PRACTICA N° 5

1.    TITULO: DETRMINACIO DE LA PERMEABILIDAD DE UN SUELO

LUGAR: LABORATORIO DE EDAFOLOGÍA

2. OBJETIVO:

Introducir al estudiante para la determinación del coeficiente de permeabilidad de un suelo granular.

3. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA:

La permeabilidad del suelo suele medirse en función de la velocidad del flujo de agua a través de éste durante un período determinado. Generalmente se expresa o bien como una tasa de permeabilidad en centímetros por hora (cm/h), milímetros por hora (mm/h), o centímetros por día (cm/d), o bien como un coeficiente de permeabilidad en metros por segundo (m/s) o en centímetros por segundo (cm/s).

4.    PROCEDIMIENTO:

A.   METODO DE CABEZA CONSTANTE.

ü  Saturar la muestra de suelo siguiendo las instrucciones del profesor.

ü  Estabilizar la condición de flujo permitiendo que fluya agua por un tiempo. A continuación cerrar la válvula de entrada y salida.

ü  Utilizar el vaso de precipitación para recibir el agua a la salida del permeámetro. Registrar el tiempo necesario para almacenar entre 750- 900 ml.de agua (para este experimento se tomo solo 500 ml por conveniencia).Registrar también la temperatura del agua y repetir este ensayo por tres veces utilizando un volumen constante.

ü  Cada alumno debe calcular el coeficiente de permeabilidad a la temperatura de ensayo y a 20°C.Efectuar correcciones para viscosidad de agua.

B.   METODO DE CABEZA VARIABLE.

ü  Preparar la muestra de suelo siguiendo las instrucciones dadas por el profesor.

ü  Llenar la bureta hasta una altura conveniente y medir la cabeza hidráulica a través de la muestra para obtener h_1.

ü  Iniciar el flujo de agua y empezar a cronometrar el tiempo utilizando un cronometro. Dejar que el agua fluya a través de la muestra hasta que la bureta se encuentre casi vacía. Parar el flujo de agua y registrar el tiempo transcurrido obtener la cabeza h_2, registrar la temperatura del ensayo. Si es necesario calcular el área de la sección transversal de la bureta (a), almacenar el agua de cada experimento con una probeta. Después del ultimo experimento obtener el Q_ensayo el cual nos permite calcular “a”.

ü  Volver a llenar la bureta y repetir el ensayo dos veces mas. Utilizar los mismos valores para h₁ y h₂ y anotar los tiempos y temperatura de cada ensayo.

ü  Cada alumno debe calcular el coeficiente de permeabilidad de cada ensayo K_t y a 20°C.Efectuar correcciones para viscosidad del agua.

5.    RESULTADOS:

A.   Datos usados del experimento para el método de cabeza constante.

B.   Datos usados del experimento para el método de cabeza variable.

6.    CALCULO:

A.   Determinación del coeficiente de permeabilidad por el método de cabeza constante.

K_t = QL / A h T°

Q = descarga en cm3

A = área seccional de la muestra de suelo en cm3.

h = altura de la cabeza hidráulica en cm.

L = longitud de la muestra en cm. Descontando la altura de las piedras de porosidad.

t= tiempo del experimento en segundos.

A = 31.47 cm²

h= 87 cm.

T _promedio= 138.863 seg.

Q= 500 cm³.

L= 10.135 – 2(1.28) = 7.575 cm.

K_t = (500 cm3) (7.575cm)/ (31.47 cm²) (87 cm) (138.863 seg)

K_t = 9.96208 X 10^-3 cm/seg

Este coeficiente es para una temperatura de 24.9 °C del experimento. Ahora buscaremos el factor de corrección para 20 °C.

Buscamos en la tabla del Libro Mecánica de Fluidos de Robert Mott los valores de la viscosidad dinámica para las temperaturas de 24.9 °C y 20°C.

n_{t /} n_{20 = 8.94 x 10}^-7 _{/ 1.02x 10}^-6 _{= 0.8764 (factor de corrección para 20°C)}

K₂₀ = K_t * n_{t /} n₂₀

K₂₀ = (9.96208 X 10^-3 cm/seg) (_0.8764)

B.   Determinación del coeficiente de permeabilidad por el método de cabeza variable.

K_t = (aL / At) ln (h₁/h₂)

Q = descarga en cm³

A = área seccional de la muestra de suelo en cm3.

h₁ = cabeza hidráulica a través de la muestra al comienzo del experimento (t=0).

h₂ = cabeza hidráulica a través de la muestra final del ensayo (t=t_ensayo)

L = longitud de la muestra en cm. Descontando la altura de las piedras      de porosidad.

t= tiempo del experimento en segundos.

a = área de la sección transversal de la bureta en cm². 

A = 31.47 cm²

h₁= 71.7 cm.

h₂= 41.9 cm.

t _promedio= 22.483 seg.

Q= 50.76 cm³.         

L= 10.135 – 2(1.28) = 7.575 cm.

a = 1.453 cm².

K_t = [ (1.453 cm2)(7.575 cm.)/ (31.47 cm2)(22.483 seg.) ]* ln (71.7/41.9)

K_t = 8.35674 X 10^-3  cm/seg

Este coeficiente es para una temperatura de 24.9 °C del experimento. el factor de corrección para 20 °C.  fuente tabla del Libro Mecánica de Fluidos de Robert Mott los valores de la viscosidad dinámica para las temperaturas de 24.9 °C y 20°C.

n_{t /} n_{20 = 8.94 x 10}^-7 _{/ 1.02x 10}^-6 _{= 0.8764 (factor de corrección para 20°C)}

      K₂₀ = K_t * n_{t /} n₂₀

K₂₀ = (8.35674 X 10^-3 cm/seg) (_0.8764) = 7.324436 X 10^-3 cm/seg.

7.    CONCLUSIONES:

8.    RECOMENDACIONES:

9.     BIBLIOGRAFIA:

ü  Ingeniería Geológica.González de Vallejo, L.I. et al.Ed. Prentice Hall.

ü  Mecánica de Suelos. Tomos 1 y 2.Juárez Badillo, E. y Rico Rodríguez, A. Ed. Limusa (México)

ü  Fundamentos de Mecánica de Suelos.Whitlow, Roy. Ed. CECSA

ü  Geotecnia y Cimientos. Tomos 1 y 2.Jiménez Salsa et al.
Ed. Rueda.

ü  Manual del Ingeniero Civil. Tomo I. Sección 7.Merritt, F.S. Ed. Mc Graw Hill.

ü  Mecánica de Suelos en la Ingeniería Práctica. Terzaghi, K. y Peck. Ed. Ateneo.

·         El coeficiente de permeabilidad es una característica de los suelos, específicamente está ligado a la Ley de Darcy que se refiere al flujo de fluidos a través de los suelos. El coeficiente de permeabilidad, generalmente representado por la letra k, es extremadamente variable, según el tipo de suelo. Clasificación de los suelos según su coeficiente de permeabilidad:

                           Fig. (02)

(es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_permeabilidad; 2.11pm 02/02/09)

·         Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata de factores en extremo localizados, como fisuras y cárcavas, y es difícil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un estudio serio de los perfiles de suelo proporciona una indispensable comprobación de dichas mediciones. Las observaciones sobre la textura del suelo, su estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposición por capas, los poros visibles y la profundidad de las capas impermeables como la roca madre y la capa de arcilla, constituyen la base para decidir si es probable que las mediciones de la permeabilidad sean representativa.

4.    MATERIALES:

ü  Permeámetro de combinación modelo K-605ª.

ü  Cronometro.

ü  Termómetro.

ü  Soporte para la bureta.

ü  Bureta de 100 ml.

ü  Probeta de 1000 ml.

ü  Vaso de precipitación de 1000 ml.