Propiedades hidraulicas

1. Facultad de Ciencias y Tecnologías Unca
GEOTECNIA I
Profesora:
Integrantes:
AÑO 2022

2. PROPIEDADES HIDRAULICAS

3. 1-FLUJO LAMINAR Y FLUJO TURBULENTO
2-LEY DE DARCY Y COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD
3-METODOS PARA MEDIR LOS COEFICIENTES DE
IMPERMEABILIDAD DE LOS SUELOS
4-FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PERMEABILIDAD DE LOS
SUELOS

4. FLUJO LAMINAR
Es el movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado,
suave.
En un flujo laminar el fluido se mueve en láminas paralelas sin
entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave
llamada línea de corriente.

5. FLUJO TURBULENTO
Movimiento de un fluido que se da en forma caótica en que las
partículas se mueven desordenadamente formando pequeños remolinos
periódicos

6. FORMULA DE REYNOLDS
𝑣𝑐 =
36
𝐷(1 + 0.0337𝑇 + 0.00022𝑇2)
𝑣𝑐 =velocidad critica [cm/s ]
𝑇 = temperatura [℃ ]
𝐷 = diámetro de conducción [cm ]

7. Ley de Darcy
El flujo de agua a través de medios porosos en
Mecánica de suelos está gobernado por una ley
descubierta experimentalmente por Henri Darcy en 1856.
La Ley de Darcy describe, con base en experimentos
de laboratorio, las características del movimiento del
agua a través de un medio poroso.

8. Darcy encontró que para velocidades suficientemente
pequeñas, el gasto queda expresado por:
Donde:
A: es el área total de la sección transversal del filtro
i: es el gradiente hidráulico del flujo
K: coeficiente de permeabilidad

9. El intervalo en que la Ley de Darcy es aplicable, la velocidad
del flujo es directamente proporcional al gradiente hidráulico,
esto indica que dentro del campo de aplicabilidad de la Ley de
Darcy el flujo en el suelo es laminar.
Según investigaciones realizadas a partir de la publicación de
la Ley de Darcy, indican que esta Ley solo es aplicable a suelos
de partículas no muy gruesas quedando excluidas las gravas
limpias, cantos rodados, etc.

10. Coeficiente de Permeabilidad
El coeficiente de permeabilidad (k), de un suelo es la
velocidad del agua a través del mismo, cuando está sujeta a un
gradiente hidráulico unitario.
En el valor numérico de K se reflejan propiedades físicas del
suelo y en cierta medida ese valor indica la mayor o menor
facilidad con que el agua fluye a través del suelo y, también de
algunos factores tales como la temperatura.

12. Velocidad de descarga, velocidad de infiltración
y velocidad real
Se representa al suelo dividido en sus dos fases de solidos y
vacíos.
En esta situación, el área disponible para el paso del agua
es Av, en lugar de A, tal como se supuso en la ley de Darcy. Si
el flujo es establecido, sin embargo, debe de tenerse el mismo
gasto en el tubo libre que en el suelo; por lo tanto, teniendo en
cuenta la condición de continuidad

13. De donde:
Considerando al filtro un espesor unitario normal al papel, se tiene:
Por lo tanto

14. Sin embargo en la obtención de la velocidad de filtración se
supuso que el agua tenia trayectoria recta al pasar a lo largo del
filtro, por lo cual no representa la velocidad con la que el agua
se está moviendo. El agua no recorre la longitud L al atravesar el
suelo, sino una línea sinuosa o irregular de longitud Lm.
Entonces si V2 es la velocidad media real, se escribe:

15. Métodos para medir el coeficiente de
permeabilidad
DIRECTOS E INDIRECTOS

16. Directos
1-Permeámetro de carga constante (Suelos gruesos)
Es el método de laboratorio más sencillo, una muestra de área transversa A y una
longitud L confinada en un tubo se somete a una cara hidráulica H el agua fluye a
través de la muestra midiéndose la cantidad en cm3 que pasa en un tiempo.
𝑘 > 10−4

17. 2-Permeámetro de carga variable (Suelos finos)
Se mide la cantidad de agua que atraviesa en una muestra de suelo por
de niveles en un tubo alimentador llenando el tubo vertical del permeámetro
observándose su descenso a mediad que el agua a traviesa la muestra.

18. 3-Prueba directa de los suelos en el lugar
Realizada durante la ejecución de sondeos o pozos, consistentes en la medida
las pérdidas en una columna de agua con la que se ha inundado la perforación
Es el método de laboratorio más sencillo, una muestra de área transversa A y
longitud L confinada en un tubo se somete a una cara hidráulica H el agua fluye a
través de la muestra midiéndose la cantidad en cm3 que pasa en un tiempo.

19. Indirectos
1. Cálculo a partir de la curva granulométrica
Representación gráfica de los resultados obtenidos en un laboratorio
cuando se analiza la estructura del suelo desde el punto de vista del tamaño de
las partículas que lo forman.

20. 2. Cálculo a partir de la prueba de consolidación, por ejemplo con la célula de
Rowe.
Consiste básicamente en un anillo rígido de acero cuyas tapas están formadas
piedras porosas que permiten la salida del agua y en cuyo interior del anillo se
la muestra de suelo.

21. Factores que influyen en la permeabilidad de los
suelos
1-La relación de vacíos
2-La temperatura del agua
3-La estructura y estratificación del suelo
4-La existencia de agujeros, fisuras, etc; en el suelo

22. 3. Cálculo con la prueba horizontal de capilaridad
Debido a las fuerzas capilares, el agua que penetra en un suelo seco avanza
concierta velocidad, en función de la cual se puede determinar indirectamente la
permeabilidad del suelo. Se usa cuando los materiales tienen una permeabilidad
comprendida entre 10-1 y 10-5 cm/seg.

23. Relación de vacíos
Cuando un suelo es comprimido o vibrado, el volumen
ocupado por sus elementos solidos permanece invariable,
mientas que el volumen de vacíos disminuye, por lo tanto la
permeabilidad del suelo también disminuye.

24. Temperatura del agua
Cuanto mayor fuese la temperatura, menor la viscosidad
del agua y por tanto más fácilmente ella fluye por los vacíos
del suelo como corresponde aumento de coeficiente de
permeabilidad.
K es inversamente proporcional a la viscosidad del agua.

25. La estructura y estratificación del suelo
El coeficiente de permeabilidad de un suelo inalterado es
distinto al del mismo suelo remoldeado; cambia su estructura y
estratificación.
En el remoldeado quedan libres partículas de suelo, que al
fluir el líquido las mueve y reacomoda, obstruyendo canales.

26. La existencia de agujeros, fisuras, etc; en el suelo
Heladas, ciclos alternados de humedecimiento y secado, efectos
de vegetación y pequeños organismos pueden cambiar las
condiciones del suelo, provocando discontinuidades, fisuras,
agujeros, etc., que hacen que las características de permeabilidad
de los suelos sean diferentes