FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA ACADMICA PROFESIONAL DE INGENIERA DE MINAS

PERMEABILIDAD

AUTORES LINDAO JIMENEZ CARMEN YOLANDA GALVEZ CHAVEZ JESSICA LISBETH SALAZAR VASQUEZ JOSUE CHUYES BENEL FRANCO MERA CARRASCO LUIS

PROFESORING. ANDERSSON CHUNGA PATIO

CHICLAYO-PER

2015

DEDICATORIADedicamos este trabajo principalmente a Dios, por habernos dado la vida y permitirnos haber llegado hasta este momento.A nuestros padres, por ser los pilares ms importantes y por demostrarnos siempre su cario y apoyo incondicional sin importar nuestras diferencias de opiniones.Dedicamos tambin este trabajo a nuestro maestro ya que es l quien aporta positivamente cada da en nuestra carrera, nos incentiva para conseguir nuestros objetivos, dndonos esa mano amiga que nos ayuda y motiva para seguir perseverando en busca de lo que anhelamos, trasmitindonos incondicionalmente sus enseanzas y sabidura.

INTRODUCCINLos suelos y las rocas no son slidos ideales, sino que forman diferentes fases como: partculas slidas y gas, partculas slidas y lquidas, o bien, partculas slidas, gas y lquido. El lquido es normalmente agua y el gas se manifiesta a travs de vapor de agua. Por lo tanto se habla de medios porosos, a estos medios se los caracteriza a travs de su porosidad a su vez esta propiedad determina la permeabilidad del medio o del material en estudio.Se dice que un material es permeable cuando contiene vacos continuos, estos vacos existen en todos los suelos, incluyendo las arcillas ms compactas, y en todos los materiales de construccin no metlicos, incluidos el granito sano y a pasta de cemento, por lo tanto dichos materiales son permeables. La permeabilidad de los suelos, es decir la facultad con la que el agua pasa a travs de los poros, tiene un efecto decisivo sobre el costo y las dificultades a encontrar en muchas operaciones constructivas y mineras, como lo son por ejemplo, las excavaciones a cielo abierto en arena bajo agua o la velocidad de consolidacin de un estrato de arcilla bajo el peso de un terrapln (muro), de all la importancia de su estudio y determinacin, lo que detallaremos a continuacin.

FORMAS DE CAPTACIN DEL AGUA EN LA NATURALEZAPROCEDENCIA DEL AGUA EN EL TERRENO: el agua presente en los suelos puede provenir de distintas fuentes: AGUA DE SEDIMENTACION: Es aquella incluida en suelos sedimentarios al depositarse sus partculas. AGUA DE INFILTRACION: Es la proveniente de lluvias, corriente de agua o hielos, lagos y mares.NIVEL FRETICO: Se define como nivel fretico al lugar geomtrico de puntos del suelo en los que la presin de agua es igual a la atmosfrica. El niel fretico seria una superficie horizontal, sin embargo, si existe la posibilidad de que el agua fluya dentro del suelo, ya no hay razn para que el niel fretico siga siendo horizontal, y de hecho, naturalmente lo es, varia con respecto a las variaciones de precipitacin, presin atmosfrica y con las mareas.NIVEL PIEZOMETRICO: Se define como nivel piezomtrico a la altura que alcanza el agua en un tubo vertical o piezomtrico en un punto determinado.

CLASIFICACION DEL AGUA PRESENTE EN SUELOSLa movilidad del agua en una masa del suelo, puede realizarse una clasificacin de la misma en las siguientes categoras: Agua absorbida.- Es el agua ligada a las partculas del suelo por fuerzas de origen elctrico, no se mueve en el interior de la masa porosa y por lo tanto no participa del flujo. Agua capilar.- Es aquella que se encuentra sobre el nivel fretico en comunicacin continua en l. Su flujo presenta una gran importancia en algunas cuestiones de mecnica de suelos, tales como el humedecimiento de un pavimento por flujo ascendente y otras anlogas. Sin embargo, en la mayora de los problemas de filtracin de agua, el efecto de flujo en la zona capilar es pequeo y suele despreciarse en atencin a las complicaciones que planteara al ser tomada en cuenta tericamente su influencia. Agua de contacto.- Es la que se encuentra sobre el agua capilar. La masa de suelo no est saturada. Agua libre, gravitacional o fretica.- Se encuentra bajo el nivel fretico en comunicacin continua con l. Las presiones neutras son positivas. El agua, bajo el efecto de la gravedad terrestre puede moverse en el interior de la masa de suelo sin otro obstculo que el que le imponen su viscosidad y la trama estructural del suelo.PERMEABILIDAD EN LOS SUELOSEs la facilidad o dificultad que tiene un suelo de permitir que lo atraviese el agua a travs de sus vacos. Esto permite clasificar los suelos en: suelos permeables y suelos impermeables, la permeabilidad est influenciada por el tamao de las partculas, espacio de los vanos y la estructura del suelo. La tabla 3.1 muestra los valores tipos de permeabilidad para diferentes tipos de suelos.De otro lado los suelos que son casi impermeables como las arcillas no permiten que los lixiviados percolen y pueden causar que se queden estancados. Suelos con permeabilidad rpida son clasificados como peligrosos para las aguas subterrneas y subsuelos, debido a que los jugos se infiltran rpidamente.

LOS FACTORES MS IMPORTANTES QUE INTERVIENEN EN LA PERMEABILIDAD LA RELACIN DE VACOS DEL SUELO.El espacio de los vanos es proporcional al tamao de la partcula. En otras palabras, a mayor tamao mayor cantidad de vanos. Cuando un suelo es comprimido o vibrado, el volumen ocupado por sus elementos slidos permanece invariable, mientras que el volumen de vacos disminuye, por lo tanto la permeabilidad del suelo tambin disminuye.}

LA ESTRUCTURA Y ESTRATIFICACIN DEL SUELOEn un suelo se pueden encontrar diferentes permeabilidades en estado inalterado y remoldeado, aun cuando la relacin de vacos sea la misma en ambos casos; esto puede ser debido a los cambios en la estructura y estratificacin del suelo inalterado o una combinacin de los factores.La permeabilizacin sufre variaciones debido a que en el remoldeo quedan libres algunas partculas del suelo y al fluir el agua, esta las mueve y las reacomoda, tapando los canales o arrastrndolas a la superficie o al exterior de la muestra causando turbidez en el agua. TAMAO DE LAS PARTCULAS.La permeabilidad de un suelo ser ms baja cuando ms pequeas sean sus partculas y por ende menor sern los vacos que forman los canales de flujo.La permeabilidad en algunos suelos es provocada por arrastre de sus finos, causando filtracin. GRADO DE SATURACINEs la relacin entre el volumen de agua y el volumen de vacos de una muestra de suelo; cuan mayor sea el grado de saturacin mayor ser la permeabilidad, debido a la reduccin en los canales disponibles al flujo del agua. POLARIDADDepende de la movilidad del flujo que rodea a las partculas de suelo y del movimiento del fluido en direccin opuesta al flujo neto debido al potencial elctrico generado por la filtracin.En el intercambio catinico se produce procesos reversibles en las cuales las partculas slidas del suelo se unen a iones de la fase acuosa expulsando al mismo tiempo cantidades iguales de otro catin generando as un equilibrio entre estos dos procesos y, una compensacin de cargas positivas por partes de los aniones que estn presentes en la masa del suelo DENSIDAD DEL SUELOLa densidad relativa es una propiedad ndice de los suelos y se emplea normalmente en gravas y arenas, es decir, en suelos que contienen casi exclusivamente partculas mayores a 0.074 mm (malla #200). La densidad relativa es una manera de indicar el grado de compacidad (compactacin) de un suelo y se puede emplear tanto para suelos en estado natural como para rellenos compactados artificialmente. PESO ESPECIFICOEn un suelo real es normal que los minerales de fracciones muy finas y coloidales tengan su peso especfico mayor que los minerales de la fraccin ms gruesa. A mayor peso especfico ser menor la permeabilidad TEMPERATURA DEL AGUADe un anlisis terico surge que el valor del coeficiente de permeabilidad del suelo es proporcional a la viscosidad cinemtica del agua expresada mediante la relacin:

AGUJEROS Y FISURASHeladas, ciclos alternados de humedecimiento y secado, efectos de vegetacin y pequeos organismos pueden cambiar las condiciones del suelo, provocando discontinuidades, fisuras, agujeros, etc., que hacen que las caractersticas de permeabilidad de los suelos sean diferentes.

AIRE ENCERRADO Y MATERIALES EXTRAOS EN LOS VACOSLos suelos en su condicin natural, contienen pequeas cantidades de gas encerrado. El gas encerrado, aun cuando sea en pequeas cantidades, tiene un efecto marcado en el coeficiente de permeabilidad.

MTODOS PARA MEDIR EL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD DEL SUELOEl coeficiente de permeabilidad es un dato cuya determinacin correcta es de fundamental importancia para la formacin del criterio del proyectista y en algunos problemas de mecnica de suelos como el diseo de base de un relleno sanitario con suelos naturales.Hay varios procedimientos para la determinacin de permeabilidad de los suelos: unos "directos", as llamados porque se basan en pruebas cuyo objetivo fundamental es la medicin de tal coeficiente; otros "indirectos", proporcionados, en forma secundaria, por pruebas y tcnicas que primariamente persiguen otros fines y los mtodos del terreno que permiten identificar la conductividad hidrulica de un suelo en forma directa. Estos mtodos son los siguientes:A) DIRECTOS: Permemetro de carga constante. Permemetro de carga variable. Prueba directa de los suelos.B) INDIRECTOS: Calculo a partir de la curva granulomtrica. Calculo a partir de la prueba de consolidacin. Calculo con la prueba horizontal de capilaridad.C) MTODOS DE TERRENOS:1. Infiltracin estndar2. Prueba de agotamiento y recuperacin Prueba de perforacin entubada. Prueba de perforacin no entubada.3. Prueba de infiltracin. Lagunas de infiltracin Infiltrmetro de doble anillo. Mtodo de Bouwer. Mtodo de Porchet. Pruebas de inyeccin o extraccin de agua (SlugTest).

LEY DE DARCYEn 1856, en la ciudad francesa de Dijon, el ingeniero Henry Darcy fue encargado del estudio de la red de abastecimiento a la ciudad.Parece que tambin deba disear filtros de arena para purificar el agua, as que se interes por los factores que influan en el flujo del agua a travs de los materiales arenosos, y present el resultado de sus trabajos como un apndice a su informe de la red de distribucin.Ese pequeo anexo ha sido la base de todos los estudios fsico-matemticos posteriores sobre el flujo del agua subterrnea.PRINCIPIOS EN LA LEY DE DARCYPermemetro:

Permemetro de carga constante

Bsicamente un permemetro es un recipiente de seccin constante por el que se hace circular agua conectando a uno de sus extremos un depsito elevado de nivel constante.En el otro extremo se regula el caudal de salida mediante un grifo que en cada experimento mantiene el caudal tambin constante.Finalmente, se mide la altura de la columna de agua en varios puntos, Darcy encontr que el caudal que atravesaba el permemetro era linealmente proporcional a la seccin y al gradiente hidrulico.Entonces siempre que se utilice una seccin del mismo material:

Si utilizamos otra arena (ms gruesa o fina, o mezcla de gruesa y fina, etc.) y jugando de nuevo con todas las variables, se vuelve a cumplir la ecuacin anterior, pero la constante de proporcionalidad lineal es otra distinta. Darcy concluy, por tanto, que esa constante era propia y caracterstica de cada arena.La expresin completa de la ley de Darcy es:

Donde: q: Q/seccin (es decir caudal que circula por de seccin)K= Conductividad Hidrulica

(el signo menos se debe a que el caudal es una magnitud vectorial, cuya direccin es hacia los decrercientes; es decir, que o dh es negativo y, por tanto, el caudal ser positivo)

CONTANTE DE PERMEABILIDAD O CONDUCTIVIDAD HIDRULICAEsta constante vara con el tipo de suelo:

Flujo a travs de varias capas: Permeabilidad equivalente

FLUJO PARALELO A LAS CAPAS:Si el flujo es paralelo a las capas (los dos sondeos, que suponemos abiertos en todas las capas, indican el gradiente que provoca el flujo), la permeabilidad equivalente (Kh) se calcula con esta expresin:

FLUJO PERPENDICULAR A LAS CAPAS:Si el flujo es perpendicular a las capas (los dos sondeos, que suponemos abiertos en sus extremos, indican el gradiente que provoca el flujo), la permeabilidad equivalente (Kv) es igual a:

Limitaciones de la Ley de Darcy La constante de proporcionalidad K no es propia y caracterstica del medio poroso. La relacin entre el caudal y el gradiente hidrulico no es lineal en algunas circunstancias.Esto puede suceder cuando el valor de K es muy bajo o cuando las velocidades del flujo son muy altas.

COEFICIENTE DE PERMEABILIDADLos estudios de Darcy tambin utilizan un valor de velocidad v, dicha velocidad de descarga que se define como la cantidad de agua que circula en la unidad de tiempo a travs de una superficie unitaria perpendicular a las lneas de filtracin.En arenas firmes saturadas y en otros suelos de granos finos, tambin saturados, donde la circulacin del agua no afecta la estructura del material, la velocidad puede ser determinada casi exactamente por: [Cm/seg]Donde n: viscosidad del agua en KN K: constante de permeabilidad (emprica), en : gradiente de presiones, en

CONCLUSIONES: Es la facilidad o dificultad que tiene un suelo de permitir que lo atraviese el agua a travs de sus vacos. Esto permite clasificar los suelos en: suelos permeables y suelos impermeables, la permeabilidad est influenciada por el tamao de las partculas, espacio de los vanos y la estructura del suelo.

Los estudios de Darcy tambin utilizan un valor de velocidad v, dicha velocidad de descarga que se define como la cantidad de agua que circula en la unidad de tiempo a travs de una superficie unitaria perpendicular a las lneas de filtracin.

El coeficiente de permeabilidad es un dato cuya determinacin correcta es de fundamental importancia para la formacin del criterio del proyectista y en algunos problemas de mecnica de suelos como el diseo de base de un relleno sanitario con suelos naturales.

El coeficiente de permeabilidad de un suelo inalterado es distinto al del mismo suelo remoldeado; cambia su estructura y estratificacin. En el remoldeado quedan libres partculas de suelo, que al fluir el lquido las mueve y reacomoda, obstruyendo canales.

BIBLIOGRAFIA

BERRY, Peter L, REID, David- (2008)- mecnica de Suelos Department of Civil Engineering, University of Salford.

CRISTOPHER, Barry R; DE JONG, Jason; MAYNE, Paul W (2001)- Manual on Subsurface Investigations National Highway Istitute Washington

JUAREZ BADILLO, Eulalio; RODRIGUEZ, Alfonso R (2010)- Mecnica de Suelos TOMO III Editorial LIMUSA, Mexico

LINKOGRAFIA: PERMEABILIDAD EN LOS SUELOShttps://books.google.com.pe/books?id=96EEoaVynI4C&pg=PA355&lpg=PA355&dq=permeabilidad+en+mecanica+de+suelos&source=bl&ots=9yJaIk-QLd&sig=3_ryW0rUlBjjfeQh9znW8fOoNpw&hl=es&sa=X&ei=o841VYq_LYj7sASU24C4BQ&ved=0CBoQ6AEwADgK#v=onepage&q=permeabilidad%20en%20mecanica%20de%20suelos&f=false

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