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Vel. de carga, Ley de Darcy, Permeabilidad.

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Miriam Solis

on 13 July 2011

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Transcript of Vel. de carga, Ley de Darcy, Permeabilidad.

Universidad Autónoma de Ciudad Juárez Instituto de Ingeniería y Tecnología Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental Mecánica de Suelos I PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL SUELO Miriam Solís Meza 98191
Orlando Gaytán Rodríguez 79580
Patricia Acosta Rodíguez 73731
Julio César Portillo Pérez 62546
Jaime Jurado Herrera 98508 Antecedentes Problemática VELOCIDAD DE DESCARGA VELOCIDAD DE FILTRACIÓN LEY DE DARCY COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD También se conoce como coeficiente de percolación. Es
una propiedad importante de los suelos. Su valor depende del tamaño de los poros que a su vez dependen del tamaño, forma y acomodo de las partículas de un suelo. En una arcilla el coeficiente de permeabilidad es menor que una arena de granos gruesos, debido a que aquella opondrá mayor resistencia al movimiento del agua por el tamaño de poros y de los canales de flujo. K menor K mayor El valor de K indica la mayor o menor facilidad con que el agua fluye a través del suelo, estando sujeta a un gradiente hidráulico; pero esta a su vez depende de las propiedades físicas del suelo y otros factores como la temperatura. Q= Volumen de agua de descarga;
L= Longuitud de la muestra;
A= área de la sección transversal de la muestra;
h= Carga hidráulica;
t= Tiempo.

Unidades del coefciente de permeabilidad= cm/s Velocidad de descarga
Velocidad de filtración
Velocidad real Ley de Darcy
Coeficiente de permeabilidad
Método para medir el coeficiente de permeabilidad Métodos para medir el coeficiente de permeabilidad del suelo Existen varios métodos para medir el coeficiente de permeabilidad: DIRECTOS: su objetivo principal es la medición de K.
1. Permeátro de carga constante.
2. Permeátro de carga variable
3. Prueba directa de los suelos en el lugar.

INDIRECTOS: Proporcionados en pruebas que buscan otros fines.
1. Cálculo a partir de la curva granulométrica.
2. Cálculo a partir de la prueba de consolidación
3. Cálculo con la prueba horizontal de capilaridad. Escalas de permeabilidad PRUEBA DE CARGA CONSTANTE Método más simple para encontrar K.
Se toma una muestra de suelo (área transversal) y de longuitud L. Se somete a una carga constante de agua (h). El agua que fluye se mide en cm3 tomando en cuenta el tiempo en que tardó en fluir. PRUEBA DE CARGA CONSTANTE PRUEBA DE CARGA VARIABLE Mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo, por diferencia de niveles en un tubo alimentador. En la práctica se llena el tubo vertical del permeámetro observándose su descenso a medida que el agua atraviesa la muestra. El flujo de agua através de medios porosos, está gobernado por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856. Darcy descubrió las características del flujo de agua a través de filtros, formados precisamente por materiales térreos, encontrando que para velocidades suficientemente pequeñas, el gasto queda expresado por;
Q= k A i
Donde:
A = El área total de la sección transversal del filtro.
i = El gradiente hidráulico del flujo (adimencional), medido por la sig. ecuación; Donde;
En cualquier punto del flujo la altura piezometrica “ h” es la carga de la elevación “z” del punto, mas la carga de presión en dicho punto La carga de velocidad se desprecia en razón de la pequeñez ,de las velocidades que el agua tiene atraves del medio poroso. La diferencia de h1 y h2 la perdida de energía perdida por el flujo en el desplazamiento “L”.
DIAGRAMA DARCY Cabe mencionar con atención especial que el agua fluye de un punto de menor presión a otro de mayor, y es que la carga hidráulica total es suma de los dos factores mencionados y no solo de la presión; es claro que un flujo horizontal el gradiente de presión , si será proporcional al gradiente hidráulico y el flujo tendrá que ocurrir en el sentido de las presiones descendentes. La ecuación de continuidad del gasto establece que;
Q = Av
Donde;
A = El área del conducto
V = Velocidad del flujo.
( v = ki ) Ley Darcy Finalmente ;
( v = ki )
Donde ;
V = velocidad de Descarga
K = Constante de Permeabilidad
i = Gradiente Hidraulico. Deduciendo; En el intervalo en que la Ley de Darcy es aplicable, la velocidad del flujo es directamente proporcional al gradiente hidráulico, esto indica que en la Ley de Darcy el flujo es Laminar por lo menos mientras sus cargas hidráulicas no sean excesivas. En suelos más finos (mezclas de limos y arcillas o arcillas puras) el agua circula a velocidades aun menores, por lo que con mayor razón, el flujo también será laminar. Definiendo que; La ley de Darcy solo es aplicable a suelos de partículas no muy gruesas, quedando ,desde luego , excluidas las gravas limpias, cantos rodados,etc.
Generalidades; Es de gran importancia mencionar que la constante de Permeabilidad de un suelo definida por la letra “k” será descrita a continuación: Bibliografía: Rico, A.; Del Castillo, H.; La ingeniería de suelos en las vías terrestres: carreteras, ferrocarriles y aeropistas Vol1. Limusa. 2005.
2Juárez, E.; Mecánica de suelos 1.Limusa. 2005 3Chen, W.F. TheCivil EngineeringHandbook. CRC Press. 2002.
4Sanz, J. Mecánica de Suelos. Editores Técnicos Asociados. 1975.
González, M. El terreno. Edicions UPC. 2001
Crespo, C. Mecánica de suelos y cimentaciones. Limusa. 1979.
Terzaghi, K. Soil Mechanics in Engineering Practice. John Wiley & Sons, INC. 1996.
Graux, D. Fundamentos de mecánica del suelo, proyecto de muros y cimentaciones. Editores Técnicos Asociados. 1975.
www.youtube.com/watch?v=981HT9FexA0
www.ensayosingenieriacivil.com/2011/06/pruebas-para-determinar-la.html Problema Una muestra de arena de 35cm2 de área y 20 cm de longuitud se probó en un permeámetro de carga constante. Bajo una carga de 50 cm de agua, el volumen filtrado fue de 105 cc, en 5 minutos, el peso seco de la arena fue de 1105 gr y su densidad relativa 2.67, a) determinar el coeficiente de permeabilididad de la arena ; b) La velocidad de descarga y c) Velocidad de filtración. En el año de 1856 Henri Darcy publico una ecuación en la cual investigó las caracteristicas del flujo de agua a traves de filtros, formados precisamente por materiales térreos. La cual se basa principalmente en las observaciones de Darcy, a través de arenas limpias. Encontrar el flujo volumétrico (Q: gasto), cuando la filtración va a una velocidad muy lenta, además del coeficiente de permeabilidad y comprender la importancia que este tiene y los métodos para su obtención. En algunas ramas como la ecología, hidrología, geología e ingeniería civil, es necesario saber el contenido de agua para predecir el comportamiento del suelo en diferentes aspectos y así tomar la mejor desición al momento de realizar cualquier proyecto. CONCLUSIÓN Se concluye que el coeficiente de permeabilidad K es parte fundamental de los estudios de mecánica de suelos y va de la mano de la Ley de Darcy, así como la velocidad de descarga, filtración y velocidad real. Sin embargo no sólo basta con saber calcular el coeficiente de permeabilidad si no interpretar el resultado que este arroja. Objetivo Cantidad de agua que fluye por unidad de tiempo a través de una sección transversal total unitaria de suelo perpendicular a la dirección de flujo. Velocidad que toma el fluido mientras atraviesa la sección sólida del suelo. En esta sólo se toma en cuenta la relación de vacíos ya que la fase sólida se supone impermeable. VELOCIDAD REAL Es la velocidad de filtración tomando en cuenta que la distancia recorrida por el agua entre los poros del suelo no es la misma longuitud que la distancia total de la muestra. Así que a la fórmula de velocidad de filtración se le multiplicará por la sinousidad del agua. V= ki Vs= V(1+e)/e V2=V1(Lm/L)= [1+e)/e]v(Lm/L)
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