instalacion de piezometros

1. INSTALACIÓN DE PIEZÓMETROS
Cedano Camargo, Cristopher -
Haro Jara, Luis-Fernando - 17160229
Quispe Auccatinco, Nilson -
Torres Ortiz, Pavel -
E.A.P. Ingeniería de minas

2. ÍNDICE

3. INTRODUCCIÓN

4. ANTECEDENTES
La presencia de agua en minas es una cuestión operacional fundamental, ya que la presión de poros en la roca reduce la resistencia
de los materiales que componen la mina, lo que tiene un efecto negativo sobre la estabilidad del talud.. Este efeto de las aguas
subterráneas en la estabilidad de taludes se puede ilustrar con la ecuación de Coulomb:
𝜏=𝑐+(𝜎𝑛−𝑝)𝑡𝑎𝑛𝜑 , donde:
𝜏 = resistencia al corte en una superficie de falla potencial
𝑝 = presión de fluido (o la presión de poro)
𝜎𝑛 = esfuerzo normal total que actúa perpendicular a la superficie de falla potencial
𝜑 = ángulo de fricción interna
𝑐 = cohesión disponible a lo largo de la superficie de falla potencial
𝜎𝑛−𝑝 = esfuerzo normal efectivo.
Por ello, la única manera factible que existe para aumentar la resistencia del macizo rocoso y disminuir los deslizamientos son las
campañas de despresurización.

5. OBJETIVO DEL TEMA

6. ¿QUÉ ES UN PIEZÓMETRO
Instrumento para medir la presión de poros o la altura que alcanza el agua sobre una horizontal de referencia cuando se deja este a
presión atmosférica. (Nivel Piezométrico)
Piezómetro Casa Grande Piezómetro Cuerda Vibratoria
Piezómetro Hidráulico Piezómetro Neumático

7. TIPOS DE PIEZÓMETROS
 P. Casagrande : Se usan para la medición de la presión del agua en terraplenes, fundaciones o en sitios seleccionados de los
contrafuertes de las presas. Pueden instalarse en una perforación o en terraplenes durante construcción.
 P. Cuerda vibrante : Se instalan en fundaciones y terraplenes para el monitoreo de la presión de agua de poros. Como los
otros sistemas de piezómetros cerrados, se emplean en terraplenes donde la utilización de piezómetro de tubo abierto podría
ser dañada si interfieren con el equipo de construcción. En algunas instalaciones se han utilizado para chequear la precisión
de instrumentos adyacentes.
 P. Neumático : Los piezómetros neumáticos se instalan también en la presa. Se utilizan donde las operaciones de
construcción podrían dañar otro tipo de instrumentación. Su uso también minimiza la interferencia con los equipos de
construcción.
 P. Hidráulico : Se utilizan para medir la presión de poros en terraplenes y fundaciones de las presas. Este tipo consiste de uno
o dos tubos llenos con fluido y una punta porosa; el piezómetro se conecta a un manómetro en el punto de observación. En el
tipo de dos tubos, el segundo tubo sirve como un medio de limpieza para remover gas o sedimento acumulado.
 P. Eléctrico : Se utilizan en terraplenes y fundaciones. Tiene como ventaja que el sitio de lectura es independiente de la
localización del sensor y sus limitaciones están relacionadas principalmente a la medición de diminutos cambios de
resistencia. Requiere de precauciones extras y técnicas apropiadas durante su instalación y lectura.

8. CUADRO COMPARATIVO
Rápida
Característica
No.
Casa Grande Cuerda Vibrante Neumático Hidráulico Eléctrico
Tipo de Piezómetro
1 Límite de perforación 1 a 3.5 Mpa
3
4
5
6
Rango
Tiempo de respuesta
Tiempo de lectura
Forma de adquisición de
datos
Adquisición remota de
datos
Componentes
principales del costo
2
Minutos
Indicadores de nivel
Solo la utilización de
piezómetro de
diafragma lo permite
Perforación, accesorios
económicos
5 a 20 Mpa
Rápida
Segundos
Portátil (ligero)
Sí, el cable de señal es
llevado hasta la estación
remota
Perforación, accesorios
más costosos de las
opciones
Lenta
Hasta 75 mca
Buena incluso en algunos
suelos poco permeables
Minutos
Visual
Sí, la tubería es llevada
hasta la estación remota
Accesorios
5 minutos/ 60m de
tubería
Portátil (pesado)
Sí, la tubería es llevada
hasta la estación remota.
Perforación, costo de
accesorios intermedio
Perforación, costo de
accesorios intermedio
1.75 Mpa
Rápida
12 veces/seg
Portátil (ligero)
Aplica
Costoso, posibles
errores por polvo y
corrosión
Ventajas Simplicidad, bajo costo
Fácil lectura, acceso
remoto.
Acceso remoto, no es
afectado por elementos
eléctricos
Registro de presiones
negativas
Acceso remoto, rapidez
en lectura, fácil de
automatizar
Limitaciones
No es posible el acceso
remoto y no registra
presiones negativas, la
boca del sondeo
entorpece las labores de
construcción
Tendidos de cables
horizontales de gran
longitud, deben
protegerse de
elementos eléctricos
Lectura lenta en función
de la longitud de tubería,
requiere suministro de
gas
Requiere mantenimiento
especial, diferencia de
elevación entre piezómetro
y unidad de lectura es
limitada

9. CONSIDERACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE
PIEZÓMETROS
Para obtener un cierto grado de confiabilidad en las mediciones se debe tener:
 Buena instalación
 Buen sellado
 Buena impermeabilización.
Introducción de piezómetros:
 Para suelos blandos:
El piezómetro es introducido mediante hincado, para ello se usara un piezómetro de hinca que posea un protector.
 Para arcillas:
Se debe hacer con precaución, pues al hincar se reacomoda la matriz, alterando las mediciones. Por ello se debe considerar que el
hincado generará exceso de presión y esperar su disipación.
 Para suelos duros:
El piezómetro es introducido dentro de una perforación, el instrumento debe estar rodeado por una capa de arena que actúa como
filtro. Entre espacios se coloca relleno.

10. MÉTODOS DE INSTALACIÓN DE PIEZÓMETROS
Existen 3 métodos:
1. Método tradicional: Tubo vertical rodeada de una zona de arena y cerrado con sello de bentonita, entre los paquetes de
arena se rellena con cemento-bentonita.
2. Método tradicional modificado: Utiliza el piezómetro de cuerda vibrante rodeado de paquetes de arena, el espacio entre
paquetes se rellena con cemento-bentonita. Ya no usa el sello de bentonita.
3. Método Fully Grouted: Instalación para piezómetros de cuerda vibrante, se usa relleno de cemento-bentonita en todo el
sondaje.

11. FORMAS DE INSTALACIÓN DE PIEZÓMETROS
EN UN MISMO PUNTO
1. Multinivel: Cuando en un mismo pozo se usa un solo tubo y se encuentran piezómetros en niveles diferentes.
2. Anidados: Cuando en un mismo pozo se usan diferentes tubos y se encuentran piezómetros en niveles diferentes.
3. Agrupados: Cuando en diferentes pozos se usa un tubo y se encuentran piezómetros en niveles diferentes.

12. PROCESO DE INSTALACIÓN DE PIEZÓMETRO
CASA GRANDE
1. Localizar topográficamente la posición y altura del tubo, respecto al nivel de trabajo.
2. El equipo debe garantizar la verticalidad con diámetros específicos. Se usa ademe para evitar caídas de material durante la
instalación. Posteriormente se extrae el ademe cada 50 cm para el asentamiento correcto de material.
3. La perforación debe llegar hasta una profundidad de 50 cm por debajo de la localización del centro de la punta porosa.
4. Se vierte arena gruesa a media, bien graduada, en una altura de 30 cm , envolviendo al piezómetro.
5. Se desciende tramos de tubería de PVC, cuidando su limpieza.
Con precaución descender el bulbo piezométrico, con el fin de evitar caídas.
6. El bulbo debe asentarse sobre la arena, posteriormente se vierte arena hasta tener 1m de
altura.
7. La zona piezométrica se sella al colocar el empaque de arena con esferas de bentonita
hasta alcanzar 50 cm de altura. Sobre ella se rellena con arena, cemento y bentonita en
proporción arena-cemento de 2 a 1 y la bentonita es al 3# en peso del cemento. Se coloca
50 cm.
8. Repetir el paso anterior hasta conseguir una altura de 50 cm por debajo de la superficie
del terreno. El tramo final de la tubería se adapta para protegerse con concreto armado con
tapa metálica.

13. FUNCIONAMIENTO DE PIEZÓMETRO TIPO CASA
GRANDE
 Principio de vasos comunicantes:
Una celda o bulbo poroso capta el agua del interior en el
punto de interés y la presión que actúa en ese punto la
eleva a través de un ducto recto hasta una posición que
equilibra la presión en el bulbo piezométrico. La presión
medida en el punto es la altura de la columna de agua
desde el bulbo piezométrico hasta el nivel de agua que
llega a la tubería.

21. APLICACIÓN

22. APLICACIÓN

23. CONCLUSIONES

24. RECOMENDACIONES

25. BIBLIOGRAFÍA