Ensayo De Permeabilidad

ENSAYO DE PERMEABILIDAD

I. INTRODUCCIÒN.

El flujo de agua a través de medios porosos de gran interés en la mecánica de suelos, esta gobernado por la ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856. Darcy investigó las características del flujo a través de filtros, formados precisamente por materiales térreos, lo cual es particularmente afortunado para la aplicación de los resultados de la investigación en la mecánica de suelos.

II. OBJETIVOS.

 Determinar la permeabilidad de una muestra de suelo. Es decir la velocidad del flujo de agua dentro del suelo en estudio.

III. MUESTRA

La muestra para el ensayo es de naturaleza arenosa fue obtenida por el Profesor del curso.

IV. MATERIALES

 Permeametro.

 Papel filtro.

 Agua

 Cronometro.

V. PROCEDIMIENTO.

 Tomamos una muestra representativa de suelos (arena).

 Colocamos papel filtro en la parte inferior del permeametro.

 Colocamos el suelo en el cilindro del permeametro por capas (3 capas) dándole 25 golpes por capa.

 Llenamos el tubo de carga con agua, lo colocamos en la parte superior del permeametro.

 Graduamos el permeametro para un gradiente de 0.5 y luego para 1.0

 Una vez que el tubo de carga llega a cero tomamos los tiempos cada 10ml de descarga de agua.

VI. CÀLCULOS Y RESULTADOS.

Para realizar estos cálculos se tuvo en cuenta la séte fòrmula

De Donde:

Q = 10 ml.

t = tiempo (seg)

tº = 22ºC

F = 25cm2

I = gradiente (0.5 y 1.0)

GRADIENTE = 0,5 t = 22ºC

Nº GRADIENTE (I) COLUMNA DE AGUA (ml) TIEMPO Q (ml) F (cm2) T (ºC) r K

MINUTOS SEGUNDOS

0 0.00 0.00 10.00 25.00 22.00 1.36 -

1 0.5 0 - 10 2.00 26.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.48

2 0.5 10 - 20 3.00 11.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.66

3 0.5 20 - 30 3.00 13.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.63

4 0.5 30 – 40 3.00 15.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.61

5 0.5 40 - 50 3.00 2.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.79

6 0.5 50 - 60 3.00 23.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.50

7 0.5 60 - 70 2.00 29.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.41

8 0.5 70 - 80 3.00 22.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.52

9 0.5 80 - 90 3.00 19.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.55

10 0.5 90 - 100 3.00 7.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.72

Eliminamos 1 menor y 1 mayor y sacamos promedio del resto del calculo el K promedio.

K = 2.74

Velocidad flujo = 2.74 x 0,5 = 1.37 cm/s

GRADIENTE = 1.0 t° = 22°C

Nº GRADIENTE (I) COLUMNA DE AGUA (mI) TIEMPO Q (ml) F (cm2) T (ºC) r K

MINUTOS SEGUNDOS

0.00 0.00 0.00 10.00 25.00 22.00 1.36 -

1 1.0 0 - 10 1.00 14.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.43

2 1.0 10 - 20 1.00 20.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.18

3 1.0 20 - 30 1.00 24.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.03

4 1.0 30 - 40 1.00 24.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.03

5 1.0 40 - 50 1.00 30.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.82

6 1.0 50 - 60 1.00 24.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.03

7 1.0 60 - 70 1.00 11.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.58

8 1.0 70 - 80 1.00 30.00 10.00 25.00 22.00 1.36 2.82

9 1.0 80 - 90 1.00 11.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.58

10 1.0 90 - 100 1.00 24.00 10.00 25.00 22.00 1.36 3.03

Eliminamos 1 menor y 1 mayor y sacamos promedio del resto de cálculos

K = promedio

K = 3.14

Velocidad de flujo = 3.14 x 1= 3.14 cm/seg

VII. CONCLUSIONES.

 Para un gradiente de I = 0,5 se encontró un K = 2.74 (promedio) y una V = 1.37 cm/s.

 Para un gradiente de I =1 se encontró un K = 3.14 (promedio) y una V = 3.14 cm/s.

 La velocidad del flujo de agua aumenta con la gradiente hidráulica.

 Se observa que en las arenas la filtración del agua se da segundos, mientras tanto en las arcillas puede estar horas o meses para que sea mínimo la filtración y esto se debe a la plasticidad que poseen estas muestras.

VIII. REFERENCIAS.

- Datos tomados en clase y laboratorio

- Eulalio Juafrez Badillo

- Internet.

IX. ANEXOS

9.1. FUNDAMENTO TEÓRICO.

Ley de Darcy y coeficiente de permeabilidad

El flujo de agua a través de medios porosos, de gran interés en la Mecánica de Suelos, está gobernado por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856. Darcy investigó las características del flujo del agua a través de filtros, formados precisamente por mate¬riales tórreos, lo cual es particularmente afortunado para la aplicación de los resultados de la investigación a la Mecánica de Suelos.

Trabajando con dispositivos de diseño especial, esencialmente repro-ducidos en el esquema de la Fig. 4, Darcy encontró que para velo¬cidades suficientemente pequeñas, el gasto queda expresado por:

A es el área total de la sección transversal del filtro e i el gradiente hidráulico del .flujo, medido con la expresión

En cualquier punto del flujo la altura piezométrica A es la carga 1 la elevación i del punto, más la carga de presión en dicho punto (p/y10), La carga de velocidad se desprecia en razón de la pequeñez de 1 velocidades que el agua tiene a través del medio poroso. La diferencia h1—h2 representa la pérdida de energía sufrida por el flujo en el desplazamiento L; esa energía perdida se transforma en calor. Habland con mayor precisión, debería escribirse:

en donde y10 es alguna función de la presión, entre un valor inicial p0 y el valor p, a la altura s. Sin embargo, no es grave ignorar la variación de peso específico respecto a la distribución de presión, considerando a y10 constante.

Figura 1. Esquema del dispositivo experimental de Darcy.

Nótese que en la Fig. Iy4, por ejemplo, el agua fluye de un punte a menor presión a otro a mayor y es que la carga hidráulica total da suma de los dos factores mencionados y no sólo de la presión; es clara que en flujo horizontal el gradiente de presión sí será proporcional al gradiente hidráulico y el flujo

...