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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y DE LA CONSTRUCCIÓN

CÓDIGO: PT-03

REGISTROS DEL SISTEMA DE CALIDAD

GUÍA DE PRACTICAS DE LABORATORIO

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA Y CONSTRUCCIÓN INGENIERÍA CÍVIL MECÁNICA DE SUELOS NOMBRE: DANIEL ESCALANTE NRC: 2022 DOCENTE: ING. HUGO FABIÁN BONIFAZ TEMA: Carga constante y variable

PRÁCTICA No: 10 TEMA: PERMEABILIDAD DEL SUELO MÉTODO CARGA CONSTANTE Y VARIABLE

NORMA: ASTM D 2434

  

INSTRUCCIONES GENERALES ANTES DE LA PRÁCTICA Ingreso puntual Mandil obligatorio Equipo de protección si lo requiere el ensayo

OBJETIVO: Determinar en el laboratorio el coeficiente de permeabilidad de una muestra de suelo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS. 

Concretar conocimientos de los temas de carga constante y variable



Experimentar con el suelo y el agua y determinar su respectivo coeficiente de permeabilidad.



Reconocer los métodos de laboratorio para cada método ya sea carga constante y carga variable.

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-MARCO TEÓRICO: PERMEABILIDAD DE CARGA CONSTANTE Este ensayo es aplicable para suelos relativamente permeables tales como: gravas, arenas y mezclas de grava y arena. La fórmula que se utiliza para encontrar el coeficiente de permeabilidad de carga constante es:

K= coeficiente de Permeabilidad. V= volumen de agua que pasa por la muestra. L= longitud de la muestra en el sentido del movimiento del agua. A= Área o sección transversal de la muestra. H= Pérdida de carga hidráulica total entre los puntos 1 y 2, bajo la cual se produce la infiltración. T= Tiempo de ensayo. PERMEABILIDAD DE CARGA VARIABLE Este ensayo se realiza en suelos poco permeables, predominantemente suelos finos, tales como arenas finas. Mezclas de arena y limo, limos orgánicos e inorgánicos. El ensayo se debe llevar a cabo con el mayor cuidado posible, debido a que la cantidad de agua que atraviesa la muestra de suelo, es tan pequeña que es necesario evitar la pérdida de agua por goteo o evaporación que puede ser mucho mayor que realmente atraviesa el suelo. La fórmula que se utiliza para encontrar el coeficiente de permeabilidad de carga variable es:

K= Coeficiente de permeabilidad. L=Longitud de la muestra del suelo.

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A= Área o sección transversal de la muestra. T=Tiempo transcurrido. h1=Altura de agua en el tubo de carga al inicio del ensayo. h2=Altura de agua en el tubo de carga al final del ensayo. a=Área del tubo de carga.

-

-

PARTE EXPERIMENTAL: Para la determinación de la Permeabilidad en laboratorio, es necesario disponer de una muestra en estado seco. MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS. Materiales y equipos cantidad 1. Permeámetro de carga 1 Constante. 2. Dispositivo de abastecimiento de 1 Agua. 3. Cronómetro aproximadamente 1 0.1 s. 4. Probeta graduada, capacidad 100 1 cm3 5. Calibrador. 1 6. Balanza de precisión. 1

-

insumos

cantidad

PROCEDIMIENTO PERMEABILIDAD DE CARGA CONSTANTE 1. Determinar y registrar el diámetro interior y la sección transversal de la muestra de suelo a ensayarse.

2. Determinar el peso de la muestra de suelo a ensayarse antes de colocarlo en el permeámetro.

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3. Colocar la muestra de suelo en el permeámetro.

4. Determinar la longitud L de la muestra en el sentido de movimiento del agua. 5. Determinar la diferencia de altura entre el nivel constante del agua y la salida a través de la muestra. 6. Saturar la muestra de suelo a ensayarse, sumergiendo el permeámetro lentamente en un recipiente con agua y procurando que el nivel de la línea de saturación quede arriba de nivel de agua en el recipiente, con el objetivo de que la saturación se efectué exclusivamente por capilaridad y la expulsión del aire de la muestra sea más efectiva.

7. Conectar el recipiente con agua, mediante una manguera a la entrada de agua del permeámetro en su parte inferior. 8. Ajuste la altura del recipiente con agua, para dar a la muestra el gradiente hidráulico escogido.

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9. Dejar correr el agua, hasta que se establezca el régimen de flujo, el agua escurre desde el recipiente con agua hasta el permeámetro por la manguera de desagüe.

10. Determinar y registrar la pérdida de carga hidráulica total entre los puntos 1 y 2.

11. Manteniendo constante la carga hidráulica, determinar y registrar el volumen de agua, que fluye a través de la muestra de suelo en un tiempo determinada recolectado en la probeta de 100 cm3 de capacidad.

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12. Repetir el procedimiento al menos 10 veces para distintos tiempos determinados. PERMEABILIDAD DE CARGA VARIABLE 1. Determinar las dimensiones del tubo de vidrio y su longitud. 2. Determinar la longitud L de la muestra en el sentido de movimiento del agua. 3. Determinar la diferencia de altura entre el nivel constante del agua y la salida a través de la muestra 4. Saturar la muestra de suelo a ensayarse, sumergiendo el permeámetro lentamente en un recipiente con agua y procurando que el nivel de la línea de saturación quede arriba de nivel de agua en el recipiente, con el objetivo de que la saturación se efectué exclusivamente por capilaridad y la expulsión del aire de la muestra sea más efectiva. 5. Conectar el recipiente con agua, mediante una manguera a la entrada de agua del permeámetro en su parte inferior. 6. Ajuste la altura del recipiente con agua, para dar a la muestra el gradiente hidráulico escogido. 7. Colocar señales en el tubo para tener referencias visuales del movimiento del agua. 8. Se anota las pérdidas de carga inicial y final. 9. Dejar correr el agua, hasta que se establezca el régimen de flujo, el agua escurre desde el recipiente con agua hasta el permeámetro por la manguera de desagüe. 10. Determinar y registrar la pérdida de carga hidráulica total entre los puntos 1 y 2. 11. Anotamos en la hoja de cálculo, se aplica la fórmula para obtener el valor K.

-

CÁLCULOS Ensayo permeabilidad carga constante. Peso del permeámetro Peso del permeámetro + muestra Diámetro de la cámara Longitud de la cámara Espesor de las piedras porosas L= longitud de la muestra A= Sección transversal de la muestra H= Carga bajo la cual se produce la filtración

g g cm cm cm cm cm^2 cm

V= volumen medido

cm^3 15

No.

2020 2897 7.52 16.24 0.9 16.06 44.4146 100

T= Tiempo en el que se efectúa el ensayo 1 19.55 2 19.02 3 20 4 19.16 5 18.63 6 18.66 7 19.72 8 18.6 9 18.92 10 18.56 K= Promedio de la permeabilidad Número 1. T= 19.55 (s)

𝑘=

𝑣∗𝐿

𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗19.55 𝑘 = 2.774 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Número 2. T= 19.02 (s)

𝑘=

𝑣∗𝐿

𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗19.02 𝑘 = 2.851 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Número 3. T= 20.0 (s)

𝑘=

𝑣∗𝐿

𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗20 𝑘 = 2.712 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠

Número 4. T= 19.16 (s)

K= Permeabilidad 2.774 ∗ 10−3 2.851 ∗ 10−3 2.712 ∗ 10−3 2.83 ∗ 10−3 2.911 ∗ 10−3 2.906 ∗ 10−3 2.7504 ∗ 10−3 2.916 ∗ 10−3 2.866 ∗ 10−3 2.922 ∗ 10−3 2.844 ∗ 10−3

𝑘=

𝑣∗𝐿 𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗19.16 𝑘 = 2.83 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Número 5. T= 18.63 (s)

𝑘=

𝑣∗𝐿

𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗18.63 𝑘 = 2.911 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Número 6. T= 18.66(s)

𝑘=

𝑣∗𝐿

𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗18.66 𝑘 = 2.906 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Número 7. T= 19.72 (s)

𝑘=

𝑣∗𝐿

𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗19.72 𝑘 = 2.7504 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Número 8. T= 18.6 (s)

𝑘=

𝑣∗𝐿

𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗18.6 𝑘 = 2.916 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Número 9. T= 18.92 (s)

𝑘=

𝑣∗𝐿

𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗18.92 𝑘 = 2.866 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Número 10. T= 19.56(s)

𝑘=

𝑣∗𝐿

𝐴∗𝐻∗𝑇 15∗16.06

𝑘= 44.4146∗100∗19.56 𝑘 = 2.922 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠

Ensayo permeabilidad carga variable. Peso del permeámetro Peso del permeámetro + muestra

g g

2020 2897

Diámetro de la cámara Longitud de la cámara Espesor de las piedras porosas L= longitud de la muestra A= Sección transversal de la muestra Diámetro interior del tubo

cm cm cm cm cm^2 cm

A= sección transversal del tubo

cm^3 0.282

No H1 H2 1 100 1 2 100 1 K= Promedio de la permeabilidad Numero 1

𝑘=

2.3∗𝐿∗𝑎 𝐴∗𝑡

∗ log

T 60 61

7.52 16.24 0.9 16.24 44.4146 0.6

K (cm/s) 7.775 ∗ 10−3 7.90.5 ∗ 10−3 7.84 ∗ 10−3

ℎ1 ℎ2

2.3∗16.24∗0.282

𝑘= ∗ log 100 44.414∗61 𝑘 = 7.775 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠 Numero 2

𝑘=

2.3∗𝐿∗𝑎 𝐴∗𝑡

∗ log

ℎ1 ℎ2

2.3∗16.24∗0.282

𝑘= ∗ log 100 44.414∗60 𝑘 = 7.90.5 ∗ 10−3 𝑐𝑚/𝑠

-

Anotamos en la hoja de cálculo, se aplica la fórmula para obtener el valor K tanto para carga constante como carga variable.

Conclusiones  El suelo, por los dos métodos de cálculo nos dio un índice para la carga constante de 2.844 ∗ 10−3 cm/s y en carga variable 7.84 ∗ 10−3 , concluyendo que los dos métodos no se acercan entre sí.  Detallamos según el índice de permeabilidad que el suelo tratado es una arena fina.  La velocidad con la que salen las gotas de agua depende demasiado de la altura a la que se le suministra el agua y este no debe tener ninguna distorsión, o debe mantenerse constante durante la practica ya que esto afectaría la permeabilidad RECOMENDACIONES  Tomar nota de todos los datos que nos da el ensayo para tener una mayor  exactitud en los resultados.  Cronometrar de manera precisa el tiempo que se necesita en el ensayo.  Suministrar agua tratando de no hacer burbujas para que no exista vacíos de aire dentro del tubo durante el ensayo.  Mantener el nivel del agua constante en los dos métodos, para evitar fallas. Anexos