Propiedades hidráulicas de los suelos

Universidad Autónoma de[pic 1][pic 2]

Campeche

Facultad de Ingeniería

Ingeniería civil y administración

Tarea 1. Tema: Propiedades Hidráulicas de los Suelos.

Geotécnica

Alumno: Jairo Chable Garma

Matrícula: 59304

Catedrático: Ing. Noe Alberto Montalvo Chi

Tercer semestre    Grupo “A”

21 de noviembre del 2021

Introducción

En el estudio de las propiedades hidráulicas del suelo, nos referiremos al movimiento del agua libre entre las partículas, cuya magnitud depende de la permeabilidad del material. Se define un material permeable como aquel que tiene vacíos continuos. Siguiendo este concepto, todos los suelos y materiales constructivos, excluyendo los metálicos, son permeables. La circulación de agua importancia en facilidad o dificultad con que se realizan muchas operaciones de construcción y, por consiguiente, influye decisivamente en el costo.

Los suelos y las rocas no son sólidos ideales, sino que forman sistemas con 2 o 2 fases: partículas sólidas y líquido, o bien, partículas sólidas, gas y líquido. El líquido es normalmente agua y el gas se manifiesta a través de vapor de agua. Por lo tanto se habla de medios “porosos”. A esto se los caracteriza a través de su porosidad y a su vez esta propiedad condiciona la permeabilidad.

Se dice que un material es permeable cuando contiene vacíos continuos, estos vacíos existen en todos los sueños, incluyendo las arcillas mas compactas, y en todos los suelos, incluyendo las arcillas mas 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 circulación del agua a través de la masa de estos obedece aproximadamente a leyes idénticas, de modo que la diferencia entre una arena limpia y un granito es, en este concepto, solo una diferencia de magnitud

Las propiedades hidráulicas de los suelos son muy variadas, entre ellas está la permeabilidad de los suelos, la cual es un tema muy importante para desarrollar y llegar así a todos los lineamientos necesarios para el cálculo de drenajes o de diferentes resistencias del suelo. En la permeabilidad más baja, las partículas de arcilla tienden a permanecer juntas y, cuando se mojan, en realidad se expanden y cimientan juntas. Esto hace que sea un excelente material para la fabricación de cerámica, pero no es buena para la siembra. Los suelos de arcilla obstruirán y evitarán el flujo de exceso de agua hacia abajo al centro de la Tierra.

Propiedades hidráulicas de los suelos: Agua en el suelo

Para empezar podemos decir que el suelo es un material con arreglo variable de sus partículas que dejan entre ellas una serie de poros conectados unos con otros para formar una compleja red de canales de diferentes magnitudes que se comunican con fisuras y grietas, donde parte del agua que cae sobre el suelo se escurre y parte se infiltra por acción de la gravedad hasta estratos impermeables mas profundos, conocidos como la capa freática. El limite superior de este manto acuoso se llama nivel freático.[pic 3]

La atracción de las moléculas de agua por las de aire es menor que las fuerzas de cohesión de las moléculas de agua. El efecto neto es una fuerza (tensión superficial) en la superficie del agua que hace que esta se comporte como una membrana elástica. La interacción de las fuerzas de adhesión-cohesión es la responsable de la formación de gotas, los meniscos, el ascenso de agua en conductos capilares. Así, el comportamiento adsorbente de un sólido con respecto al agua está definido por su ángulo de contacto o forma del menisco

• Cohesión y adhesión. Cohesión es la atracción de las moléculas de agua entre sí. En contraste, la adhesión es la atracción de las moléculas de agua por las moléculas de otras sustancias en la interfase agua-sólido o agua-aire.

Tipos de agua en el suelo. El agua que pasa por los poros a través del suelo se le conoce con el nombre de agua gravitacional, y aquella que se encuentra por debajo del nivel freático se llama agua freática. El agua retenida surge en caso de que quede suspendido el movimiento del agua gravitacional a través del suelo, esta parte del agua queda retenida en los poros y sobre la superficie de las partículas debido a las fuerzas de tensión superficial y adsorción

• Agua gravitacional es la que influye poderosamente tanto la porosidad del suelo como sus características estructurales; sin embargo, al movimiento de esta agua no se puede aplicar la ley de Darcy debido a la presencia de aire en los poros.

• Agua retenida es el agua químicamente combinada, desde el punto de vista del ingeniero, se considera como parte integrante de los solidos del suelo, ya que forma parte de la estructura cristalina de los minerales mismos y es una cantidad muy pequeña. Solo se puede secar a una temperatura de 110°C.

• El agua adherida o higroscópica es aquella que adquiere el suelo del aire que lo rodea. Si un suelo es secado en un horno a peso constante y se deja expuesto al aire mientras se enfría, dicho suelo absorberá agua de la humedad del aire.

• El agua de capilaridad es aquella que se adhiere en los poros del suelo por efecto de la tensión superficial.

Flujo laminar y turbulento

El flujo del agua en general hace referencia al movimiento de las partículas de lagua, cuando se habla solamente de flujo de agua no importa las condiciones del movimiento de estas partículas, esto quiere decir que las partículas se pueden mover en cualquier dirección, cualquier sentido, y con cualquier velocidad, en fin, se puede decir que el flujo del agua se refiere a cualquier movimiento ya sea mínimo de sus partículas. Tipos de flujo de agua:

• Laminar. Las partículas de agua se mueven con trayectorias paralelas entre sí.

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• Turbulento. La trayectoria de las partículas se mueve en forma irregular y se cruzan unos con otras.

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Cuando la velocidad de un fluido cualquiera es relativamente baja, se trata de un flujo laminar, a medida que la velocidad aumenta, llega un momento en el que este flujo se transforma en turbulento; y, por el contrario, si la velocidad disminuye una vez establecido el flujo turbulento, la velocidad a la que se convierte en flujo laminar no es la misma que tenía en el momento que el flujo cambio de laminar a turbulento. Sin embargo, existe una velocidad   específica   debajo   de   la cual el flujo siempre será laminar, a esta velocidad se le denomina “velocidad critica”.

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