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• Jose Milton Capuñay Santisteban

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ENSAYO DE PERMEABILIDAD

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.

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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

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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 MECANICA DE SUELOS III Y CIMENTACIONES

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GRADO DE PERMEABILIDAD Elevada Media Baja Muy baja Practic. impermeable

VALOR DE K (cm/s) Superior a 10-1 10-1 a 10-3 10-3 a 10-5 10-5 a 10-7 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 ∗L H i= H∗A∗t L

 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.

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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.

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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.

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3) Llenar el equipo a utilizar con agua

Fig. 9. Llenado equipo con agua

de

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

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VI. volumen( tiempo ml) 10 1m 14s

CÁLCULOS Y RESULTADOS tiemp o (s) 74

∆t Q(cm3/s (s) ) 74 0.13514

A (cm2)

i

25

0.8

20

4m 30s

270

196

0.05102

25

0.8

30

7m 06s

426

156

0.06410

25

0.8

40

10m 08s

608

182

0.05495

25

0.8

50

13m 25s

805

197

0.05076

25

0.8

60

16m 33s

993

188

0.05319

25

0.8

70

19m 50s

1190

197

0.05076

25

0.8

80

22m 51s

1371

181

0.05525

25

0.8

90

25m 54s

1554

183

0.05464

25

0.8

k promedio

= 0.003165616 =3.1*10-3 Tabla 02.- calculo y resultados para obtener un k

K 0.006756 76 0.002551 02 0.003205 13 0.002747 25 0.002538 07 0.002659 57 0.002538 07 0.002762 43 0.002732 24 cm/s

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 COEFICIENTE DE SUELO PERMEABILIDAD Arcilla Menor a 10-9 Arcilla 10-9 a 10-8 arenosa Limo 10-8 a 10-7 Turba

10-9 a 10-6

Arena fina Arena gruesa Arena gravosa Grava

10-6 a 10-4 10-4 a 10-3 10-3 a 10-2 Mayores a 10-2

Tabla 03.- Coeficientes de permeabilidad de suelos naturales MECANICA DE SUELOS III Y CIMENTACIONES

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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_variable http://ing.unne.edu.ar/pub/Geotecnia/2k8-04-10/l5-p.pdf ftp://ftp.fao.org/fi/Cdrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s0 9.htm

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