UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA E.A.P. INGENIERIA CIVIL

TEMA: CURSO:

“PERMEAMETRO” NOCIONES DE INSTRUMENTACION Y EQUIPOS

ALUMNA: -RUBIÑOS SALAZAR DORIS

DOCENTE: - JANET SAAVEDRA VERA

CICLO:

II

Nuevo Chimbote 2013

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PERMEABILIDAD La permeabilidad es la propiedad del suelo que indica la facilidad relativa con la que el fluido puede atravesarlo. La gama de permeabilidad es extremadamente amplia variando desde 1 cm/seg para las gravas hasta 10 -8 para las arcillas. El paso del agua a través de los intersticios o poros se llama (PERCOLACIN).Los suelos que son suficientemente poros que permiten percolación en grado considerable se llaman permeables y cuando la percolación es muy pequeña son impermeables. Todos los suelos son permeables puesto que siempre es posible que el agua se filtre a través de los poros de su masa. Una buena permeabilidad es un factor favorable en el caso de: a. Cimientos: puesto que el asentamiento de una estructura dependa de la velocidad con que se elimina la humedad que se encuentre en el suelo que la soporta. b. En rellenos de carreteras y ferrocarriles c. Subrasantes de carreteras. A veces conviene suelos que sean poco permeable como es el caso de: a) Ciertas partes de una represa de tierra, con el objeto de impedir la salida del agua de un reservorio. b) En canales no revestidos: para impedir el escape del agua. c) En tanques, pavimentos, muros de sótanos, etc.

Se puede medir en el terreno o laboratorio debido a que la permeabilidad depende mucho de la estructura del suelo (tamaño de las partículas, relación de vacíos, la composición, la estructura y el grado de saturación) o del fluido (viscosidad, peso específico y polaridad). Las pruebas en el laboratorio permiten estudiar la relación entre a permeabilidad y la relación de vacíos por lo cual suelen realizar habitualmente cuando no se dispone de medidas de campo. Hay varios procedimientos para la determinación de la permeabilidad de los suelos: unos “directos”, así llamamos porque se basan en pruebas cuyo objetivo fundamental es la medición del coeficiente K, otros “indirectos” proporcionando, en forma secundaria, por pruebas y técnicas, que primeramente persiguen otros fines.

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Universidad Nacional del Santa Estos métodos son los siguientes: a) DIRECTOS:

1. Permeámetro de carga constante 2. Permeámetro de carga variable 3. Prueba a 4. b) INDIRECTOS: 1. 2. 3.

Calculo a partir de la curva granulométrica Calculo a partir de la prueba de consolidación Calculo con la prueba horizontal de capilaridad

LEY DE DARCY: El flujo de agua a través de medios porosos, de gran interés en la Mecánica de Suelos, está gobernada por una Ley descubierta experimentalmente por Henry Darcy en 1856.Darcy investigó las características del flujo del agua a través de filtros, formados precisamente por materiales térreos, lo cual es particularmente afortunado para la aplicación de los resultados de la investigación a la Mecánica de Suelos. Trabajamos con dispositivos de diseño especial, Darcy encontró que para velocidades suficientemente pequeñas, el gasto queda expresado por: Q= dv/dt =KAi (cm 3/seg) DONDE: A = es el área total de la sección transversal del filtro. i = el gradiente hidráulico de flujo, medido con la expresión: i = (h1 –h2 )/L La ecuación de continuidad del gasto estable : Q =Av Siendo A el área del conducto y v la velocidad del flujo, llevando esta expresión a la ley de Darcy,se deduce que : v = Ki

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O sea que el intervalo en que la ley de Darcy es aplicable, la velocidad del flujo es directamente proporcional al gradiente hidráulico, esto indica que, dentro del campo de aplicabilidad de la ley de Darcy, el flujo en el suelo es laminar. La ley de es aplicable a suelos de partículas no muy gruesas, quedando excluidos las gravas limpias, cantas rodadas,etc. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD (K) Es una constante física de Proporcionalidad: Se le puede definir el coeficiente K de un suelo como la velocidad de agua a través del mismo cuando esté sujeta a una gradiente hidráulico unitario. Es obvio que en el valor numérico de “K” se reflejan propiedades físicas del suelo y en cierta medida ese valor indica la mayor o menor facilidad con que el agua fluye a través del suelo, estando sujeta a una gradiente hidráulico. LA CONSTANTE “K” DE PERMEABILIDAD ESTA DADA PARA LA FÓRMULA:

DONDE: a = Sección transversal de la bureta. L = Longitud de la muestra de suelo en el permeámetro A = Sección transversal del permeámetro T0 = Instante en el que el nivel de agua en la bureta está en t0 T1=Instante en el que el nivel de agua en la bureta está en h1 H0, h1= Altura entre las que se determina a permeabilidad La permeabilidad a la temperatura T, kT, puede reducirse a la correspondiente a 20º C, k2 o ºC, mediante la expresión: k20ºC = T x kT /20ºC DONDE:

K20ºC = permeabilidad a la temperatura de 20ºC kT = permeabilidad de la temperatura T 20ºC = viscosidad del agua a la temperatura de 20ºC T= Viscosidad del agua a la temperatura T

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GRADO DE PERMEABILIDAD

VALOR DE K (cm/seg) Superior a 10-1 10 -1 - 10-3 10-3 - 10-5 10-5 - 10-7 Menos de 10-7

Elevado Medio Bajo Muy bajo Prácticamente impermeable

TIPO DE FORMACIÓN

VALOR DE K (cm/seg)

Depósitos fluviales Depósitos glaciales Depósitos eólicos

Hasta 0.40 0.05 0.1 – 0.3

TIPOS DE SUELO Arcilla Arcilla Arenosa Limo Turba Arena fina Arena Gruesa Arena gravosa Grava

VALOR DE K (cm/seg) -

10-4 10-4 – 10-8 10-8 – 10-7 10-7 -10-6 10-6 – 10-5 10-5 – 10-4 10-4 – 10-3 - 10-2

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PERMEAMETRO DE CARGA CONSTANTE Ofrece el método más simple para determinar el coeficiente de permeabilidad de ese suelo de área transversal A y longitud L, confinada en un tubo, se somete a una carga hidráulica h. El agua fluye a través de la muestra, midiéndose la cantidad (en cm3 que pasa en el tiempo t .En suelos poco permeable, el tiempo de prueba es tan largo que deja de ser práctico. Aplicando la ley de Darcy: V = KAit

V = es la mencionada cantidad de agua El gradiente hidráulico medio vale :

i = h/L

El coeficiente K de Permeabilidad es :

K = VL/hAt

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PERMEÁMETRO DE CARGA VARIABLE En este tipo de permeámetro se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo, por la diferencia de niveles en tubo alimentador. Este permeámetro puede ser utilizado en suelos finos y grueso variando el diámetro del tubo alimentador, pero lo más común es utilizarlo con los suelos finos pocos permeables. Al ejecutar la prueba se llena de agua el tubo vertical del permeámetro, observándose su descenso a medida que el agua atraviesa la muestra. Con referencia a la figura ilustrativa: a = Área del tubo vertical de carga A = Área de la muestra L = Longitud de la muestra h1 = Carga hidráulica al principio de la prueba h2 = Carga hidráulica al final de la prueba hc = Altura de ascensión capilar, que debe deducirse de la lectura total del tubo de carga. t = Tiempo requerido para que la carga hidráulica pase h1

a

h2

dt = tiempo, la cantidad de agua cm 3 que atraviesa la muestra, según la Ley de Darcy dV = K A i dt = KA h dt /L … (1) Al mismo tiempo, en el tubo vertical, el agua tiene un descenso dh y el volumen del agua que atravesó la muestra en el tiempo dt, podrá expresarse dV = -adh

…(2)

(1) y (2) pueden igualarse: KA h dt/L =-a dh

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El permeámetro de carga hidrostática variable, nos permite tener fuertes cargas hidráulicas la cual la obtención de “K” de un suelo poco permeable.

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MATERIAL Y EQUIPO Recipiente para colocar la muestra (que puede ser un tubo, un frasco o cualquier otro objeto de forma cilíndrica). Dos tapones de hule, o cualquier otro objeto que nos permita aislar ambos extremos del recipiente. Un tubo capilar que será utilizado en el permeámetro de carga variable. -Probeta graduada con llave de paso. -Termómetro -Balanza -Cronómetro -Vernier -Piedra porosa -Manguera -Bases de permeámetros Frasco para suministrar suero

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El Permeámetro de Guelph Es un permeámetro fácil de usar para una medida rápida y exacta in - situ de la conductividad hidráulica. La evaluación exacta de suelo del que la conductividad hidráulica, adsorción del suelo, y potencial de flujo matricial puede hacerse en todos los tipos de suelo. El equipo puede ser transportado, montado, y de operativa fácil por una persona. Las medidas pueden hacerse entre 1/2 a 2 horas, según el tipo de suelo, y requerir sólo unos 2.5 litros de agua. Las medidas pueden hacerse en la horquilla de 15 a 75 cm bajo la superficie de suelo.

El Permeámetro de Guelph es un equipo completo que consiste en el permeámetro, trípode de campo, barrena, preparación de la perforación y herramientas de limpieza, contenedor de agua plegable, y bomba de mano de vacío, todos embalados para su transporte. Hay accesorios disponibles para ampliar la capacidad de medida del permeámetro. Los accesorios de profundidad aumentan la profundidad de operación en 80 cm. la profundidad máxima alcanzable es de 315 cm. Los accesorios acopladores de anillos permiten medidas de anillos de diámetro de 10 cm y 20 cm. Un adaptador de tensión permite que las medidas sean hechas bajo tensión a muy bajas condiciones de carga. Los infiltró metros de anillo y tensión están también disponibles como unidades independientes. Las unidades independientes vienen como equipos que incluyen caja de transporte y todos los artículos necesarios de hacer medidas.

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PERMEAMETRO DE COMPACTACIÓN Los permeámetros K-610 y K-612 están diseñados para llevar a cabo ensayos de permeabilidad, bien sea de carga constante o descendente, en suelos sin alteración, remodelados o compactados. Las unidades están compuestas por un molde de compactación y un brocal estándar, fijados entre la base de aluminio fundido y la parte superior del equipo.

PERMEAMEATRO EN MINIATURA El permeámetro Miniatura ha sido desarrollado para llevar a cabo estudios de permeabilidad de carga constante o de carga variable, tanto en suelos cohesivos como no cohesivos. Debido a sus pequeñas dimensiones internas, la unidad permitrealizar ensayos bien sea de especímenes extraídos de grandes muestras de bloques de suelo no alterado, de muestras de suelo no alterado obtenidos mediante los métodos de tubo de paredes finas o de pistón, o de muestras extraídas de especímenes compactados den laboratorios

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CONJUNTO PERMEAMETRO DE ALTA PRESIÓN El permeámetro k-670 ha sido especialmente para llevar acabo ensayos de especímenes de roca, suelos químicamente solidificados, productos industriales y similares. Las cabezas y tubo del permeámetro están construidos especialmente para llevar estudios de permeabilidad de alta presión, así como los ensayos estándar a baja presión. La unidad es capaz de mantener una presión de 400kPa. El tamaño de la muestra utiliza con este permeámetro es de aproximadamente 33.3 mm (1-15/16”) de diámetro por 71.4 mm (2-13/16”) de longitud.

La unidad se suministra completa con indicadores de presión, pipeta indicadora, válvulas y accesorios .El tanque de agua que contiene el fluido de permeabilidad mide aproximadamente 102 mm (4”) de diámetro, por 508 m (20”) de longitud. El sistema incorpora un regulador de control de presión de gas sensibilidad, con el fin de mantener una presión constante sobre el espécimen durante largos periodos de tiempo.

La facilidad de aplicar una carga de alta presión utilizando aire comprimido ,hace que este permeámetro sea especialmente adecuado para realizar ensayos sobre materiales de baja permeabilidad, aplicando el método de carga descendente .Asimismo ,la sonda y válvula situadas en la parte superior del permeámetro y el tanque de agua de larga sección transversal ,permiten aplicar una formula simplificada ,similar a la que se utilizar con el método de carga constante ,para calcular el coeficiente de permeabilidad.

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PERMEÁMETRO A CARGA CONSTANTE Y VARIABLE DE 6 PUESTOS Este aparato está diseñado para permitir ensayos de permeabilidad a carga constante y variable, en suelos granulares compactos. Formado por banco soporte pintado, con tubos, válvulas, tubería de conexión y depósito de agua con altura regulable. El equipo admite células de 4” y 6” de diámetro, que deben pedirse por separado. Dimensiones: 1600 x 700 x 2300 mm Peso: 120 kg Accesorios S0509 Célula de Ø 4” construida en acero. S0510 Célula de Ø 6” construida en acero. S0511 Piedras porosas Ø 100 mm S0512 Piedras porosas Ø 150 mm

PERMEÁMETRO COMBINADO A CARGA CONSTANTE Y VARIABLE Permeámetro combinado a carga constante y variable, de 4 puestos de trabajo Este aparato está diseñado para permitir ensayos de permeabilidad a carga constante y variable, en suelos granulares compactos. Formado por banco soporte pintado, con tubos, válvulas, tubería de conexión y depósito de agua con altura regulable. El equipo admite células de 4” y 6” de diámetro, que deben pedirse por separado. Dimensiones: 1100 x 700 x 2200 mm Peso: 90 k

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PERMEÁMETRO DE CARGA CONSTANTE Utilizado para determinar la permeabilidad en terrenos granulares, gravas y arenas. Conjunto formado por: S0506 Panel metálico con tres tubos de carga constante, escala graduada y accesorios de conexión. Dimensiones: 210 x 50 x 1160 mm Peso: 5 Kg Accesorios S0506/1 Célula de permeabilidad constante Ø 75 mm, con tres puntos de presión a diferentes niveles para conectar los tubos de carga constante. Construida en cuerpo de aluminio anodizado y cuerpo acrílico de plexiglás. Peso: 3 Kg S0506/2 Célula de permeabilidad constante Ø 114 mm, con seis puntos de presión a diferentes niveles para conectar los tubos de carga constante. Construida en cuerpo de aluminio anodizado y cuerpo acrílico de plexiglás. Si se utiliza esta célula es necesario tener dos paneles metálicos S0506. Peso: 7 Kg S0506/3 Tanque de nivel constante, fabricado en plexiglás. Los niveles de entrada y salida de agua pueden regularse en altura. Peso: 3 kg

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PERMEÁMETRO DE CARGA VARIABLE Utilizado para determinar la permeabilidad en terrenos arcillosos y limos. La muestra es confinada dentro del permeámetro al cual se conecta el tubo manométrico lleno de agua. La muestra debe saturarse completamente con agua antes del ensayo, y el operador medirá en el tubo el agua recogida después de haber atravesado la muestra. El equipo está formado por: - Panel metálico con tres tubos manométricos de Ø 3, 4 y 6 mm respectivamente para los diferentes grados de permeabilidad. - Célula de permeabilidad de Ø 4” (101,6 mm) completo con base perforada y malla en acero inox. - Tanque de agua con llave - Tubos y conexiones Peso: 18 kg Accesorios: S0505/1 Célula de permeabilidad de Ø 6” (152,4 mm) completo con base perforada y malla en acero inox. S0505/2 Tanque desaireador de 20 l de capacidad. S0505/6 Colector de aguaV0410 Bomba de vacío S0506/7 Tubo de goma de 3 m de longitud

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PERMEÁMETRO PLÁSTICO

Diseñado para determinar rápidamente la permeabilidad y para observar el fenómeno de las arenas movedizas. Construido en plástico transparente, permite observar el comportamiento del suelo y el flujo de agua durante el ensayo. La célula de Ø 63 mm, admite muestras hasta 254 mm de alto. Junto con la célula se suministra una escala graduada y un tubo capilar. Se suministra con toda la tubería necesaria, y conexiones para entrada y salida de agua. Peso: 2 kg

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BIBLIOGRAFIA

 file:///C:/Users/r/Desktop/PROETISA.htm  http://www.gisiberica.com/PERMEAMETRO%20DE%20GUEL PH/PERMEAMETRO.htm

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