COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

Transcripción

1 PRACTICA COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD OBJETIVO Determinar el coeficiente de ermeabilidad en un suelo artir de la Ley de Darcy. INTRODUCCIÓN Esta ráctica es de interés en el estudio del flujo a través de suelos que siguen la ley de Darcy. La imortancia en Ingeniería Civil es or su influencia en la solución de gran número de roblemas relacionados con la construcción y oeración de estructuras tales como diques, ilotes, cimentaciones, estabilidad de taludes etc. De acuerdo con la ley de Darcy el flujo en un medio ermeable es roorcional al área y al gradiente hidráulico. O sea. Q = K A i Donde. Q A Caudal. Área hidráulica. dh i = Gradiente hidráulico. dx K Coeficiente de ermeabilidad. El flujo en un suelo de esesor conocido entre dos lanos verticales de acuerdo a la figura esta definido como:

2 Q = K dh y h dx Al integrar entre x 0, h 0 y x 1, h 1, resulta. Q = K h y x 0 1 h x Donde y Ancho del esesor del suelo. 1 0 Por lo que: A = y h Fig. 1 Flujo horizontal en suelos. EQUIPO, MATERIALES E INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 1. Equio de ermeabilidad.. Placas extremas del tanque, izquierda ermeable, derecha ermeable l de arena seca de tamaño igual o mayor a l de agua limia.

3 5. Nivel de burbuja. 6. Regla graduada o flexómetro. 7. Cronómetro. 8. Probeta y vaso graduado de 1 l de caacidad. 9. Regulador de energía, extensión y cable de conexión a equio. 10. Hoja de anotaciones a manera de tabla. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Verificar que este nivelado el equio.. Bajar los tornillos de las cuatro atas de la máquina, ara evitar movimiento lateral. 3. Llenar el deósito con agua hasta el nivel marcado. 4. Verificar que las lacas extremas estén colocadas y sean ermeables. 5. Verificar que las válvulas de suministro a los deósitos extremos la izquierda esté abierta y la derecha cerrada. 6. Verificar que la válvula del sumidero este cerrada. 7. Verificar que los tubos de drenaje de los deósitos extremos estén el izquierdo a 300 del fondo y el derecho a nivel. 8. Llenar el deósito de arena hasta alcanzar una rofundidad uniforme de Verificar que los tubos manométricos estén limios. 10. Conectar el equio al regulador y este al contacto de energía de 110 v. 11. Arrancar la bomba y ajustar la velocidad hasta alcanzar una rofundidad del flujo constante de 300 en el deósito izquierdo, con aenas un oco de flujo or el tubo de drenaje. 1. Eserar a que el flujo alcance el deósito derecho y se establezca una rofundidad del flujo constante.

4 13. Registrar el nivel de agua alcanzado en los manómetros seleccionadas, h 0 y h 1, así como la distancia horizontal entre ambos. Y el nivel alcanzado en el manómetro del vertedor. 14. Aforar el gasto desalojado or el vertedor registrando volumen en la robeta o vaso y el tiemo transcurrido or lo menos tres mediciones. 15. Colocar el tubo de drenaje del deósito derecho a 5 del fondo y eserar a que el flujo se establezca. Reetir los asos 11 y Continuar el exerimento con incrementos de 5 en el aso 13, hasta que la diferencia de niveles entre los tubos de drenaje de los deósitos izquierdo y derecho sea de Aagar el equio, drenar los manómetros, el agua del deósito y extender la arena sobre una suerficie limia ara su secado. MEMORIA DE CÁLCULO 1. Calcular el caudal asociado a cada una de las cargas manométricas del vertedor, con ayudad de la curva de calibración, o bien con la ecuación siguiente. Q = h.353. Obtener la diferencia cuadrática de las cargas manométricas h 0 -h Dibujar una gráfica caudal contra diferencia cuadrática de cargas y ajustar los datos a una línea recta. 4. Determinar el coeficiente de ermeabilidad K, a artir de la endiente de la recta. Es decir. m = K y x

5 Donde m K y x Pendiente de la recta. Coeficiente de ermeabilidad. Ancho del suelo Distancia horizontal. 5. Con base en el resultado anterior investigar a que tio de material se corresonde y las características de drenaje. 6. Comarar los gastos calculados con los aforados. RESULTADOS DE LA PRACTICA EJEMPLO 1. Tabla de anotación y cálculo. Distancia vertical Manométrica en el vertedor Carga en el manómetro, h 0 Carga en el manómetro, h 1 Caudal l/min desde fondo desagüe Tablas de cálculo.

6 H 0 -h 1 H 1 h Relación caudal-h 0 -h 1. 6.E-06 5.E-06 Caudal m^3/s 4.E-06 3.E-06.E-06 1.E-06 y = 4E-05x 0.E Diferencia cuadrática de cargas m^ 4. Coeficiente de ermeabilidad De la gráfica y de la ecuación de la recta se obtiene que la endiente es igual a. m = 4E 05 Y como el coeficiente de ermeabilidad está dado cómo.

7 K = mx y Entonces el coeficiente de ermeabilidad con: y = 0.17 m Vale x = 0.0 m, K =.35 E 06 m/s K = /s 5. Características de drenaje. Con este valor se considera que el suelo es oco ermeable, o de características de drenaje obre.