LABORATORIO DE PERMEABILIDAD UNIVERSIDAD LA GRAN COLOMBIA LABORATORIO DE SUELOS IGRUPO: 02

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PERMEABILIDAD

Huertas O, Viviana; Villalobos, Juan C; Guzman, Yeisonvivianahu10@hotmail.com; juancamilovillalobos@gmail.com; yeyeguz@hotmail.comResumenMediante ensayos de laboratorio y la norma I.N.V. E 130 07 que nos permite determinar el coeficiente de permeabilidad de un suelo mediante un mtodo de cabeza constante como variable, para el flujo laminar de agua a travs de suelos granulares. De esta manera se busca determinar la permeabilidad de suelos granulares presentes en depsitos naturales o colocados en terraplenes, o cuando se empleen como bases bajo pavimentos. La metodologa usada para esta prctica fue el anlisis de pequeas muestras de suelos, y as mismo el laboratorista hace una corta explicacin de los parmetros a observar en cada muestra segn las normas. Para as poder obtener en coeficiente de permeabilidad en los suelos.

Palabras claves Permeabilidad, cabeza constante, cabeza variable, continuidad de los poros

1. Introduccin El coeficiente de permeabilidad es una caracterstica de los suelos, especficamente est ligado a laLey de Darcyque se refiere al flujo de fluidos a travs de los suelos. El coeficiente de permeabilidad, es extremadamente variable, segn el tipo de suelo.El coeficiente de permeabilidad es funcin, de la viscosidad del agua, que es funcin a su vez de la temperatura, del tamao y continuidad de los poros; y, de la presencia de grietas y discontinuidades. Para allar el coeficiente de permeabilidad de un suelo existe una norma I.N.V. E 130 07 PERMEABILIDAD DE SUELOS GRANULARES.La permeabilidad del suelo suele medirse en funcin de la velocidad del flujo de agua a travs de este durante un periodo determinado. El coeficiente de permeabilidad es una caracterstica de los suelos, especficamente est ligado a la Ley de Darcy que se refiere al flujo de fluidos a travs de los suelos, este coeficiente generalmente es representado por la letra K, es extremadamente variable, segn el tipo de suelo.El coeficiente de permeabilidad de un suelo es un dato cuya determinacin correcta es de fundamental importancia para la formacin del criterio del proyectista en algunos problemas de Ingeniera Civil y, en muchos casos, para la elaboracin de los clculos.Existen varios procedimientos para la determinacin de la permeabilidad de los suelos, unos directos, as llamados porque se basan en pruebas cuyo objetivo fundamental es la medicin de tal coeficiente entre ellos tenemos: ( permemetro de carga constante, permemetro de carga variable y prueba directa de suelos en el lugar); y otros indirectos, proporcionados en forma secundaria, por pruebas y tcnicas que primeramente persiguen otro fines ( calculo a partir de la curva granulomtrica, calculo a partir de la prueba de consolidacin, clculo de la prueba horizontal de capilaridad).

Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata de factores en extremo localizados, como fisuras y crcavas y es difcil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales.2. Elementos del Trabajo y metodologa Se arma los instrumentos para utilizar en la prctica de permeabilidad, un cilindro metlico en donde se va a poner la muestra a compactar y desarrollar el trabajo de permeabilidad de suelo granular por cabeza constante, se toman las medidas del cilindro, obteniendo los resultados de altura 12.3 cm y dimetro de 10 cm, seguido se toma la masa del cilindro en una balanza calibrada indicando una masa de 6045 g.

Figura 01 prctica cabeza constantePara esta prctica la muestra debe tener lo menos posible de residuos finos, una vez puesta la muestra dentro del cilindro se apisona con un martillo apto para esta prctica, el nmero de golpes hechos no tiene mucha relevancia, puesto que el objetivo es compactar lo mas posible la muestra y luego se lleva a la balanza para medir la masa total de la muestra y el cilindro, la balanza arroja un total de 7764 g. Se pone una pequea malla sobre la abertura del cilindro y luego se cierra; se toman las medidas, obteniendo un dimetro de 10 cm y una altura de 4.68 cm. Se prosigue a agregar agua, pero se identifican fugas por parte del cilindro, lo que conlleva a corregir la instalacin y a agregar de nuevo el agua. Con un beaker se mide la cantidad de agua descargada desde el sistema y se cuenta a cada 10 segundos el volumen liberado, se mide la distancia o altura desde el espejo de agua del cilindro hasta la vasija de recepcin del cilindro para elaborar los clculos del coeficiente de impermeabilidad.Para la permeabilidad por medio de la prctica de cabeza variable se monta el sistema, el cual consta de un cilindro plstico, un cilindro similar al montaje anterior y un beaker largo para la recepcin del agua descargada, para esta prctica la muestra tiene mas finos, porque el sistema no es muy ptimo, debido que no cuenta con una llave para la liberacin del agua, el dimetro del cilindro es de 10 cm y la altura de 12 cm, se procede a agregar agua al sistema evidenciando que el flujo es ms directo, tambin debido a una variable en este sistema en comparacin con el anterior, porque la malla de la base es ms grande, se pesa el sistema en una balanza obteniendo una masa de 4522 g y luego se agrega una muestra saturada, que previamente se apison y se pesa el sistema con la muestra en una balanza calibrada obteniendo una masa total de 3680 g, se termina de armar el sistema poniendo unos cauchos que evitan el filtro de agua.

Figura 02 prctica de cabeza variable

Figura 03 cilindro de plstico de prctica de cabeza variableSe mide la altura del espejo de agua al beaker obteniendo 90 cm y luego se agrega el agua por medio del cilindro plstico y se cuenta cada 10 segundos y se toma el volumen que se descarga del cilindro plstico. Por ltimo se toma el dimetro interno del cilindro plstico para luego hallar el volumen.

3. Resultados Con la cabeza constante se toma los siguientes volmenes cada 10 segundos escritos en la hoja nmero 1 de los datos tomados y luego se halla el coeficiente de permeabilidad k con la siguiente ecuacin:

Donde:Q= total de agua descargadaL= distancia entre los espejos de agua del cilindro y beackerA= rea de la seccin transversalt = tiempo total de desagueh= diferencia de alturas Tambin se hace este procedimiento para los valores tomados de la prctica de cabeza variable, pero se hallan varios coeficientes de permeabilidad puesto que los valores de volmenes desalojados son variables.

4. Anlisis de resultadosDe acuerdo con los resultados obtenidos podemos decir que:Al adicionar agua a la muestra disminuye la friccin y aumenta la distancia entre partculas. Para la misma lnea de compactacin, observamos que la densidad seca varia con el contenido de humedad hasta llegar al punto de estar saturada se resuelve en tres capas se enraza y se limpia el exterior para que sea mayor la permeabilidad.Los resultados de este laboratorio se encuentran afectados por factores de tipo humano como son: Falta de homogeneidad en la humedad de la muestra ya que se saturaba primero una parte del suelo lo cual hacia que el agua libre bajara ms rpido Existe diferencias grandes entre los espesores de las capas, se debi dejar que todas las capas sean del mismo espesor y escarificarlas para tener una adherencia mejor. Efectivamente hay un margen de error al momento de realizar el peso del material. En el mtodo de cabeza variable ay una gran cantidad de errores ya que donde se realiz este mtodo tenia determinados orificios los cuales expulsaba el agua adems la nivelacin donde se realiz la prctica no estaba bien igualado por lo cual el agua corra ms rpido. Por otra parte Para la muestra de compactacin normal No. 1 los resultados fueron obtenidos pues la humedad calculada en el primer caso donde la humedad deseada era del 6% se obtuvo 5.56% que por aproximacin se puede decir que es la misma, se piensa que estos buenos resultados tambin para la del 9% y 12% se debe a factores como la homogeneidad del material mezclado, y a la buena compactacin realizada.

5. Conclusin De acuerdo al laboratorio concluimos que, la influencia del contenido de humedad sobre la densidad es uno de los factores ms importantes en la compactacin del suelo por lo cual los valores varan. Se identific que entre ms seco se encuentre el suelo es mayor el porcentaje de energa de compactacin que se utiliza en vencer la friccin entre las partculas del suelo por lo cual se satura el suelo para que sea ms rpido la cada de agua llamado cabeza constante dado a determinada altura. La calidad de la compactacin dependen de la energa de compactacin, el contenido de humedad es saturado, para este laboratorio la calidad se considera baja por que en algunas de las medidas varia ms de lo relativo. Se recomienda para los prximos ensayos tener cuidado en la toma de datos de tiempo y volumen, para as poder tener puntos de comparacin entre lo calculado y lo esperado ms exactos. Se dio a conocer las diferencias entre el mtodo de cabeza constante y el mtodo de cabeza variable para poder identificar la permeabilidad del suelo adems otros aspectos los cuales se pueden analizar del resultado como su friccin.

6. Referencias (Times New Roman, 10, negrita).

[1]. Ingenierocivilinfo, [06 de febrero de 2014], http://www.ingenierocivilinfo.com[2]. ing.unne.edu.ar, [06 de febrero de 2014], http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/permeabilidad.pdf

7. Grficas y TablasFigura 01 prctica cabeza constanteFigura 02 prcticas de cabeza variableFigura 03 cilindro de plstico de prctica de cabeza variableTabla 01 medidas de cilindroTabla 02 clculo de constante de permeabilidad en cabeza constanteTabla 03 medidas de cilindro metlico con base y cilindro plsticoTabla 04 calculo de coeficiente de permeabilidad en cabeza variable

Tabla de Datos 1Cabeza ConstanteDonde: Dimetro (cm)10

Altura (cm)12,3

rea (cm2)543,4968

Ensayo N 1rea (cm3)ManmetroCabeza hQ (cm3)t (seg)Temperatura CK (cm k/seg)

M1M2

1543,496825,55,5201086,993610192,000E-01

Tabla 01 medidas de cilindro

Tabla 02 calculo de constante de permeabilidad en cabeza constante

Para la prctica de permeabilidad de cabeza constante el coeficiente de permeabilidad arroja 2*10-1 cm*K/ seg, el grado de permeabilidad es medio.

Cabeza VariableDonde:Diametro (cm)3,6210

Altura (cm)1280

Area (cm2)157,05549552670,36

Area total (cm2)2827,415496

Tabla 03 medidas de cilindro metlico con base y cilindro plsticoEnsayo N 2t (seg)V (cm3)Area (cm3)M1M2Cabeza hQ (cm3)Temperatura CK (cm k/seg)

51502827,415590108045238,648191,17893E-05

142002827,415590108016156,660192,47576E-05

243202827,41559010809424,718192,6526E-05

354302827,41559010806462,664192,87879E-05

495402827,41559010804616,189193,20932E-05

1066502827,41559010802133,898195,7677E-05

1277602827,41559010801781,049195,91018E-05

1598802827,41559010801422,599196,39035E-05

Tabla 04 clculo de coeficiente de permeabilidad en cabeza variablePara la prctica de permeabilidad de cabeza constante el coeficiente de permeabilidad arroja los datos anteriores y haciendo un promedio, el coeficiente de permeabilidad da 3,80795*10-05 clasificado como grado de permeabilidad bajo.