ENSAYO PORCHET (VELOCIDAD DE INFILTRACION DEL AGUA EN EL SUELO)
Definición Ensayo Porchet
El Ensayo de Porchet, se utiliza en la determinacion de la infiltración, también es conocido como método o ensayo de nivel constante, mide la velocidad con la que el agua es infiltrada en un agujero, donde se va a proceder a realizar esta prueba, que se realizan in situ en suelos no saturados, los hoyos varían su profundidad. Al alcanzar la saturación del terreno cercano al pozo, la velocidad de infiltración en el suelo será casi constante, bajo estas condiciones, este método es menos costoso, pero con un consumo de agua mayor, tiene la ventaja de ser muy rápido y fácil de implementar.
Aquí te dejo un enlace para aprender distintos tipos de Ensayos de Laboratorio de Suelos.
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Video de Ensayo Porchet
Plantilla (XLSX) Excel para determinar Ensayo Porchet
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Ejercicios Resueltos y Libros de Permeabilidad PDF
Aquí podrás encontrar ejercicios resueltos y libros que te ayudaran a ampliar tus conocimientos de Permeabilidad de Suelos.
Listado de Libros de Permeabilidad
1. Permeabilidad de Suelos, Trabajo de Grado Universidad Nacional de Rosario – 2006.
Aquí encontraras información de las formas de captación del agua en la naturaleza, flujo laminar y turbulento, Ley de Darcy, coeficiente de permeabilidad, ensayos in situ, ensayos de laboratorio, métodos empíricos y gradiente hidráulico critico.
2. Otros
Porosidad y Permeabilidad
La porosidad de un terreno se define como la relación del volumen de huecos al volumen total de terreno que los contiene. La porosidad depende de un gran número de factores, tales como naturaleza fisicoquímica del terreno, granulometría de sus componentes, grado de cementación o compactación de los mismos, efectos de disolución, de meteorización, figuración. La porosidad se considera pequeña si es menor del 5 por 100; entre el 5 y el 20 por 100; media, y grande si se eleva por encima del 20 por 100.
La Permeabilidad es la propiedad mecanica que tiene el suelo de permitir que un fluido (liquido gaseoso) lo atraviese sin alterar su estructura interna, en mecánica de suelos se debe saber cuanta agua fluye a través del suelo en un tiempo determinado; este conocimiento se requiere para diseñar presas de tierra, determinar la cantidad de infiltración bajo estructuras hidráulicas y para desaguar durante antes y durante la construcción de cimentaciones.
Mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración. Algunos suelos son tan permeables y la filtración tan intensa que para construir en ellos cualquier tipo de estanque es preciso aplicar técnicas de construcción especiales.
Por lo general, los suelos se componen de capas y, a menudo, la calidad del suelo varía considerablemente de una capa a otra.
¿Qué es el Coeficiente de Permeabilidad del Suelo?
El coeficiente de permeabilidad del suelo tiene que ver con la Ley de Darcy, en donde el flujo de un fluido pasa a través del suelo. Este coeficiente se representa con la letra k, y varía de acuerdo al tipo de suelo. Con este coeficiente se mide la viscosidad del agua, que tiene que ver con la temperatura, se establece que 20° centígrados es el grado de permeabilidad, además del tamaño y la continuidad de los poros y si se presentan grietas y discontinuidades en el suelo.
De acuerdo a su coeficiente de permeabilidad los suelos están clasificados en:
- Elevados: con un valor k superior a 10-1
- Medios: con un valor k de 10-1 a 10-3
- Bajos: con un valor k de 10-3 a 10-5
- Muy bajos: con un valor k de 10-5 a 10-7
Grado de Saturación de los Suelos
El Grado de Saturación de los Suelos se representa a través del porcentaje de poros que están ocupados por el agua, también conocido como: grado o proporción en que los espacios vacíos de un suelo o de una roca contienen un fluido ( agua, gas, petróleo). Usualmente se expresa como un porcentaje en relación con el volumen total de vacíos.
Factores de Saturación de los Suelos
La cantidad de agua necesaria para saturar un suelo depende de las Características del suelo, la arena gruesa tiene una mayor capacidad para contener el agua antes de alcanzar el nivel de saturación.
En los Suelos compactados de cualquier tipo requiere menos agua que los espacios entre las partículas de los suelos han sido eliminados por la compresión.
Medición del Grado de Saturación de los Suelos
Análisis de laboratorio de los porcentajes de saturación de suelo requiere la muestra de suelo de peso como se toma desde el campo y cuando el agua se ha agregado para elevar la muestra a 100 por ciento de saturación.
La muestra es secado en un horno hasta que se quite toda la humedad. La diferencia en el peso del suelo seco y la muestra original es la cantidad de agua en la muestra de suelo. El peso como un porcentaje del peso del agua de la muestra saturada es el porcentaje de saturación del suelo.
Medición de la Infiltración del Agua en el Suelo con el uso de Infiltrómetro
La medición de la infiltración se da a través de los infiltrómetros, que son dispositivos que permiten determinar la infiltración en un área determinada, los infiltómetros de presión constante más comunes consisten en dos anillos concéntricos de 23 y 92 cm de diámetro respectivamente, este tipo de infiltometro se hinca en el suelo varios centímetros aproximadamente entre 40 a 50 cm.
Al contrario de lo que sucede con procesos como la precipitación o la evaporación, la infiltración del agua puede diferir considerablemente de un sitio a otro relativamente cercano, por lo que las mediciones hechas con este tipo de aparatos solo pueden considerarse representativas de áreas muy pequeñas.
Los infiltómetros cilíndricos que también pertenecen al grupo de infiltómetros de presión constante, consisten en un tubo el cual se introduce en el suelo hasta llegar a una profundidad igual a la que penetra el agua durante la medición evitando la expansión del agua.
Desarrollo Ensayo Porchet
1 Alcance
Entrega el coeficiente de permeabilidad global en el suelo superficial cuando la napa freática está profunda. Consiste en excavar una cavidad cilíndrica de diámetro igual al menos al ancho de la zanja o del pozo.
En el caso de una obra de infiltración importante es necesario excavar varias cavidades para obtener medidas representativas de la permeabilidad en toda la superficie. Las cavidades deben hacerse a la misma profundidad de la obra.
2 Procedimiento
El método empleado para el ensayo porchet consiste en llenar de agua la cavidad y medir el descenso de la superficie libre debido a la infiltración a través del fondo y las paredes.
La velocidad de infiltración del agua o permeabilidad global del suelo a esa profundidad se determina utilizando las alturas de agua para dos instantes de tiempo no muy alejados, como:
donde R es el radio de la excavación, h1 y h2 las alturas de agua en los instantes t1 y t2 respectivamente.
Es recomendable obtener varios pares de medidas de t y h para estimar un valor promedio de f.
Ejemplo.- Para medir la permeabilidad global del terreno se ha efectuado un ensayo del tipo Porchet excavando un cilindro de 60cm de diámetro y 60cm de profundidad. Una vez llena la excavación con agua se esperó hasta que esta alcanzara el nivel de 50cm sobre el suelo y se midió el tiempo cada dos cm de descenso del nivel. Los valores se presentan a continuación:
|
Nivel mm |
Tiempo segundos |
Tiempo horas |
2h+R cm |
Infiltración mm/hora |
|
500 |
0 |
0 |
1300 |
|
|
480 |
520 |
0,144 |
1260 |
32,4 |
|
460 |
1082 |
0,301 |
1220 |
31,0 |
|
440 |
1560 |
0,433 |
1180 |
37,7 |
|
420 |
2110 |
0,586 |
1140 |
33,9 |
|
400 |
2605 |
0,724 |
1100 |
38,9 |
Se estima la infiltración global en 34,8 mm/hora.
3 Otros
Ensayos de Índice de Absorción del Suelo
El ensayo de índice de absorción es realizado a traves de una excavación cubica de 30 x 30 x 30 cm, en este se registra el tiempo que tarda en absorber los primero 2.5 cm (1 pulg) de agua.
Fuentes:
- AMERICAN Standar Testing Materials (2000). “Annual book of ASTM Standards”. 04.08.
- MACIAS, Vargas y Arellano (2018). Conductividad Hidráulica en dos sitios del Valle Central de Costa Rica: Análisis Comparativo de tres Metodologías de Ensayo en la zona no Saturada. Revista Geologica de America Central Geológica de América Central, 59, 75-100, 2018 / ISSN: 0000-0000.
- MINISTERIO de Vivienda y Urbanismo(1996).Técnicas Alternativas para Soluciones de Aguas Lluvias en Sectores Urbanos. Guía de Diseño. Santiago.
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