boletin tecnico 14- piezometros cuerda vibrante.pdf
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Medicin de Presiones Intersticiales en cimientos depresa mediante Piezmetros de Cuerda Vibrante. V0
PIEZMETRO DE CUERDA VIBRANTE:
Los piezmetros de cuerda vibrante miden,
con gran precisin, la presin intersticial en
el punto donde se instalen.
Tambin pueden incorporar un sensor
trmico, permitiendo as la medicin
simultnea de la temperatura.
Mediante un sistema automtico de
adquisicin de datos, y centralizando la
informacin transmitida por el piezmetro
en un ordenador, se puede realizar el
seguimiento y monitorizacin, en tiempo
real, de las presiones intersticiales.
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En las siguientes imgenes se muestran
diversos tipos de sensores de piezmetros de
cuera vibrante.
Diseo Tipo:
El diseo tipo de uno de estos sensores se
ilustra en la siguiente imagen:
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Medicin de Presiones Intersticiales en cimientos depresa mediante Piezmetros de Cuerda Vibrante. V0
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El lquido cuya presin se quiere conocer,
en nuestro caso el agua, entra a la cavidad 1
a travs del filtro colocado en su extremo.
Dicho filtro permite el paso de agua y
reteniendo las partculas en suspensin que
pueda arrastrar el agua.
El agua que entra en la cavidad, ejercepresin sobre la membrana impermeable
que separa la cavidad 1 de la 2. Segn
aumenta la presin, la membrana se
desplaza hacia la cavidad 2.
En la cavidad 2 se sita una cuerda de acero
tensada, sujeta en un extremo a una pieza
fija, y en el otro, a la membrana que sedesplaza en funcin de la presin del
lquido en el que se halla inmersa.
Dentro de la cavidad 2 se encuentran dos
bobinas elctricas, que completan el
instrumento de medicin. Una de las
bobinas se encarga de excitar la cuerda
mediante impulsos elctricos, mientras que
la otra capta la frecuencia de vibracin de la
cuerda, convirtindola en corriente
elctrica, transmitindola finalmente alreceptor.
La frecuencia a la que oscila la cuerda (f) es
inversamente proporcional a la distancia entre
sus extremos (l), que es, a su vez, funcin de
la presin que ejerce el agua en la membrana.
El cuadrado de la frecuencia de la cuerda vara
proporcionalmente a la presin aplicada segn
la frmula P-P0 =k[f2
(f0)2], despus de
corregir o despreciar el error de efecto
trmico.
Midiendo, por tanto, la amplitud del
movimiento de vibracin (1/f, en
microsegundos) podemos calcular la
elongacin (l) y con esta la presin que ejerce
el lquido sobre la membrana que es,
obviamente, la presin intersticial que
queremos medir.
Cada piezmetro es nico y, una vez
construido, necesita una calibracin inicial,
de la que se obtiene su constante de
conversin, que ser necesaria para
transformar las frecuencias medidas, en
presiones. Adems justo antes de ponerlo
en funcionamiento se mide su cero de
presin, que tambin es distinto para cadapiezmetro.
Esta operacin se realiza introduciendo el
piezmetro en un cubo de agua a cota
prxima a la superficie, y se mide en
microsegundos el periodo de oscilacin que
ser el correspondiente a la presin
atmosfrica. El conocimiento de estos dos
valores, constante de conversin y
frecuencia a presin atmosfrica, esnecesario para poder convertir los valores
dados en unidades de tiempo, a unidades de
presin.
Principio de Funcionamiento:
El principio de funcionamiento de un
piezmetro es el siguiente:
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Posibles Instalaciones:
Bsicamente hay dos disposiciones diferentes:
- Piezmetro cerrado:
Se perfora el taladro hasta la profundidad a
la que se quiera medir la presin. En la
prctica se perfora de 0,3-0,5 m ms, puesto
que el sensor queda colgado desde la boca
del taladro. Posteriormente se rellena con
arena filtrante hasta asegurar que el
piezmetro ha quedado embebido en la
arena. Encima de la arena se sella el taladrocon bentonita. Por ltimo se rellena el
taladro con lechada de cemento.
- Piezmetro abierto:
Se perfora el taladro hasta la profundidad a la
que se desee hacer la medicin. Se introduce
en el taladro un tubo estanco con ranuras en su
extremo final. Posteriormente se rellena con
arena filtrante la zona entre la tubera ranurada
y las paredes del taladro situada en la parte
inferior del taladro. El resto se rellena con
lechada para fijar y sellar completamente latubera. Es importante realizar un correcto
sellado de la boca del taladro para evitar que
funcione como un dren, evacuando agua a la
galera. Por ltimo se sita el piezmetro de
cuerda vibrante a la altura donde se quiera
medir la presin.
Esta disposicin tiene algunas ventajas: elpiezmetro de cuerda vibrante es recuperable,
tambin es posible colocar un manmetro en
la boca del taladro y as contrastar la medicin
del piezmetro de cuerda vibrante con la del
manmetro. El principal inconveniente es que
es bastante ms caro.Con esta disposicin el piezmetro no es
recuperable.
Para medicin de presiones intersticiales en
la cimentacin de presas simplemente hay
que tener ciertas precauciones en su
colocacin para asegurar su correcto
funcionamiento.