FACULTAD DE INGENIERIA AGRICOLA UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

PRACTICA #04PERMEABILIDAD

CHICANA DIAZ JUNNIOR2008060104/11/2010

INTRODUCCIONUn suelo es un sistema donde podemos encontrar dos o tres fases: slida y gas, slida y lquido o bien slida, gas y lquido. Como se nota, el suelo presenta adems de su fase solida, espacios porosos que lo caracterizan y que condicionan algunas de sus propiedades como por ejemplo la permeabilidad.Todos los suelos contienen vacios continuos, incluyendo las arcillas ms compactas. El porcentaje y tamao de estos vacios determina la permeabilidad de un suelo; pero tambin existen otros factores que influyen en esta propiedad como son la temperatura del agua, la estructura del suelo o la existencia de agujeros o fisuras en este.La determinacin de la permeabilidad de un suelo es de vital importancia en la ingeniera, permite determinar las acciones o factores que se deben tomar en cuenta antes de la realizacin de un proyecto.Es as como en el siguiente informe se brinda informacin sobre Permeabilidad de un Suelo y sobre algunos mtodos que se usan para la determinacin del coeficiente de permeabilidad, de mucha importancia para el tema.

PERMEABILIDADI.OBJETIVOS: Determinar el coeficiente de permeabilidad para suelos granulares y suelos finos.II.MARCO TEORICO:MOVIMIENTO DEL AGUA EN EL SUELOEl flujo de agua a travs de medios porosos como el suelo es de gran inters en la Mecnica de Suelos; centrando su atencin sobre el flujo combinado a travs de todos los poros de una muestra y no el flujo que ocurre en cada poro individualmente. Este flujo est regido por algunas leyes y propiedades tpicas del suelo y del fluido que a continuacin se mencionan.PERMEABILIDAD: Facultad con la que el agua pasa a travs de los poros del suelo, es decir la capacidad de fluir entre estos.LEY DE DARCY:Descubierta experimentalmente por H. Darcy en 1856. Darcy investigo las caractersticas del flujo del agua a travs de filtros formados por materiales trreos encontrando que para velocidades suficientemente pequeas, el caudal o gasto queda expresado por:

Donde:Q:caudal o gastoA:rea total de la seccin transversal del filtroi:gradiente hidrulico del flujok:coeficiente de permeabilidad

Esta ley es aplicable a suelos de partculas no muy gruesas, quedando excluidas las gravas limpias, cantos rodados, etc.

En la ecuacin anterior aparece una constante fsica de proporcionalidad k, llamada Coeficiente de Permeabilidad del Suelo que est definido como la velocidad del agua a travs del mismo, cuando est sujeta a un gradiente hidrulico unitario.Es obvio que en el valor numrico de k se reflejan propiedades fsicas del suelo y en cierta medida ese valor indica la mayor o menor facilidad con que el agua fluye a travs del suelo, estando sujeta a un gradiente hidrulico dado. Esta facilidad a su vez depende de toda una serie de propiedades fsicas del suelo y, tambin de algunos factores, tales como temperatura y otros que se analizan ms adelante.

Es decir la determinacin del Coeficiente de Permeabilidad de un Suelo es fundamental para la formacin del criterio del proyectista en algunos problemas de Mecnica de Suelos.

METODOS PARA DETERMINAR EL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

Existen varios procedimientos ara la determinacin de la permeabilidad de los suelo, unos DIRECTOS porque se basan en pruebas cuyo objetivo fundamental es la medicin de tal coeficiente; y otros INDIRECTOS porque el coeficiente es hallado de forma indirecta por pruebas y tcnicas que primariamente persiguen otros fines. Estos mtodos son los siguientes:

A.DIRECTOS: Permemetro de carga constante. Permemetro de carga variable. Prueba directa de los suelos en el lugar.

B.INDIRECTOS: Clculo a partir de la curva granulomtrica. Clculo a partir de la prueba de consolidacin. Clculo con la prueba horizontal de capilaridad.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS:

La relacin de vacios del suelo La temperatura del agua La estructura y estratificacin del suelo La existencia de agujeros, fisuras, etc. en el suelo

III.MATERIALES Y EQUIPOS:METODO DE LA CARGA CONSTANTEMATERIALES Muestra de suelo arenoso Agua destilada Arena calibrada (filtro)EQUIPOS Permemetro de carga constante Discos perforados de metal o plstico y telas de malla N35 y n100 Tubos de vidrio, plstico, tapones, prensas, para hacer las conexiones. Dispositivo para mantener constante el nivel del agua en el reservorio. Tablero piezomtrico con tubo de vidrio conectados al permemetro. Cronometro Probeta graduada Balanza con precisin de 0.1 gr. Regla graduada METODO DE LA CARGA VARIABLEMATERIALES Muestra de suelo limoso Agua destiladaEQUIPOS Permemetro de carga variable Discos perforados de metal o plstico y telas de malla N35 N100 Tubos de vidrio, plsticos, tapones, prensas, para hacer las conexiones Tubo de carga Cronometro Balanza con precisin de 0.1 gr. Regla graduadaIV.PROCEDIMIENTOS:METODO DE LA CARGA CONSTANTE Tomamos una muestra seca de suelo (arena en estado suelto) y la pesamos, de esta forma obtenemos el peso seco de la muestra (ws) Calculamos el volumen de slidos (Vs) de la muestra, para eso se debe conocer previamente el peso especifico relativo del suelo (G) Colocamos una tela de malla (con aberturas lo suficientemente pequeas para retener la muestra de suelo) sobre un disco perforado en el fondo del permemetro. Seguido de esto colocamos unos centmetros de arena calibrada sobre la tela de malla para evitar el cavado de finos. Dejamos entrar agua destilada en el permemetro hasta una altura aproximadamente por encima de la tela de malla. A continuacin colocamos toda la muestra de suelo en el permemetro, desde una altura tal que evite la segregacin de esta. Colocamos unos centmetros ms de arena calibrada sobre la muestra de suelo y la cubrimos con tela de malla de manera similar a la que se coloco en el fondo del permemetro. Medimos la longitud inicial (Lo) de la muestra, y el rea (A) a partir del dimetro (D) que posee esta. Con estos datos calculamos el volumen total de la muestra (Vt) y la relacin de vacios (e) Medimos las distancias entre los piezmetros (L), conectados al permemetro. Ajustamos la altura del reservorio de carga constante hasta obtener la gradiente hidrulica deseada. Abrimos la llave de agua para que el agua vaya ir del reservorio al permemetro y a continuacin pueda fluir a travs de la muestra. Dejamos pasar varios minutos hasta que las condiciones de equilibrio sean alcanzadas. Con ayuda de una probeta graduada, calculamos el volumen de agua descargado (V) en un intervalo de tiempo conocido (t) Medimos las alturas piezomtricas (h) en la muestra de suelo, por medio de los piezmetros conectados al permemetro y determinamos las prdidas de carga (h), restando las alturas piezomtricas entre dos puntos de control. En gabinete, con los datos obtenidos en laboratorio calculamos:

Volumen de slidos de la muestra (Vs)

Volumen total de la muestra (Vt)

Relacin de vacios (e)

Coeficiente de permeabilidad (k)

METODO DE CARGA VARIABLE Tomamos una muestra seca de suelo (Limosa) y la pesamos, de esta forma obtenemos el peso seco de la muestra (Ws) Calculamos el volumen de slidos (Vs) de la muestra, para esto se debe conocer previamente el peso especifico relativo del suelo (G) Colocamos una tela de malla (con aberturas lo suficientemente pequeas para retener la muestra de suelo) sobre un disco perforado en el fondo del permemetro. Seguido de esto colocamos unos centmetros de arena calibrada sobre la tela de malla para evitar el cavado de finos. Dejamos entrar agua destilada en el permemetro hasta una altura de aproximadamente por encima de la tela de malla. A continuacin colocamos toda la muestra de suelo en el permemetro, desde una altura tal que evite la segregacin de esta. Colocamos unos centmetros mas de arena calibrada sobre la muestra de suelo y la cubrimos con la tela de malla de manera similar a la que se coloco en el fondo del permemetro. Medimos la longitud (L) de la muestra, y el rea (A) a partir del dimetro (D) que posee esta. Con estos datos calculamos el volumen total de la muestra (Vt) y la relacin de vacios (e) Colocamos el permemetro con la muestra de suelo en el recipiente con rebose superior, el cual se llena lentamente hasta el nivel de rebose. Una vez saturada la muestra la conectamos al tubo de carga, del cual medimos el rea de su seccin (a) Levantamos la altura del agua en el tubo de carga por encima del nivel de descarga del permemetro. Despus de unos minutos medimos la altura de agua en el tubo de carga, esta ser nuestra altura inicial (H1) Despus de un intervalo de tiempo conocido (t), medimos una nueva altura de agua en el tubo de carga, esta ser nuestra altura de carga final (H2) En gabinete, con los datos obtenidos en laboratorio calculamos: Volumen de slidos de la muestra (Vs)

Volumen total de la muestra (Vt)

Relacin de vacios (e)

Coeficiente de permeabilidad (k)

V.RESULTADOS:METODO DE CARGA CONSTANTESIMBOLOUNIDADESESTADO NATURAL

Tipo de suelo------Arena

Peso del suelo secoWsg4470.36

Peso especifico relativo del sueloGadimensional2.72

Volumen de slidosVscm31643.51

Dimetro de la muestraDcm11.00

rea de la muestraAcm295.03

Longitud inicial de la muestraLocm28.00

Volumen total de la muestraVtcm32660.84

Relacin de vacioseadimensional0.62

Altura piezomtricah1cm173.5

h2cm35.5

Perdida de cargahcm138

Volumen de agua promedioVcm315.57

Intervalo de tiempotseg29.80

Coeficiente de permeabilidadKcm/seg1.1156x10-3

METODO DE CARGA VARIABLESIMBOLOUNIDADESESTADO NATURAL

Tipo de suelo------Limoso

Peso del suelo secoWsg1250.71

Peso especifico relativo del sueloGadimensional3.82

Volumen de slidosVscm3327.41

Dimetro de la muestraDcm10.16

rea de la muestraAcm281.07

Longitud de la muestraLcm10.16

Volumen total de la muestraVtcm3823.70

Relacin de vacioseadimensional1.52

rea del tubo de cargaacm20.139

Intervalo de tiempotseg83

Altura inicialH1cm185

Altura finalH2cm139.5

Coeficiente de permeabilidadKcm/seg5.9051x10-5

VI.DISCUSIONES: Se nota que el Coeficiente de permeabilidad del suero arenoso es mayor que el Coeficiente de permeabilidad del suelo limoso; esto debido a factores como el tamao de partcula y fuerzas de superficie principalmente que en el caso del suelo arenoso dejan fluir el agua con mayor facilidad generando un coeficiente de permeabilidad mayor. Los filtros de arena usados para confinar la muestra interfieren tambin en la obtencin del coeficiente de permeabilidad cuando se hace una prueba de permeabilidad, pero esta interferencia se puede despreciar primero, porque el espesor de arena que se utiliza es muy pequeo en comparacin con la longitud de la muestra y segundo, porque se trabaja con un tipo de arena calibrada que no interfiere de forma considerable. Un suelo arenoso presenta una Relacin de Vacios menor que la Relacin de Vacios del suelo limoso, en otras palabras el volumen de slidos del suelo arenoso es mayor al volumen de slidos del suelo limoso. Por ende, en un suelo limoso se genera un volumen de vacios mayor por donde puede fluir el agua pero esto no definir que el coeficiente de este tipo de suelo sea mayor, como se ve en los resultados.VII.CONCLUSIONES: De los resultados se puede concluye que el coeficiente de permeabilidad de un suelo se ve afectado por su tamao de partcula, es decir, el tamao de partcula del suelo est en relacin directa con el coeficiente de permeabilidad. Mientras mayor el tamao de las partculas del suelo ser mayor la facilidad con que el agua fluye a travs de este.

Se sabe que el coeficiente de permeabilidad (k) se ve afectado por diversos factores inherentes tanto al suelo como al fluido. Este coeficiente no solo depende de la porosidad, sino tambin de la relacin de vacios, fuerzas de superficie, etc.

Dos tipos de suelos pueden tener la misma relacin de vacios, sin embargo estos suelos no necesariamente tendrn el mismo coeficiente de permeabilidad. Tener la misma relacin de vacios quiere decir que si contamos con una unidad de volumen por cada tipo de suelos, el volumen de vacios ocupado por solo agua en este caso (suelo saturado) ser el mismo; el agua tendr el mismo espacio para fluir en cada partcula, pero, no solo depende del volumen de vacios o espacios que tenga cada partcula sino de cmo estos espacios estn interconectados partcula a partcula para permitir un flujo de agua, tema referido a la estructura y a la estratificacin del suelo de muestra.VIII.RECOMENDACIONES: No es recomendable realizar estos tipos de ensayos de laboratorio en pruebas con suelos muy finos (mezclas de limos y arcillas o arcillas puras), ya que el flujo de agua a travs del suelo es demasiado pequeo en intervalo de tiempo muy grande. Con esto se generara coeficientes de permeabilidad muy bajos que no serias representativos del tipo de suelo analizado. Si se quiere que nuestros resultados representen las caractersticas del suelo donde se obtuvieron las muestras, conviene obtener una muestra inalterada para realizar las pruebas de permeabilidad; con esto se conservara mejor las propiedades de la muestra de suelo obteniendo resultados mas representativos.IX.BIBLIOGRAFIA: MECANICA DE SUELOS- Fundamentos de la Mecnica de SuelosEulalio Jurez Badillo y Rico Rodrguez19Reimpresin de la 3Edicion

Permeabilidad de suelos- GEOLOGIA Y GEOTECNIAIng. Silvia Angelone

PROPIEDADES GEOFISICAS DE LOS SUELOSBowles, Joseph E (1982)Editorial Mc Graw Hill. Colombia.