. MARCO TEORICO

$. PERMEABILIDAD

&eg$n 3uare# 4adillo 516708 la permeabilidad es la capacidad de un

material para que un 9uido lo atraviese sin alterar su estructura interna

&e arma que un material es permeable si deja pasar a través de él una

cantidad apreciable de 9uido en un tiempo dado, e impermeable si la

cantidad de 9uido es despreciable

.a velocidad con la que el 9uido atraviesa el material depende de tres

factores b"sicos:

o .a porosidad del materialo .a densidad del 9uido considerado, afectada por su temperaturao .a presión a que est" sometido el 9uido

$." COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

!l coeciente de permeabilidad 5;8 es les, 1670, p 6?8 &e pueden

determinar por medio de dos métodos generales de laboratorio

llamados método de la carga constante y el método de la carga

variable

)ichos métodos est"n basados en el uso de la le% de Da&c%, con las

condiciones de un 9ujo laminar 2on el método de la cabe#a constante,

el coeciente de permeabilidad se calcula con la siguiente ecuación:

k = QL

Ath

)onde:


4/17



Mecánica de Suelos

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD - +

@, es el volumen de agua recolectadoA ., distancia entre manómetrosA %, es el "rea de la sección transversal en el espécimenA t, es el tiempo de la descargaA h, es la cabe#a hidr"ulica total

&eg$n 4o>les 516708 ninguno de los dos ensayos permite obtener

valores de coeciente de permeabilidad de un suelo demasiado

conables .as principales ra#ones de esto son:

!l suelo que se utili#a en el aparato de permeabilidad nunca

es igual al suelo que se tiene en el terreno B siempre est"

algo alterado .a orientación in situ de los estratos respecto al 9ujo de

agua es probablemente diferente en el laboratorio .as condiciones de frontera son diferentes en el laboratorio

.as paredes del molde de permeabilidad mejoran los

caminos del 9ujo con respecto a los caminos naturales en el

terreno .a cabe#a hidr"ulica h puede ser diferente 5a menudo

mucho mayor8 en el laboratorio, lo cual causa un lavado del

material no hacia las fronteras con una posible reducción

en el valor de ; !l efecto del aire atrapado en la muestra de laboratorio es

grande a$n para pequeCas burbujas de aire debido al

tamaCo tan pequeCo de la muestra

$.$ !RADIENTE 'IDR(ULICO

.a circulación del agua dentro de un medio poroso se la describe a

través de líneas de ltración &e denomina línea de ltración a la curva

descrita por el escurrimiento a través de un material permeable !l agua

que circula en el suelo sigue trayectorias que se desvían err"ticamente

de dichas líneas, pero muy poco 2uando las líneas de ltración son

rectas y paralelas se dice que la ltración es lineal


5/17



Mecánica de Suelos

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD - D

$.) LE* DE DARC*

!l 9ujo de agua a través de medios porosos est" gobernado por una leydescubierta experimentalmente por )arcy en 17DE, quien investigó las

características del 9ujo de agua a través de ltros de material térreo

Ftili#ando determinados dispositivos de diseCo, )arcy encontró que

para velocidades sucientemente pequeCas el gasto o caudal @ es:

)onde:

• @ : 2audal o gasto Gcm segI

• JK : variación del volumen en un diferencial de tiempo

• Jt : diferencial de tiempo

• ; : coeciente de permeabilidad GcmsegI

• i : gradiente hidr"ulico GadimensionalI

• % : sección transversal del ltro Gcm*I

&i se considera la ecuación de la continuidad

+ , V. A

)onde:

• @ : caudal o gasto Gcm segI

•

K : velocidad GcmsegI• % : "rea transversal Gcm*I

!s posible relacionarlos de forma tal que

- , . i

!xpresión conocida como la Le% de Da&c%.


6/17



Mecánica de Suelos

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD - E

IV. MATERIALES E INSTRUMENTOS

o Lerme"metro 5 tipo MN-008o 'ermómetroo %gua destiladao )epósitoso (uestra de suelo 5arena8o 2ucharóno Lisón

APLICACI/N * DESCRIPCI/N DEL PERMEAMETRO USADO0

'ipo MN-00 instrumento 5Oig 18 est" diseCado para la estimación del

coeciente de permeabilidad de los suelos arenosos con estructura

perturbada e imperturbada en gradientes de presión alterna de 0 a 1

Fi1. . 23455Pe&6eá6e7&o

8a&a suelos


7/17



Mecánica de Suelos

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD - ?

!l instrumento consta de un tubo de ltro y un dispositivo telescópico

de tornillo especial, que permite la saturación del suelo y la

regulación de la presión del agua !l tubo del ltro consiste en un

cilindro de metal principal con el borde alado 5D8, un fondo 5E8 que

se coloca en la parte inferior del cilindro y una malla 5?8 insertado en

la parte inferior de latón !n la parte superior del cilindro un

acoplamiento 5*8 con latón neto 58 y se ja la vasija de vidrio 518 %

un costado de la nave se tra#a una escala

!l dispositivo telescópico consta de una copa exterior 578 y una copainterior 5+8 &e tra#an los puntos gradiente de presión de 0 a 1 en el

caso de la 2opa del interior 5+8 Kalor de cada punto es de 0,0* mm

!l dispositivo telescópico en marcha posición est" cubierta con una

tapa 5Oig *8

Fi1. ".Dis8osi7i-o7elesc98icocuando se


8/17



Mecánica de Suelos


V. PROCEDIMIENTO

%ntes de la operación, quitar la tapa y extraer el tubo de ltro 'omeel acoplamiento 5*8 5véase Oig 18 con el latón neto 58 y medición

nave del tubo de ltro 518

2uando los suelos arenosos de estructura disturbada de prueba se

recomienda para determinar el coeciente de permeabilidad dos

veces: con el suelo suelto y de m"xima 2onstitución densa Lara esto

se llena el cilindro met"lico con el suelo hasta la altura necesaria: en

el primer caso - vertiendo y en el segundo caso - por capas 1-* cm de

espesor con lu# que pegaba !n ambos casos se dene peso unitario

del suelo

(ientras opera con nas arenas granulares, una capa del

almacenador intermediario de 0*D-0D fracción mm arena en una

altura de *- mm se vierte sobre la parte inferior del tubo

2uando estimar el coeciente de permeabilidad del suelo con

estructura imperturbada toma el fondo 5E8 con la malla 5?8 del

cilindro 5D8 y presiona el $ltimo en posición vertical en el suelo

)espués de que el cilindro est" lleno, vierta agua en los vasos

5copas8 7 y + .evante la 2opa 578 por rotación hasta la marca

gradiente de presión igual a 1 .ugar el tubo del ltro con el suelo

bajo prueba en la parte inferior del vaso 5+8 y sosteniendo la 2opa 5+8

con la mano i#quierda y girando simult"neamente la 2opa 578 "pice

la mano derecha, hunden lentamente el tubo con el suelo en agua

hasta el momento de aparición de humedad en el extremo superior

del cilindro, lo que se ju#ga sobre color cambiante de la tierra

2oloque el latón neto 58 en el suelo, poner el acoplamiento * en el

tubo y el fregadero el ltro del tubo en la posición m"s baja girando

la 2opa 7


9/17



Mecánica de Suelos


.lene el recipiente 518 con agua, tras haber comprobado la

temperatura previamente 'apar la abertura del recipiente con la

mano, volcar el recipiente r"pidamente e introducirlos en el tubo

ltro de acoplamiento para que la boca colinde con el latón neto !n

esa posición el recipiente e medición autom"ticamente mantiene el

nivel de agua constante de 1-* mm de altura sobre el suelo 2uando

este nivel disminuye debido a la ltración de agua a través del suelo,

penetra en una burbuja de aire en el recipiente de medición 2omo

resultado, la cantidad correspondiente de agua vierte fuera del

recipiente de medición !sto asegura la constancia de gradiente de

presión

&i las burbujas de aire que penetran en el recipiente de medición son

grandes, esto testica que la boca de vaso est" a una distancia

signicativa de la supercie del suelo !n este caso se hunde el

recipiente 1-* mm m"s profundo, para levantar incluso de pequeCas

burbujas de aire en él .uego ajuste la copa a 0,E marca gradiente yse vierta un poco de agua 5hasta que aparece en la copa 578

ranuras8

(arcar el nivel del agua en el recipiente de medida por la escala,

observe el tiempo por un cronómetro y cuando un cierto transcurre el

tiempo 5D-100 seg para suelos granulares medioA *D0-D00 seg para

suelos arcillosos8, marca el segundo nivel del agua en el recipiente

de medición 518 %l hacerlo, es posible denir el gasto de agua @, que

se ltró a través del suelo durante el tiempo t

Lara obtener el valor medio del coeciente de permeabilidad, repetir

las observaciones de los gastos de agua en varias posiciones de nivel

de agua en el recipiente de medición


10/17



Mecánica de Suelos


!l cilindro con el suelo se hunden en la posición m"s baja, despegar

el recipiente de medición, llenarlo con agua y lo inserte otra ve# en el

acoplamiento 5*8

%juste el perme"metro para 07 de gradiente de presión y, por el

método descrito anteriormente, calcular el coeciente de

permeabilidad para cualquier gradiente de presión

2uando la pendiente es igual a 1, el dispositivo telescópico no puede

utili#arse !n este caso el tubo ltrante se coloca sobre cualquier

supercie plana

Lartiendo de los datos de prueba educada, el coeciente de

permeabilidad se calcula mediante la fórmula:

k 10=

864Q

tFIr

m

24 hrs

)onde: k 10 B 2oeciente de permeabilidad en t o=¿ 10 P2A

Q B 2onsumo de agua, ml A

F B &ección cilindro, cm2

A

T B 'iempo, seg A

I B Qradiente de presiónA

r B 2orrección por temperatura 0.7+0.03 t ° A

t ° B 'emperatura del agua que ltra, P2A


11/17



Mecánica de Suelos


864 B Oactor de conversión 5 cm/sec a m/24h rs 8

'odos los datos digitales obtenidos durante el c"lculo del coeciente de

permeabilidad son grabadora en una forma correspondiente 5%péndice

18, o en un registro especial Lara la facilitación del c"lculo de una tabla

de datos puede ser compilada para un consumo constante del agua de

la botella con una cierta "rea de la sección a varias temperaturas o

gradientes 5apéndice *8 !n este caso se calcula el coeciente de

permeabilidad en @ R 10 cm y O R *D cm* en un rango de temperatura

de 10 a 0 P 2

Lara encontrar el coeciente de permeabilidad ;10 de la tabla, es

necesarioA

1 (arcar la temperatura del agua que se vierte en el recipiente de

mediciónA* )enir el tiempo durante el cual 10 ml de agua ltre a través del

sueloA !stimar el valor de ;10 en la tabla que corresponde con el

gradiente de presión usado y marcado de temperatura del aguaA+ )ividir el valor obtenido por el tiempo ltrando

Lara obtener el coeciente de permeabilidad por medio del apéndice *

usar la fórmula: k 10=k 1

t

VI. RESULTADOS

CALCULO CON LOS DATOS OBTENIDOS ENLABORATORIO


12/17



Mecánica de Suelos


TIE

MPO ,

5:; s TIEMPO " , "$": s

t1 R 10E?10 R 10E? t* R

**E10 R **E

• '!(L!S%'FS% R *+P2

• O R *D cm*

• @ R 10 ml

PRIMER CASO0 CON !RADIENTE 5.<

Ve&i=cando el K 1

K 1=

864Q

( F I r) K

1=

864Q

F I (0.7+0.03 t ° )

1&adien7e

5.<

1&adien7e

5.:6l 7ie68o >s?5 @ )5

"5 $< )

$5 ;


13/17



Mecánica de Suelos


K 1=

864 (10)25 x0.8 x (0.7+0.03 (23))

K 1=310.79

Calculando el K 10

K 10=

864Q

t 1( F I r) K

10=

K 1

t 1

K 10=310.79

106.7 K 10=2.91

SE!UNDO CASO0 CON !RADIENTE 5.:

Ve&i=cando el K 1

K 1=

864Q

( F I r) K

1=

864Q

F I (0.7+0.03 t ° )

K 1=

864 (10)25 x0.6 x (0.7+0.03(23))

K 1=414.38

Calculando el K 10

K 10=

864Q

t 2( F I r) K

10=

K 1

t 2

K 10=

414.38

232.6 K

10=1.78


14/17


15/17



Mecánica de Suelos


>>>fceiaunreduarL

ermeabilidadU*0enU*0&uelospdf

http:civilucscclinvesti

gacionmemorias*01*LatricioLugapdf

ftp:ftpfaoorg2)rom

O%/TtrainingO%/TtraininggeneralxE?0EsxE?0Es06htm

http://www.fceia.unr.edu.ar/.../Permeabilidad%20en%20Suelos.pdfhttp://www.fceia.unr.edu.ar/.../Permeabilidad%20en%20Suelos.pdfhttp://civil.ucsc.cl/investigacion/memorias/2012PatricioPuga.pdfhttp://civil.ucsc.cl/investigacion/memorias/2012PatricioPuga.pdfhttp://www.fceia.unr.edu.ar/.../Permeabilidad%20en%20Suelos.pdfhttp://www.fceia.unr.edu.ar/.../Permeabilidad%20en%20Suelos.pdfhttp://civil.ucsc.cl/investigacion/memorias/2012PatricioPuga.pdfhttp://civil.ucsc.cl/investigacion/memorias/2012PatricioPuga.pdf


16/17



Mecánica de Suelos


I. ANEOS

o

&aturando el


17/17



Mecánica de Suelos


2ontrolando los intervalos

de tiempo de inltración

determinacion del coeficiente de permeabilidad

Documents