coeficientes de permeabilidad cv y cc

7/26/2019 Coeficientes de Permeabilidad Cv y Cc

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COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD METODO DECABEZA CONSTANTE-CABEZA VARIABLE

GRUPO 2BBJALEXIS ADELAIDA SANCHEZ DUARTE

ERIKA FERNANDA VERA GONZALEZONAR JAVIER VANEGAS DIAZLUDWING FERNEY VARGAS

UNIVERSIDAD DE PAMPLONAFACULTAD INGENIERAS Y ARQUITECTURA

PROGRAMA DE INGENIERA CIVILMECNICA DE SUELOS I

PAMPLONA N.SANTANDER2015


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COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD METODO DECABEZA CONSTANTE-CABEZA VARIABLE

GRUPO 2BBJALEXIS ADELAIDA SANCHEZ DUARTE

ERIKA FERNANDA VERA GONZALEZONAR JAVIER VANEGAS DIAZLUDWING FERNEY VARGAS

ProfesorVICTOR HUGO VERJEL

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD DE PAMPLONAFACULTAD INGENIERAS Y ARQUITECTURA

PROGRAMA DE INGENIERA CIVILMECNICA DE SUELOS I

PAMPLONA N.SANTANDER2015


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RESUMEN

En las muestra tomadas de una seccin; los suelos estn formados por partculasminerales slidas que dejan vacos entre ellas. Estos vacos estn interconectados

y permiten el flujo de agua a travs 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 presin hidrulica. El

coeficiente de permeabilidad es expresado en trminos de velocidad. Este

fenmeno es gobernado por las mismas leyes fsicas en todos los tipos de suelos

y la diferencia en el coeficiente de permeabilidad en tipos de suelos extremos es

solo una cuestin de magnitud. Permeabilidad de un suelo es la capacidad del

mismo para permitir el flujo de un fluido, lquido o gas, a travs suyo. En el campo

de la Geotecnia se estudia el flujo de agua. En este ensayo describiremos el

procedimiento y los resultados obtenidos durante el ensayo de permeabilidad por

el mtodo de cabeza constante y el de cabeza variable.


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CONTENIDO

INTRODUCCIN ................................................................................................................. 7

1. OBJETIVOS ................................................................................................................... 8

1.1. Objetivos Especificos ................................................................................................... 8

2. MARCO TEORICO ....................................................................................................... 9

2.1. Metodo Cabeza Variable ............................................................................................. 9

2.2. Metodo Cabeza Constante ........................................................................................10

3. MATERIALES Y EQUIPO..........................................................................................12

4. PROCEDIMIENTO......................................................................................................13

5. DATOS Y ANALISIS...................................................................................................16

5.1. Coeficiente De PermeabilidadMetodo Cabeza Variable ..................................16

5.2. Coeficiete De PermeabilidadMetodo Cabeza Variable ....................................17

6. CALCULOS ..................................................................................................................18

6.1. Metodo Cabeza Constante ........................................................................................18

6.2. Metodo Cabeza Variable ...........................................................................................19

7. CONCLUSIONES .......................................................................................................21

BIBLIOGRAFIA...................................................................................................................22

ANEXOS


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LISTA DE TABLAS

Tabla 1. Datos Mtodo Cabeza Constante......................................................... ..................16

Tabla 2. Datos Mtodo Cabeza Variable ............................................................. .................17


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LISTA DE IMGENES

Imagen 1. Instalacin del Permemetro...............................................................................23

Imagen 2. Muestra de Suelo.................................................................................................23

Imagen 3. Tamizado de la Muestra .......................................................................................23Imagen 4. Toma de Alturas............................................................................... ....................24

Imagen 5. Instalacin del permemetro............................................................... .................24


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INTRODUCCIN

En el siguiente Informe se va a dar a comprender que la permeabilidad es una

propiedad hidrulica de los suelos, donde el suelo permite hasta cierto grado

particular, un movimiento de agua perceptible a travs del mismo en estado

saturado. La permeabilidad se mide en unidades de rea, se considera a los

suelos compuestos de grava y arena como de alta permeabilidad, mientras a los

suelos arcillosos como muy poco permeables. Lo cual se desarrollara de los

mtodos cabeza variable y por el mtodo cabeza constante; realizando los

clculos para obtener el coeficiente de permeabilidad.


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1. OBJETIVOS

Desarrollar un modelo fsico que permita la determinacin del coeficiente

de permeabilidad con cabeza variable en suelos cohesivos y determinar elcoeficiente de permeabilidad mediante un mtodo de cabeza constante

para el flujo laminar de agua a travs de suelos granulares.

1.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Determinar la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo,

mediante la diferencia de niveles en el tubo alimentador mediante el mtodo

de cabeza variable.

Determinar el coeficiente de permeabilidad mediante un mtodo de cabeza

constante para el flujo laminar de agua a travs de suelos granulares.

Calcular el coeficiente de permeabilidad presente en la muestra de suelo

mediante el mtodo de cabeza variable.


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2. MARCO TEORICO

2.1. METODO CABEZA VARIABLE

Cuando el coeficiente de permeabilidad es muy bajo, la determinacin a travs de

un permemetro de cabeza constante es poco precisa. Se emplea entonces el de

cabeza variable.

En este tipo de permemetro se mide la cantidad de agua que atraviesa una

muestra de suelo, por diferencia de niveles en un tubo alimentador. Este

permemetro puede ser utilizado en suelos finos y gruesos variando el dimetro

del tubo alimentador, pero lo ms comn es utilizarlo con los suelos finos poco

permeables. Al ejecutar la prueba se llena de agua el tubo vertical del

permemetro, observndose su descenso a medida que el agua atraviesa la

muestra. En este caso debemos tener en cuenta.

o a = rea del tubo vertical de carga.

o A = rea de la muestra.

o L = Longitud de la muestra.

o H1 = Carga hidrulica al principio de la prueba.

o H2 = Carga hidrulica al final de la prueba.

o Hc = Altura de ascensin capilar, que debe deducirse de la lectura

total del tubo de carga.

o T = Tiempo requerido para la carga hidrulica pase de h1 a h2.


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Ilustracin 1. Mtodo cabeza Variable

2.2. METODO CABEZA CONSTANTE

El coeficiente de permeabilidad es una constante de proporcionalidad relacionada

con la facilidad de movimiento de un flujo a travs de un medio poroso. Existen

dos mtodos generales de laboratorio para determinar directamente el coeficiente

de permeabilidad de un suelo. Estos son los llamados mtodo de la cabeza

constante descrito en el presente experimento, y el mtodo de la cabeza variable

del experimento No. 12. Ambos mtodos se basan en el uso de la ley de Darcy:

V=ki

y la velocidad correspondiente del flujo es:

q=kiA


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Donde:

q = Cantidad de flujo por unidad de tiempo

k = Coeficiente de permeabilidad (unidades de velocidad)

i = Gradiente hidrulico = h/L

h = Diferencia de cabezas hidrulicas a lo largo de la muestra

L = Longitud de la muestra a travs de la cual se mide h

A = rea de la seccin transversal de la masa de suelos en consideracin


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3. MATERIALES Y EQUIPO

Aparato de permeabilidad Cronmetro

Termmetro

Muestra de suelo granular

Agua


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4. PROCEDIMIENTO

1. Pesar el recipiente de material (granular) que ser utilizado en el

experimento.

2. Armar el aparato de permeabilidad hasta donde se necesite para colocar el

suelo para el ensayo. Determinar el volumen de suelo introducido si no se

haba hecho antes.

3. Cada grupo debe realizar un experimento diferente densidad de los dems.

Esto se consigue colocando el suelo suelto, sometindolo a un tipo de

vibracin o Introducindolo con suficiente esfuerzo de compactacin.

Registrar en el tablero La densidad de la muestra de cada grupo para evitar

que haya dos grupos con la Misma densidad. Tratar de variar la densidad en

un mximo de 0.4 a 0.6 kN/m3 Entre todos los grupos. Si se utiliza el

permemetro patrn de compactacin se recomiendan los pasos 4 a 6 en

orden.

4. Colocar un disco de papel de filtro sobre la parte superior de la arena,

enrasar Cuidadosamente el material en el molde, colocar un empaque de

caucho sobre el borde del molde, y ajustar firmemente la tapa del molde. La

tapa debe tener una pieza plstica transparente a la cual se puede ajustar la

entrada de la tubera del agua posteriormente. Conectar a la vlvula de

salida un tramo adecuadamente largo de tubera de caucho.

5. Colocar el permemetro en una cubeta llena de agua de forma que la tapa

del permemetro quede sumergida por lo menos 5 cm debajo del nivel del


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agua. Asegurarse de que la vlvula de salida del permemetro est abierta,

de manera que el agua pueda entrar a travs de la muestra para saturarla

con una cantidad mnima de aire atrapado. Cuando el agua alcance la altura

de equilibrio del tubo plstico que se conect a la vlvula de entrada delpermemetro, se puede suponer que el proceso de saturacin ha concluido.

Un perodo de 24 horas permitir mejores resultados en la saturacin, pero

para el objetivo del experimento este perodo puede ser demasiado largo.

Ntese, sin embargo, que este procedimiento puede causar una ligera

expansin en la muestra dentro del molde.

6. Con el nivel de agua estabilizado en la tubera de entrada, cerrar la vlvulade salida o pensar el tubo de plstico valindose de un artefacto adecuado.

Sacar el permemetro de la cubeta de inmersin, y conectar al tubo de

entrada una tubera vertical conectada a su vez a un recipiente de cabeza

constante

7. De airear las lneas de entrada a la muestra, abriendo la vlvula de entrada

al permemetro y simultneamente abriendo la vlvula de drenaje que existe

en la tapa superior del permemetro. Una vez se ha removido todo el aire

que pudiera estar atrapado, cerrar la vlvula de drenaje. Medir la cabeza

hidrulica a travs de la muestra. Cuando se utilice el permemetro plstico

de Bowles

4. (a) Armar el aparato. Orientar las tuberas de entrada y salida

convenientemente para la recoleccin de agua y la saturacin/drenaje iniciales.

5. (a) Conectar la entrada del agua al recipiente de suministro. A continuacin

dejar saturar lentamente la muestra (por observacin visual) y estabilizar la


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condicin de flujo permitiendo que fluya agua por un tiempo. A continuacin cerrar

la vlvula de entrada y salida y regresar al paso No. 8.

8. Utilizar un recipiente de 500 1000 ml (mayor si es posible) para recibir elagua a la salida del permemetro. Registrar el tiempo necesario para

almacenar entre 750 y 900 ml de agua. Registrar tambin la temperatura del

agua y repetir dos o tres mediciones similares adicionales utilizando un

tiempo constante (t = constante). La cantidad de agua recogida en ensayos

sucesivos es decreciente; esto debe considerarse en la Discusin del

informe. Registrar todos los datos del Experimento en el formato respectivo

del ensayo.

9. Cada grupo debe calcular su valor de k para la temperatura del ensayo.

Igualmente cada grupo debe calcular k20 para el ensayo (con t = constante,

T

Debera ser constante si el montaje es estable, de forma que es posible

promediar Q y calcular un valor nico para kT; si no se cumplen estas

condiciones, es necesario calcular el valor particular de kT para cada

ensayo y los correspondientes valores de k20).

Colocar el promedio de los valores de k20 en el tablero junto al valor de la

densidad. Obtener las correcciones de temperatura para la viscosidad a

partir de la Tabla 12-1. El coeficiente de permeabilidad secalcula como:

k =QL/Aht cm/s


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5. DATOS Y ANALISIS

Dimensiones de la muestra.

Dimetro:6,3 cm

rea:31,47 cm2

Altura: 7 cm

Peso inicial de suelo + bandeja: 458 g

Peso final de suelo + bandeja: 109 g

Peso bandeja:41,8 g

Peso de la muestra:349 g

Vol:220, 9 g

5.1. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD METODO CABEZA

VARIABLE

h: 84,5 cm

Ensayo t. s Q cm T c

1 90,5 300 20

2 103,06 300 20

3 144,0 300 20

Promedio 112,52 300 20

Tabla 1. Datos Mtodo Cabeza Constante


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5.2. COEFICIETE DE PERMEABILIDAD METODO CABEZA VARIABLE

h: 26,6 cm

Ensayo h1 cm h2 cm t. s Q in cm Q fin cm T c

58,2 31,6 23,95 0 13 20

58,2 31,6 23,95 0 13 20

58,2 31,6 28,41 0 15 20

58,2 31,6 25,43 0 13,6 20

Tabla 2. Datos Mtodo Cabeza Variable


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6. CALCULOS

6.1. METODO CABEZA CONSTANTE

[ ]


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6.2. METODO CABEZA VARIABLE

[

]

[]

[

]


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Segn la tabla estamos en presencia de una muestra poco permeable.


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7. CONCLUSIONES

El valor de K depende de la forma, el tamao y la distribucin de suspartculas, de esto se infiere que la constante est dada en funcin del

tamao de los poros.

La granulometra realizada al material influye bastante, porque lo componen

partculas de tamao uniforme hace que existen ms vacos o poros por

donde fluye el agua.

Con el coeficiente K de permeabilidad promedio de la muestra analizada se

pudo comparar con una tabla terica y se concluy que el tipo de material

analizado es una arena gravosa.

Se trabaj con una material granular para que la muestra se sature ms

rpido en el laboratorio.

Los coeficientes de permeabilidad para los dos ensayos son similares

puesto que se trabaj con la misma muestra, con esto se puede evidenciar

que los dos ensayos son confiables y su margen de error es muy pequeo.

Se adquiri el conocimiento necesario para solucionar problemas que

requieran del coeficiente de permeabilidad y sus efectos que tiene.

La muestra de suelo que se trabajo es poco permeable.


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BIBLIOGRAFIA

Bowles, Joseph E. (1981): Manual de Laboratorio de Suelos en Ingeniera

Civil. Naucalpan de Jurez. Edo. De Mxico.

BRAJA M., Das. Fundamentos de ingeniera geotcnica. 4 ed. Barcelona:

Cencage Learning, 2013. 325 p.

DAS, B. M. Advanced Soil Mechanics. New York: Mc Graw Hill, 1985. 385

p.

ESCUELA DE INGENIERA DE ANTIOQUIA. Significado Cohesin [en

lnea]. Medelln: La Escuela [citado 4 julio, 2014]. Disponible en Internet:

FOUNDATIONS ON EXPANSIVE SOILS. Soil Mechanics for Unsaturated

Soils. 2 ed. Amsterdam: Elsevier, 1975. 280 p.


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ANEXOS

Imagen 1. Instalacin del Permemetro

Imagen 2. Muestra de Suelo

Imagen 3. Tamizado de la Muestra


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Imagen 4. Toma de Alturas

Imagen 5. Instalacin del permemetro


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