Este laboratorio tiene dos pruebas para encontrar el coeficiente de permeabilidad: la prueba de permeabilidad de cabeza constante y la prueba de permeabilidad de cabeza caída.
Prueba de permeabilidad de cabeza constante
- ¿Por qué se realiza esta prueba?
- ¿Cómo se configura esta prueba?
- ¿Cómo se realiza el experimento?
- Resultados de nuestra prueba de cabeza constante
- Definiciones
Prueba de Permeabilidad de cabeza caída
- ¿Por qué se realiza esta prueba?
- ¿Cómo se configura esta prueba?
- ¿Cómo se realiza el experimento?
- Resultados de nuestra prueba de cabeza caída
- Definiciones
Prueba de permeabilidad constante
¿Por qué se realiza esta prueba?
Este ensayo se utiliza para determinar el coeficiente de permeabilidad de un suelo. Esto es importante al examinar el movimiento de contaminantes a través del suelo o al caracterizar redes de flujo.
¿Cómo se configura esta prueba?
Un suelo que ha sido secado al aire se mezcla con agua para una buena compactación cuando se agrega al dispositivo de permeabilidad. Se coloca una piedra porosa en la parte inferior de la cámara de flujo. Luego, el suelo se compacta en capas en el dispositivo. Otra piedra porosa se coloca en la parte superior del suelo con un resorte colocado entre la piedra y la tapa del dispositivo. El resorte proporciona compactación adicional para el suelo. Para eliminar todo el aire y los vacíos del suelo en la cámara, se conectó un tubo desde la boquilla de salida al grifo de agua. La boquilla de entrada tenía un tubo colocado en el extremo que conducía al fregadero. El agua se lavaba a través del sistema hacia atrás con la boquilla de aire también abierta. Después de unos minutos, la boquilla de aire se cerró. El agua se lavaba continuamente a través del sistema para regular la temperatura y compactar el suelo lo más posible. Después de determinar que todos los vacíos se han eliminado del suelo, ahora estamos listos para comenzar la prueba.
En esta prueba, se conecta un cono a un tubo que conduce a la boquilla de entrada. Otro tubo que está conectado al grifo de agua permite que el agua entre en el tubo. Para iniciar la prueba, debe haber una cantidad constante de agua en el cono en todo momento. El agua sale del sistema a través de una boquilla de salida en la parte inferior de la cámara de flujo. La boquilla está conectada a un tubo que se utiliza para recoger agua en un cilindro graduado.
¿Cómo se realiza el experimento?
La prueba de carga constante se realiza por primera vez con agua corriente a través del sistema a una velocidad constante. Para determinar esto, se puede examinar el nivel de agua en el cono. Si está siempre al mismo nivel, el flujo a través del sistema es constante. Ahora, recogimos 100 mL de agua en un cilindro graduado de la boquilla de salida. Medimos el tiempo necesario para recoger 100 mL y lo registramos en nuestra hoja de datos. Registramos la temperatura del agua mientras estaba en el cilindro graduado. También era necesario medir la distancia vertical desde el nivel del agua en el cono hasta la boquilla de salida. Este valor, h en nuestra sección de datos, también se registró y se factorizó en nuestro cálculo del coeficiente de permeabilidad del suelo. La prueba se realizó cuatro veces en total. Solo se realizó un cálculo para esta prueba, por lo que en este cálculo se utilizó el valor promedio del tiempo necesario para recolectar 100 mL, así como la temperatura promedio.
Resultados de nuestra prueba de cabezal constante
Diámetro de la Cámara de flujo = 6,327 cm
Área de sección Transversal de la Cámara de flujo = A = 30,55 cm2
Altura de la Cámara de flujo = L = 430,76 cm
Diferencia total de cabezal = h = 49,5 cm
| Ensayo No. | Tiempo t, ( s ) |
Caudal Q, ( cm3 ) |
Temperatura ( oC ) |
| 1 | 90.23 | 100 | 26.5 |
| 2 | 110.48 | 100 | 25 |
| 3 | 117.20 | 100 | 25 |
| 4 | 122.70 | 100 | 25 |
| Average | 110.15 | 100 | 25.38 |
kT = QL = (100 cm3)(430.76 cm) = 0.008465 cm/s
Aht (30.55 cm2)(49.5 cm)(110.15 s)
a = ht = 0.009019 = 0.8971
h20 0.01005
k20 = akt = (0.8971)(0.0008465 cm/s) = 0.007594 cm/s
Definiciones
El coeficiente de permeabilidad de un suelo describe la facilidad con que un líquido se mueve a través de un suelo. También se conoce comúnmente como la conductividad hidráulica de un suelo. Este factor puede verse afectado por la viscosidad o el grosor (fluidez) de un líquido y su densidad. El número también puede verse afectado por el tamaño del vacío o la región de no suelo, la continuidad del vacío y la forma de las partículas del suelo y la rugosidad de la superficie. Es un factor importante a la hora de determinar la velocidad a la que un fluido fluirá realmente a través de un tipo particular de suelo.
Una red de flujo es un método gráfico mediante el cual se puede caracterizar el flujo de un líquido a través de un suelo. Al realizar los cálculos asociados con una red de flujo, es importante conocer el coeficiente de permeabilidad, o gradiente hidráulico, de un suelo.
En este laboratorio, la diferencia de cabezal total se define como la distancia desde el punto del cono donde el agua entra por primera vez en el sistema y está en flujo constante hasta el punto en el que el agua sale del sistema a través de un tubo de flujo y se recoge en un cilindro graduado.
El valor kT es el coeficiente de permeabilidad para la temperatura media del fluido de ensayo. Todos los coeficientes de permeabilidad se normalizan a 20 oC, ya que la viscosidad de un fluido depende de la temperatura a la que se encuentre. Como se indicó anteriormente, la viscosidad de un fluido afectará su capacidad de fluir a través de un suelo.
Se utiliza una piedra porosa para permitir que el agua fluya libremente a través de la cámara de flujo. La naturaleza porosa de la piedra no afecta el flujo del agua a través de la muestra de suelo o fuera de la cámara. Sin embargo, la piedra evita que la tierra se lave con el agua. Esto afectaría a la validez de los resultados de la sesión de laboratorio.
Un vacío es un volumen de espacio que es absorbido por el aire o el agua en el suelo.
Una pipeta es un cilindro de vidrio con marcas graduadas en la parte exterior del vidrio. El extremo superior de la pipeta está abierto, mientras que la parte inferior de la pipeta es una boquilla que, en el caso de nuestro experimento, está conectada a un tubo que está conectado al dispositivo de permeabilidad. La boquilla permite liberar un volumen conocido de líquido de la pipeta.
Un cilindro graduado es un tubo de vidrio que está abierto en el extremo y cerrado en el otro extremo. Se utiliza para medir el volumen de un líquido.
