Lab 6 utp

1. 1
UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PANAMA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
LABORATORIO DE MECÁNICA DE SUELOS
PARA:
Genesis Poveda
DE:
Adames, Marcelo 9-756-1275
Cedeño, Ezequiel 8-913-80
Chávez, Saira 6-722-2048
Delgado, Erasmo 8-946-1399
Montilla, Fernando 6-723-1993
Morales, José. 8-916-1881
Oda, Angela 6-722-2039
Sampson, Sheila 8-947-2473
Velásquez, Aneyris 8-1021-228
Villarreal, Eric 6-723-1716
Grupo: 1IC144 (A)
Sesión: martes – 7:50 a.m. a 9:25 a.m.
Realizado el martes 31 de mayo de 2022.
FECHA:
Martes 7 de junio de 2022
ASUNTO:
Laboratorio No.6 – Permeabilidad de suelos. Método de cabeza constante.

2. 2
ÍNDICE
ÍNDICE................................................................................................................................... 2
INTRODUCCIÓN................................................................................................................... 3
OBJETIVO ............................................................................................................................. 3
MATERIALES Y EQUPO...................................................................................................... 4
MARCO TEÓRICO................................................................................................................ 6
PROCEDIMIENTO................................................................................................................ 8
CÁLCULOS............................................................................................................................ 9
RESULTADOS FINALES......................................................................................................11
CONCLUSIONES..................................................................................................................12
RECOMENDACIONES.........................................................................................................14
BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................................14
ANEXOS................................................................................................................................15

3. 3
INTRODUCCIÓN
Dentro de la mecánica de suelos podemosencontrar una de las propiedades más importantes del
suelo, la permeabilidad, y es la que se presenta en los suelos por medios porosos y es a través de
estos poros por donde circula un cierto volumen de agua en un determinado tiempo. Por lo cual
nosotros en el presente ensayo analizaremos a través de la experimentación, esta propiedad del
sueloparaasípoderdefinirenque beneficiaal ingenierocivil,asícomotambiéncualessonlosdaños
que ocasionanamedidaque se presentanenlanaturalezayel impactoque se daenlaconstrucción
sobre todopara que se tengaen cuentaenel diseñode carretera,edificios,canales, reservoriosde
agua entre otros porque de lo contrario podría perjudicar a dicha construcción y por ende al
ingeniero encargado de la obra.
Se dice que un material es permeable cuando contiene vacíos continuos, estos vacíos existen en
todos los suelos, incluyendolas arcillas más compactas, y en todos los materiales de construcción
no metálicos, incluido el granito sano y la pasta de cemento, por lo tanto, dichos materiales son
permeables.
La permeabilidadde lossuelos,esdecirlafacultadcon la que el agua pasa a travésde losporos, y
esta propiedad podemos cuantificarla por medio del método te cabeza constante, percolación,
donde en este informe de laboratorio utilizamos el método de cabeza constante, donde este se
utiliza para suelos con granos gruesos, como son la grava y la arena, donde por medio de este
método, obtenemos el coeficiente de permeabilidad.
OBJETIVO
Mediante el ensayo de permeabilidad de cabeza constante se puede determinar la permeabilidad
de lossuelosgranulares ennuestrocasoarenaypiedrasporosas compactadasenun permeámetro
y auna carga constante paraasí calcularloscoeficientesde permeabilidad,conociendolosperiodos
de tiempo, cabeza que causa el flujo, área de la sección transversal y volumen total del agua.

4. 4
MATERIALES Y EQUPO
Nombre Imagen
Permeámetro
Piedra Porosa
Filtro
Tanque de cabeza constante
Válvulas de control

5. 5
Equipo para la compactación de
la muestra
Cucharón
Equipos misceláneos
Cronómetro
Probeta
Cubeta para mezclar

6. 6
Cucharas
Cinta de métrica
MARCO TEÓRICO
Permeabilidadeslacapacidadde un material para permitirque unfluidoloatraviese sinalterarsu
estructura interna. Se dice que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad
apreciable de fluidoenun tiempodado,e impermeable si lacantidadde fluidoesdespreciable. (1)
La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:
 La porosidad del material y su estructura.
 La viscosidad del fluido considerado, afectada por su temperatura.
 La presión a que está sometido el fluido.
El método de cabeza de carga constante es particularmente adecuado para suelos de grano
relativamente grueso, tales como arenas y gravas. El aparato consiste en una célda de permeabilidad
montada sobre una base y cabeza de aluminio desmontable. El cilindro tiene puntos de presión a
diferentes niveles que tienen que ser conectados al soporte del manómetro y al tanque de nivel
constante. Hay dos modelos disponibles: de celdas de 75 y 114 mm de diámetro nominal. El soporte
38-T0184/A2 comprende 3 tubos manométricos, escala métrica, niples y tubos de conexión. El tanque
de nivel constante 38-T0184/A3 está fabricado en plástico acrílico, con entrada, salida, rebose, tubos
de conexión y fijación para montaje en pared. (2)

7. 7
Para el cálculo de la K se utilizará la siguiente fórmula:
k =V*L/H*A*t
k = coeficiente de permeabilidad,
V= volumen de agua colectada,
L = longitud de la muestra,
A = área de la sección transversal del espécimen,
t = tiempo en que se efectuó la prueba, expresada en segundo, y
h = diferencia de cabeza (alturade agua)
Equipo de permeabilidad (2)

8. 8
PROCEDIMIENTO
1. Una vez iniciada la sesión del laboratorio N° 6, se procedió a medir las longitudes
con una regla transparente y el diámetro interior del permeámetro, para determinar el
área transversal del aparato, luego se anotaron los datos.
2. Obtenido el cálculo del área, se procedió a tomar las muestras de piedras porosa de la
mesa, para colocarlas cuidadosamente en el extremo inferior del permeámetro,
paralelamente se ejercía un poco de presión para colocar las muestras en forma de
capas, esto se logra con un número variable de golpes en la muestra, para obtener
como resultado que las rocas queden uniformemente compactada en todo su espesor.
3. Siguiendo el procedimiento de la guía suministrada se nivela la superficie superior
del suelo colocando la placa porosa o la malla superior en posición, mientras
se rota levemente de forma direccional de derecha e izquierda.
4. Luego de asegurar que las indicaciones se cumplieran, se continuó ejerciendo presión
hacia abajo a la placa superior contra el resorte para así fijar de forma segura la parte
superior del cilindro del permeámetro, para obtener que el sello sea a prueba de
aire.
5. Para la parte de permeabilidad en suelos gruesos, con la ayuda de un tanque de agua
ubicada a una altura mayor a la del permeámetro, se hizo un sistema para llenar el
permeámetro de agua conectándose mediante una manguera del recipiente a la
entrada de agua del permeámetro en su parte superior. Una vez establecido una
posición fija del permeámetro se anotaron las alturas del recipiente del agua con
respecto a la posición del permeámetro, este último considerado como nivel de
referencia 0.
6. Luego se abre la llave del recipiente de agua y se deja correr el agua, hasta que se
obtenga un régimen de flujo constante, una vez asegurada la entrada constante de
agua en el permeámetro. Se espera se llene el permeámetro y se abre la llave para que
el exceso de agua escurra desde el aparato mencionado con agua y muestra de suelo,
hasta la probeta ubicada a nivel del suelo.
7. Una vez iniciado el proceso anterior, se tomó en cuenta el nivel 100 ml de la probeta
como nivel 0 para empezar las anotaciones de volumen, una vez llenado los 100 ml
se procedió a anotar los niveles de agua en la probeta a cada intervalo de tiempo de 5
segundos, esto con un flujo constante de agua, una vez obtenidos los datos necesarios,
se anotaron para luego realizar los cálculos.
8. Una vez finalizada la utilización de las herramientas y muestras de laboratorio, se
procedió lavar, secar y guardar los instrumentos.

9. 9
CÁLCULOS
b= 8.8cm
h2= 18.9cm
h1= 150cm
Datos de la muestra
Área
b*h2
(8.8)(18.9) = 166.32 cm2
Diferencia de alturas
ΔH (cm) ℎ1 − ℎ2
150 − 18.9 = 131.1
Gradiente hidráulico
i
ℎ1/ℎ2
150
18.9
= 7.94
Promedio de volumen de agua
Prom (cm3)
𝑣1 + 𝑣2 + 𝑣3 + 𝑣4 + 𝑣5 + 𝑣6 + 𝑣7 + 𝑣8 + 𝑣9 + 𝑣10
10
15 + 30 + 45 + 55 + 70 + 80 + 100 + 115 + 130 + 145
10
= 78.5
Permeabilidad (cm/s)
k
𝑉 ∗ 𝐿
𝛥𝐻𝐴𝑡
1
15 ∗ 18.9
131.1 ∗ 166.32 ∗ 5
= 0.00260
2
30 ∗ 18.9
131.1 ∗ 166.32 ∗ 10
= 0.00260
3
45 ∗ 18.9
131.1 ∗ 166.32 ∗ 15
= 0.00260
4
55 ∗ 18.9
131.1 ∗ 166.32 ∗ 20
= 0.00238
5
70 ∗ 18.9
131.1 ∗ 166.32 ∗ 25
= 0.00243

10. 10
Permeabilidad (cm/s)
k (𝑉 ∗ 𝐿)/𝛥𝐻𝐴𝑡
6
80 ∗ 18.9
131.1 ∗ 166.32 ∗ 30
= 0.00231
7
100 ∗ 18.9
131.1 ∗ 166.32 ∗ 35
= 0.00248
8
115 ∗ 18.9
131.1 ∗ 166.32 ∗ 40
= 0.00249
9
130 ∗ 18.9
131.1 ∗ 166.32 ∗ 45
= 0.00250
10
145 ∗ 18.9
131.∗ 166.32 ∗ 50
= 0.00251
Kprom
0.00260 + 0.00260 + 0.00260 + 0.00238 + 0.00243 + 0.00231 + 0.00248
+ 0.00249 + 0.00249 + 0.00250 + 0,00251
10
0.00248
Velocidad de descarga
V desc (cm/s)
𝑘 ∗ 𝑖
(0.00248)∗ (7.94) = 0.0197
Caudal
Q (cm3/s)
𝑣 ∗ 𝐴
(0.0197) ∗ (166.32) = 3.275

11. 11
RESULTADOS FINALES
Datos de la muestra
Diámetro (cm) 8.8
Altura (cm) 18.9
Área (cm2) 166.32
Diferencia de alturas
H1 (cm) 150
H2 (cm) 18.9
ΔH (cm) 131.1
Gradiente hidráulico
i 7.94
Prueba Tiempo (s) Volumen de agua (cm3) K (cm/s)
1 5 15 2.6E-3
2 10 30 2.6E-3
3 15 45 2.6E-3
4 20 55 2.38E-3
5 25 70 2.42E-3
6 30 80 2.31E-3
7 35 100 2.48E-3
8 40 115 2.49E-3
9 45 130 2.50E-3
10 50 145 2.51E-3
Prom 78.5 2.48E-3
Velocidad de descarga
Vdesc (cm/s) 0.0196912
Caudal (cm3/s)
Q 3.275

12. 12
CONCLUSIONES
El ensayo de permeabilidad de los suelos por el método de permeámetro de carga constante
nos permite conocer que capacidad tiene un suelo (arenas y gravas) de permitir el paso a un
fluido sin alterar sus propiedades ni estructura interna. De igual forma, los datos obtenidos
en esta prueba dan pie al cálculo del coeficiente de permeabilidad del suelo, siendo este valor
indispensable en el análisis de muestras de suelos que serán utilizados posteriormente en
presas y canales, o aquellas áreas que presentan problemas de asentamiento. Por ende, seguir
los lineamientos estipulados en la norma ASTM D2434 nos brindará la certeza de utilizar los
resultados obtenidos para la toma de decisiones. (Ezequiel Cedeño 8-913-80)
Al finalizar este laboratorio se logró observar el papel que juegan el tamaño de las partículas
de suelo para permitir u oponerse, al paso de un fluido el cual para esta experiencia de
laboratorio se utilizó el agua, el cual considero es el fenómeno más importante para observar
la permeabilidad de los suelos, ya que este fenómeno se da mucho a través de las lluvias que
provocan asentamientos en suelos muy permeables, caso que debemos evitar como
ingenieros civiles. Otro factor que se logró apreciar mediante esta experiencia de laboratorio
fue la importancia de la compactación para ayudar o no a la permeabilidad. (Aneyris
Velasquez 8-1021-228)
En este laboratorio estudiamos la permeabilidad de los suelos con el método de cabeza
constante. Este consistía en introducir una muestra de suelo seca al permeámetro y en la parte
superior cubrir con rocas porosas el mismo para luego llenar el permeámetro con agua, la
cual se encontraba en un tanque a 150 cm (H1) como referencia justo en donde se hacía el
ensayo. A pesar de las dificultades, se logró realizar el ensayo y tomar los volúmenes en la
probeta a cada 5 segundos para proceder a llenar las tablas y hacer los cálculos para obtener
nuestros resultados que se encuentras detallados en nuestro informe. (Sheila Sampson 8-
947-2473)
Mediante el ensayo de permeabilidad de cabeza constante se pudo determinar el coeficiente
de permeabilidad con el modelaje de un estrato de suelo permeable, capas de arena
compactada y piedra porosa, se observó la facilidad con que el agua se filtró en la capa de
piedra porosa mientras que en las capas de arena el fluido tardó un poco más en hacerlo, esto
debido a la menor relación de vacío que esta presenta. Poder calcular la permeabilidad del
suelo es de suma importancia ya que como se sabe el agua ya que es de vital importancia
conocer las propiedades mecánicas de los suelos y esta es variable y cambiante en cada
muestra distinta. (Marcelo Adames 9-756-1275)
Durante la experiencia el permeámetro nos mostró cómo ocurría el paso de fluidos a través
de los suelos gruesos, permitiéndonos obtener el coeficiente de permeabilidad y el análisis
de las propiedades físicas del suelo. Es de gran importancia atender al hecho de que el mismo
aparato no debía contener aire, puesto que este ocupaba un espacio en el aparato impidiendo
el paso del agua a través del suelo permeable. Esta aplicación es de gran importancia en obras
civiles, debido a que nos ayudará a diseñar y evaluar los proyectos de construcción, como
terraplenes, cimientos de estructuras. (Angela Oda 6-722-2039)

13. 13
En este laboratorio se utilizó el método de cabeza constante para determinar la permeabilidad
de una muestra de suelo conformada por arena compactada y rocas porosas, este mediante
un equipo conformado por un cilindro que se cerraba a presión por medio de tuercas
mariposas conectado a un tanque de acrílico a nivel constante donde el agua pasaría por las
mangueras hasta saturar por completo la muestra de suelo dada, haciendo posible determinar
nuestro grado de saturación, siendo este de gran importancia al momento de trabajar en un
suelo para una obra civil. (Erasmo Delgado)
Se analizó el comportamiento del flujo laminar de agua a través de suelos granulares, con el
permeámetro, considerando factores como la viscosidad flujo, la relación de vacíos del suelo,
el tamaño y la forma de los granos y el grado de compactación. Donde se logró determinar
la clasificación del suelo por medio de ecuaciones y datos matemáticos obtenidos en el
ensayo, dando así el coeficiente de permeabilidad. (Saira Chávez 6-722-2048)
El este ensayo realizamos el proceso que conlleva realizar cada parte de este experimento,
para poder obtener los datos con menor margen de error. Determinar la permeabilidad del
suelo, permitirá comprender la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire y
que es una de las cualidades más importantes que han de considerarse para la construcción
de obras civiles. (Jose Morales 8-916-1881)
Este laboratorio nos permitió determinar el coeficiente de permeabilidad mediante un método
de cabeza constante para el flujo laminar de agua a través de suelos granulares, esto nos da
una idea a escala de como se realiza este proceso en los grandes proyectos y en
investigaciones de más profundidad. (Eric Villarreal)
En este laboratorio tuvimos 10 muestras que obtenían los siguientes datos de altura, base,
volumen, tiempo se obtuvo la permeabilidad de equivalente, velocidad de descarga y el
caudal con el que se trabajó. Se determinó una baja permeabilidad en el suelo trabajado que
era un suelo granular, lo que cumplía con lo estudiado en teoría.(Fernando Montilla)

14. 14
RECOMENDACIONES
 Cuidar el filtro al colocar en el permeámetro para poder evitar que se dañe o tenga alguna
fisura que pueda influir cuando realizamos el ensayo.
 Realizar una buena compactación a las piedras porosas colocando las mas pequeñas al inicio
y grandes al final para poder tener un mejor resultado
 Ajustar bien la tapa del permeámetro para evitar alguna fuga de agua y así no tener que
realizar el ensayo de nuevo.
BIBLIOGRAFÍA
Das, Braja M. Fundamentos de Ingeniería Geotécnica. Cuarta. s.l. : CENGAGE Learning,
2018
1. COAATCACERES. [Online]2007. [Cited:Junio 4, 2022.]
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bScZFn7r5OcMFpbAwU0Xh_9iUvvA%3A1654368501476&ei=9aibYqncHJShkvQPhsyruAo&ved=0
ahUKEwjpqu72upT4AhWUkIQIHQbmCqcQ4dUDCA4&uact=5&oq=Permeabilidad&gs_lcp=Cgdnd
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2. ADATECSA. [Online]2015. [Cited:Junio4, 2022.]
http://www.adatec.co.cr/route.php?url=equipodepermeabilidadmetodocabezaconstante#:~:te
xt=El%20m%C3%A9todo%20de%20cabeza%20de,de%20cabeza%20de%20carga%20variable%E2
%80%9D..

15. 15
ANEXOS
Imagen1: se mide el permeámetro Imagen2: colocaciónencapa de lasmuestras
Imagen3: Verificarel excesode muestra Imagen4: cerrar el permeámetro
Imagen 5: sistema armado para determinar la permeabilidad

16. 16
Imagen 6. Anotación de las medidas de nivel de agua cada 5 segundos

17. 17
HOJA DE EVALUACIÓN DE LOS INFORMES
Nombre del laboratorio Laboratorio No.6 – Permeabilidad de Cabeza Constante
Grupo 1IC144 (A)
Fecha de entrega Martes 31 de marzo de 2022
Genesis Poveda
Asistente Génesis
Genesis Poveda
Integrantes
 Adames, Marcelo 9-756-1275
Integrantes
 Cedeño, Ezequiel 8-913-80
 Chávez, Saira 6-722-2048
 Delgado, Erasmo 8-913-80
 Montilla, Fernando 6-723-1993
 Morales, José. 8-916-1881
 Oda, Angela 6-722-2039
 Sampson, Sheila 8-947-2473
 Velásquez, Aneyris 8-1021-228
 Villarreal, Eric 6-723-1716
Presentación Contenido 5
Índice Concuerdan los números 2
Tiene todos los puntos y en
orden 2
Introducción Contenido 10
Objetivos
Redacta de manera
coherente 5
Materiales y equipos Están todos 2
Están en tabla 1
Tiene imagen 2
Marco teórico Contiene lo necesario 10
Procedimientos Tiene todos los pasos 10
Cálculos Claridad y orden 2
Resultados correctos 15
Unidades, Consistencia 2
Resultados Presentación 5

18. 18
Análisis y preguntas 5
Conclusiones Contenido 10
Recomendaciones Contenido 5
Bibliografía Contenido 2
Anexos Contenido 5