Ms,trabajo grupal,vii ciclo,i.agricola (2)

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA
INFORME GRUPAL–VII CICLO
CURSO:
Mecánica de Suelos
ALUMNOS:
 Alfaro Ferrel Cesar David.
 Bernabé Soles Carlos Daniel.
 Flores Celis Ana Valeria.
 Geronimo Salinas Edder Michel.
 Lizárraga Sánchez Julinho.
DOCENTE:
Ing. Vásquez Diaz, José Lauriano
TRUJILLO – PERÚ
2021

2
MECÁNICA DE SUELOS
INGENIERÍA AGRÍCOLA
INDICE
INDICE DE FIGURAS................................................................................................................... 3
1. INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 4
2. CAPÍTULO I PERMEABILIDAD DE SUELOS .................................................................. 5
2.1. ¿QUÉ ES LA PERMEABILIDAD? ................................................................................ 5
2.2. ENSAYOS DE LABORATORIO ................................................................................... 7
2.2.1. Permeabilidad de carga constante............................................................................. 7
2.2.2. Permeabilidad de carga variable ............................................................................. 11
2.3. Red de flujo o red de filtración....................................................................................... 23
2.4. Importancia desde el punto de vista agrícola ................................................................. 24
BIBLIOGRAFIA .......................................................................................................................... 25


3
MECÁNICA DE SUELOS
INDICE DE FIGURAS
Figura 1:........................................................................................................................................ 8
Figura 2:...................................................................................................................................... 10
Figura 3:...................................................................................................................................... 12
Figura 4:...................................................................................................................................... 13
Figura 5:...................................................................................................................................... 13
Figura 6:...................................................................................................................................... 14
Figura 7:...................................................................................................................................... 15
Figura 8:...................................................................................................................................... 15
Figura 9:...................................................................................................................................... 15
Figura 10:.................................................................................................................................... 16
Figura 11:.................................................................................................................................... 17

4
MECÁNICA DE SUELOS
1. INTRODUCCIÓN
Los suelos están formados por partículas minerales solidas que dejan vacíos entre ellas, estos
vacíos permiten el paso del agua a través de ellos. Esto convierte a los suelos en materiales
permeables al agua.
Pero el grado de permeabilidad es determinado aplicando a una muestra saturada se suelo una
diferencia de presión hidráulica, el coeficiente de permeabilidad es expresado en términos de
velocidad.
Este fenómeno se da ve en todos los tipos de suelos y en este presente informe veremos que cada
tipo de suelo tiene una permeabilidad diferente

5
MECÁNICA DE SUELOS
2. CAPÍTULO I
PERMEABILIDAD DE SUELOS
2.1. ES LA PERMEABILIDAD Y CONCEPTOS BASICOS
La permeabilidad es la capacidad de un material para permitir que un fluido lo atraviese
sin alterar su estructura interna. Se dice que un material es permeable si deja pasar a
través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la
cantidad de fluido es despreciable.
La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:
 La porosidad del material.
 La densidad del fluido considerado, afectada por su temperatura.
 La presión a que está sometido el fluido.
Para ser permeable un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos
o poros que le permitan absorber fluido. A su vez tales deben estar interconectados para
que el fluido disponga de caminos a través del material.
 Unidades

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MECÁNICA DE SUELOS
La permeabilidad se mide en cm2. o m2. La unidad derivada de la Ley de Darcy,
utilizándose habitualmente el miliDarcy
Conversión:1 𝐷𝑎𝑟𝑐𝑦 = 9.86923 ∗ 10−13
𝑚2
 La permeabilidad se cuantifica en base al coeficiente de permeabilidad. El coeficiente de
permeabilidad puede ser expresado según la siguiente función:
k = Q / I A
Donde
k: coeficiente de permeabilidad o conductividad hidráulica [m/s]
Q: caudal [m3/s]
I: gradiente [m/m]
A: sección [m2)]
Se puede determinar directamente mediante la Ley de Darcy o estimarla utilizando tablas
empíricas derivadas de ella. La permeabilidad es una parte de la constante proporcional en la Ley
de Darcy, que se relaciona con las diferencias de la velocidad del fluido y sus propiedades físicas
(por ejemplo, su viscosidad) en un rango de presión aplicado al promedio de porosidad. La
constante proporcional específica para el agua atravesando una porosidad media es la
conductividad hidráulica. La permeabilidad intrínseca es una función de la porosidad, no del
fluido.

7
MECÁNICA DE SUELOS
Tabla 1 Permeabilidad de algunos tipos de suelos
NOTA: La permeabilidad del suelo suele aumentar por la existencia de fallas, grietas, juntas u
otros defectos estructurales. Algunos ejemplos de roca permeable son la caliza y la arenisca,
mientras que la arcilla o el basalto son prácticamente impermeables.
2.2. ENSAYOS DE LABORATORIO
2.2.1. Permeabilidad de carga constante
 Es un método es uno de los utilizados para determinar la permeabilidad. Realiza la
medición, manteniendo constante el nivel de agua en el tubo conectado al permeámetro, en
el otro lado de la muestra el agua que sale se la recolecta para medir su volumen. En este
método el caudal de agua es constante. Se utiliza un permeámetro el cual evalúa la cantidad
de agua que fluye a través de una muestra.

8
MECÁNICA DE SUELOS
 Este tipo de permeámetro es aplicable para suelos relativamente permeables como puedes
ser limos, arenas y gravas. Esta permeabilidad de carga constante viene a ser uno de los
métodos directos de laboratorio usados, pues debemos mencionar que existen también
método indirectos y métodos de terreno, pero en esta parte netamente realizaremos el
análisis de permeabilidad de carga constante. (Ing.Silvia Angelone, 2006)
 Para el cálculo de la permeabilidad en cargas constante se determina haciendo uso de 2
ecuaciones la primera relacionando el comportamiento del flujo y la segunda es el calculo
del coeficiente de permeabilidad(K) este coeficiente se define como la tasa de flujo de agua
bajo condiciones de flujo laminar a través de una zona media porosa a continuación
mencionamos las 2 ecuaciones usadas.



Figura 1:
Modelo de permeámetro en ensayos de permeabilidad de carga constante.
𝑸(𝒎𝟑/𝒔) =
𝑽
𝒕
𝑲 =
𝑸. 𝑳
𝒕. 𝒉. 𝑨

9
MECÁNICA DE SUELOS
 Como se menciona el análisis de permeabilidad en este tipo de suelos netamente se dará
siempre y cuando se cupla la condición antes mencionada que la permeabilidad sea alta. A
continuación, para un mejor entendimiento propondremos un ejercicio aplicativo para
determinar el coeficiente de permeabilidad con carga constante.

 EJERCICIO DE APLICACIÓN

 Un permeámetro de carga constante con una muestra de 15 cm de altura y con un diámetro
de 10 cm es sometida a una carga de 80 cm de agua durante 45 minutos. Con estos criterios
se pudo recoger como agua residual o de descarga una cantidad de 140 cm3.Se solicita
determinar el coeficiente K de permeabilidad para esta carga constante.


10
MECÁNICA DE SUELOS
 DATOS:
 𝐿𝐶 = 15 𝑐𝑚
 𝐷𝐶 = 10 𝑐𝑚
 𝐻𝑝𝑖𝑒𝑧𝑜𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 80 𝑐𝑚
 𝑇𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 45 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠
 𝑉𝑟𝑒𝑐𝑜𝑔𝑖𝑑𝑜 = 140 𝑐𝑚3

 INCOGNITA:
 Determinar la permeabilidad de esta muestra sometida a carga constante.

Figura 2:
diagrama del problema planteado

11
MECÁNICA DE SUELOS

 DESARROLLO:
 Como primer paso debemos de calcular nuestra área ocupada de la muestra para ello el
problema nos indica que el molde usado es de forma cilíndrica por lo que el área será
sencilla de determinar.
 𝑨 =
𝝅𝑫𝟐
𝟒
 𝐴 =
𝜋(10)2
4
= 78.5398 𝑐𝑚2

 Determinado el área procedemos a determinar el coeficiente de permeabilidad con carga
constante.
 𝑲 =
𝑽.𝑳
𝒕.𝒉.𝑨
 𝑲 =
(140 𝑐𝑚3).(15 𝑐𝑚)
(45 min(
60 𝑠𝑒𝑔
1 𝑚𝑖𝑛
))(80 𝑐𝑚)(78.5398 𝑐𝑚2)
 𝑲 =
(2100𝑐𝑚4 )
(16964596 .8 𝑠𝑒𝑔 . 𝑐𝑚3)
 𝑲 = 1.237872 𝑥 10−4 𝑐𝑚
𝑠𝑒𝑔




2.2.2. Permeabilidad de carga variable

12
MECÁNICA DE SUELOS
 La prueba de carga variable se usa para determinar el coeficiente de permeabilidad de
suelos finos, tales como arenas finas, limos y arcillas. Para estos suelos, el flujo de agua
que los atraviesa es demasiado pequeño para permitir mediciones precisas con el
permeámetro de carga constante. (Hurtado, 1999)
2.2.2.1. Permeámetro de Carga Variable
Este tipo de dispositivo, brinda mayor exactitud para suelos menos permeables, como arcilla y
limo. En este caso la cantidad de agua escurrida es medida en forma indirecta por medio de la
observación de la relación entre la caída del nivel de agua en un tubo recto colocado sobre la
muestra y el tiempo transcurrido. La longitud L, el área A de la muestra y el área “a” del tubo recto
son conocidos (Diaz, 2006).
2.2.2.2. Pasos para el ensayo del permeámetro de carga Variable
Figura 3:
Permeámetro de Carga Variable

13
MECÁNICA DE SUELOS
 Primero Procederemos a realizar el tamizado de la muestra seleccionada en la malla N°4
del material que pasa por la malla N|4 se selecciona una cantidad aproximada de 2 veces
que la requerida para compactar en la cámara del permeámetro (3 cm de altura).
 Seguidamente procederemos a la colocación de la muestra en el permeámetro es decir
colocaremos primero una piedra porosa en la base del permeámetro después seguidamente
se toma el suelo desde diferentes áreas de la charola (bandeja) y se echa a través de un
embudo en la cámara, luego se mide la altura que debe ser de 1.5 cm.
Figura 4:
Tamizado de la muestra.
Figura 5:
Colocación de la muestra en el Permeámetro.

14
MECÁNICA DE SUELOS
 Primero procederemos a tamizar la malla N°4 y elegiremos una cantidad de muestra para
la compactación es decir se compacta la capa con un pistón que se deja caer desde una
altura de 27 cm y a cada capa se le da 30 golpes uniformemente distribuidos.
 Ahora después de completar el paso anterior procederemos a realizar el sellado del
permeámetro.
Figura 6:
Compactación de la Muestra.

15
MECÁNICA DE SUELOS
 Primero colocamos la piedra porosa sobre la superficie del material compactado.
 Seguidamente sellamos la cámara del permeámetro para que no exista fuga de agua
durante el ensayo.
 Procederemos a medir la altura (h) del material compactado.
Figura 7:
Colocación de la Piedra Porosa.
Figura 8:
Sellado de Permeámetro.
Figura 9:
Medición de la Altura.

16
MECÁNICA DE SUELOS
 Ahora procederemos a colocar el permeámetro dentro de un recipiente lleno de
agua de forma que la tapa del permeámetro quede sumergida por lo menos 5 cm.
 Se debe colocar debajo del nivel del agua por lo cual este se debe asegurar de que
la válvula de salida del permeámetro este abierta, de manera que el agua pueda
Figura 10:
Permeámetro Sumergido.

17
MECÁNICA DE SUELOS
entrar a través de la muestra para saturarla con una cantidad mínima de aire
atrapado.
 Ahora procederemos a realizar las mediciones e instalación del equipo.
 Completados los pasos anteriores procederemos a sacar el permeámetro de la
cubeta de inmersión y se conecta el tubo de entra a una bureta vertical de carga
variable.
 Ahora procederemos a llenar la bureta y se mide la altura h1
 Seguidamente se abre la llave de la bureta para que el agua corra a través de la
muestra (Seguidamente se pone en marcha el cronometro controlando el tiempo)
hasta que la bureta se encuentre a la altura h2.
Figura 11:
Medición e instalación de equipo.

18
MECÁNICA DE SUELOS
2.2.2.3. Resolución de datos que se obtuvo mediante el permeámetro de carga
variable (Laboratorio).
1. Procederemos a mencionar nuestras características de nuestra Muestra.
 Nuestra viscosidad del agua lo hemos hallado mediante la siguiente tabla.
Diámetro de la muestra(D) (cm) 6.261
Longitud de la muestra (L (cm)) 13.4
Área de la muestra (A) (cm2) 30.787
Volumen de la Muestra (V)(cm3) 412.545
Carga H
h1 (cm) 90
h2 (cm) 70
Viscosidad del Agua
nT28 0.8318
nT20 1
Temperatura (°C)
Volumende
recipiente
Variación (T) seg
28 4.1 395.73
28.5 4.2 372.8
28.5 4.1 417.87

19
MECÁNICA DE SUELOS
2. Procederemos a hallar primero nuestra área de la bureta, por lo cual se obtiene de la
siguiente manera.
𝒂 =
𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆𝒍 𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆
𝑯𝟏 − 𝑯𝟐
 Por lo cual esta fórmula nos indica que esta área se obtiene al dividir el volumen
del recipiente entre la diferencia de la carga inicial y la carga final. Por lo cual ya
que tenemos 3 casos comenzaremos obteniendo los resultados del primero ya que
los otros dos se aplicará el mismo trayecto para su desarrollo.
𝒂 =
𝟒. 𝟏
𝟗𝟎 − 𝟕𝟎
= 𝟎. 𝟐𝟎𝟓
3. Después dividiremos nuestra carga inicial entre la carga final.
𝟗𝟎
𝟕𝟎
= 𝟏. 𝟐𝟖𝟓𝟕
4. Ahora procederemos a sacar el logaritmo natural de la operación anterior es decir el
logaritmo natural de la división de la carga inicial menos la carga final.
𝑳𝒏 (
𝟗𝟎
𝟕𝟎
) = 𝟎. 𝟐𝟓𝟏𝟑𝟏
5. Seguidamente procederemos a hallar nuestra variable que en este caso es p por lo cual se
obtiene esta variable mediante la siguiente ecuación.
𝑷 =
𝑳 ∗ 𝒂
𝑨
𝒍𝒏 (
𝒉𝟏
𝒉𝟐
)

20
MECÁNICA DE SUELOS
Donde:
 L = Longitud de la muestra
 a = Área de bureta
 h1 = Carga Inicial
 h2 = Carga Final
 Entonces aplicando la formula anterior en nuestro primer caso nos quedaría de la
siguiente manera.
𝑷 =
𝟏𝟑.𝟒𝟎𝟎 ∗ 𝟎.𝟐𝟎𝟓
𝟑𝟎. 𝟕𝟖𝟕
𝒍𝒏 (
𝟗𝟎
𝟕𝟎
) = 𝟎. 𝟎𝟐𝟐𝟒
6. Después de completar el paso anterior procederemos a hallar nuestro coeficiente de
permeabilidad, este coeficiente se obtiene al dividir la variable P entre la Variación del
tiempo.
𝑲𝑻 =
𝑷
∆𝐓
=
𝟎.𝟎𝟐𝟐𝟒
𝟑𝟗𝟓.𝟕𝟑
= 𝟓. 𝟕𝑬 − 𝟎𝟓𝒄𝒎/𝒔𝒆𝒈
7. Ahora procederemos a hallar la corrección del coeficiente de permeabilidad en base a la
temperatura por lo que aplicamos la siguiente fórmula.
𝑲𝟐𝟎 = 𝑲𝑻
𝒏𝑻
𝒏𝟐𝟎

21
MECÁNICA DE SUELOS
 Entonces aplicando la formula anterior para nuestro primer caso decimos que:
𝑲𝟐𝟎 = 𝑲𝑻
𝒏𝟐𝟖
𝒏𝟐𝟎
= (𝟓.𝟕𝑬 − 𝟎𝟓)(
𝟎.𝟖𝟑𝟏𝟖
𝟏.𝟎𝟎𝟎
) = 𝟒. 𝟕𝟏𝑬 − 𝟎𝟓
 Tener en cuenta que los datos de las viscosidades se obtuvieron de la tabla
anteriormente mostrada.
8. Ahora procederemos a desarrollar para nuestros dos casos más siguiendo el mismo proceso
del caso uno por lo cual con la ayuda del software (Excel) lo calculamos ordenadamente
en una tabla para que sea entendible.
TABLA DE RESULTADOS
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Temperatura
(°C)
Volumen
de
recipiente
Área
de
bureta
h1/h2
Ln
(h1/h2)
P
Variación
(T) seg
KT
(cm/seg)
K20
(cm/seg)
28 4.1 0.205 1.2857 0.25131 0.022424 395.73 5.7E-05 4.71E-05
28.5 4.2 0.210 1.2857 0.25131 0.022971 372.8 6.2E-05 5.13E-05
28.5 4.1 0.205 1.2857 0.25131 0.022424 417.87 5.4E-05 4.46E-05
Promedio 4.8E-05

22
MECÁNICA DE SUELOS
9. Después de completar el paso anterior y obteniendo nuestro promedio que sería la suma de
las tres correcciones del coeficiente de permeabilidad entre tres decimos lo siguiente.
 El coeficiente de permeabilidad es 4.8E-05 cm/seg y este dato cumple con el
rango estandarizado que es de 10−3
𝑎 10−9
𝑐𝑚/𝑠𝑒𝑔.
 Entonces el dato anterior lo clasificamos en la siguiente tabla para ver qué tipo
de suelo es.
coeficiente de permeabilidad es 4.8E-
05 cm/seg
Tipo de suelo: Arena muy finas,
mezclas de arena limo y arcilla.

23
MECÁNICA DE SUELOS
2.3. Red de flujo o red de filtración
Existe un dicho en geotecnia: toda vez que se quiera buscar una explicación técnica de un
deslizamiento, esta búsqueda debe comenzar por el agua. Esta frase revela la importancia del
agua en el análisis de estabilidad. Interesa establecer los conceptos básicos que permitirán
comprender el flujo de aguas en suelos, para con ello desarrollar la capacidad de prever cómo el
agua se desplazará a través del suelo, evaluar cómo la estabilidad de los taludes es afectada por el
flujo y proyectar sistemas de drenaje que controlen el flujo del agua asegurando la estabilidad.
En una red de flujo la pérdida de carga total se distribuye de forma uniforme entre las
equipotenciales, todos los canales de flujo transportan el mismo caudal, y un canal de flujo es el
comprendido entre dos líneas de corriente. Las principales aplicaciones de las redes de flujo son:
calcular las presiones del agua subterránea en unas determinadas líneas o superficies, estimar los
caudales del agua subterránea y calcular los gradientes hidráulicos.
Líneas equipotenciales. Son los lugares geométricos del flujo donde la altura piezométrica es
constante. A medida que la partícula avanza va perdiendo energía, las líneas equipotenciales
definen la energía en cada punto.

24
MECÁNICA DE SUELOS
Líneas de flujo. Es el camino seguido por una partícula de agua a lo largo de una masa saturada,
también podemos decir que son las curvas por las que se mueven las partículas fluidas y a
medida que el agua circula a través del suelo, modifica su velocidad y potencial.
2.4. Importancia desde el punto de vista agrícola
 Mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración, es por ello que algunos
suelos son tan permeables y la filtración tan intensa que para construir en ellos cualquier
tipo de construcción se precisa aplicar técnicas de construcciones especiales.
 Mientras más poros tengan los suelos, mayor será la permeabilidad del mismo y mayor
será el fluido que pueda pasar a través de él.
 Cuando un suelo es impermeable no permite que el agua pase a través de él, sino que se
desliza por la superficie, no permitiendo que llegue a las capas más profundas de la tierra
para su riego.
 Antes de realizar una construcción se debe realizar un estudio de permeabilidad para saber
cuál será su nivel de erosión y desgaste, cuanta cantidad de agua puede pasar por ellos,
cuanta puede ser retenida y que tan rápido puede pasar a través de ellos.
 Es por ello que a nivel de construcciones es donde se requiere saber si un suelo es muy
permeable o no ya que de allí se sabrá que tipo de construcción se pueden hacer sobre
dichos suelos, sabiendo la fluidez que tiene el agua por el suelo, sabremos catalogar el tipo
de suelo y conseguir para que son aptos.

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MECÁNICA DE SUELOS
BIBLIOGRAFIA
Diaz, N. (13 de Setiembre de 2006). Permeabilidad de Suelos. Recuperado el 04 de setiembre de
2021, de file:///C:/Users/Windows10/Downloads/Permeabilidad_en_Suelos-with-cover-
page-v2.pdf
Hurtado, A. (16 de Noviembre de 1999). Ensayos de Permeabilidad en materiales. Recuperado
el 04 de Setiembre de 2021, de http://www.jorgealvahurtado.com/files/labgeo15_a.pdf
Ing.Silvia Angelone, I. G. (SETIEMBRE de 2006). GEOLOGIA Y GEOTECNIA. Recuperado el
02 de SITIEMBRE de 2021, de PERMEABILIDAD DE SUELOS:
https://www.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Permeabilidad%20en%20Suelos.pdf

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