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FLUJO DE CONTAMINANTES EN ESTRATOS DE GRAVA EN FUNCIÓN DE LA PERMEABILIDAD

MARLIN JULIETH ROMERO RAMÍREZ YURI KATHERINE DUARTE PEDRAZA

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.

2014

FLUJO DE CONTAMINANTES EN ESTRATOS DE GRAVA EN FUNCIÓN DE LA PERMEABILIDAD

MARLIN JULIETH ROMERO RAMÍREZ YURI KATHERINE DUARTE PEDRAZA

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Civil

Director JUAN CARLOS RUGE CÁRDENAS

Ingeniero Civil

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL BOGOTÁ D.C.

2014

Nota de aceptación ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________

Director de Investigación Ing. Juan Carlos Ruge Cardenas

______________________________________

Asesor Metodológico Ing. Saieth Cháves Pabón

______________________________________ Jurado Bogotá D.C., mayo de 2014

En primer lugar, a Dios que me ha dado la oportunidad de emprender este largo camino para lograr uno de tantos éxitos en mi vida y porque me

ayudó a culminarlo exitosamente, también porque es Él quien me da cada día la fuerza necesaria para seguir luchando por alcanzar mis sueños y metas

trazadas, y además porque sin Él nada soy.

A mi hermosa familia, mi papito Gercey Romero, mi mamita Leonor Ramírez, mis hermanos y

hermanas Oscar, Wilson, Yenny, Fredy y Viviana que siempre han estado ahí para mí y para

lo que necesite, a mis cuñadas y cuñados por el ánimo y colaboración, así sea desde la distancia

pero me han acompañado en este largo proceso, así mismo quiero dar infinitas gracias y reconocer el

inmenso apoyo e influencia positiva de mi novio, porque incondicionalmente me ha acompañado y

ayudado en todo lo que he necesitado y eso también hace parte del sueño que hoy estoy cumpliendo,

porque entre los dos hemos vivido momentos difíciles en esta etapa de mi vida y los hemos sabido superar,

a todos mis amores y seres queridos, los amo y gracias por estar conmigo y por confiar y haber

creído en mí.

Marlin Julieth

Quiero dedicar este trabajo de grado a ti señor

Jesús porque has sido mi guía, porque se ha

cumplido tu voluntad en cada paso de mi vida y

gracias a esto hoy se cumple uno de mis más

grandes anhelos que es ser profesional.

También con todo mi cariño y amor este trabajo

va dirigido a mi Mami Luz Marina Duarte y a

mi Abuelita Martha Teresa Pedraza como una

pequeña retribución a tanta dedicación cada día

de sus vidas para velar por mi bienestar y futuro,

gracias por guiarme por el buen camino y por

darme lo mejor de sí.

Igualmente esta dedicatoria va para Nelson

Abaunza, gracias por tu apoyo incondicional, por

correr y ayudarme en cada cosa que podías que

era casi todo los dos sabemos que esto ha sido un

gran sacrificio, y aunque no ha sido fácil el

camino hoy me siento feliz de ver que lo logramos,

porque cuando sentía que no podía más, estabas

ahí para darme tu aliento para continuar y no

desfallecer, gracias mil gracias por enseñarme

que hay que perseverar para alcanzar lo que

queremos.

Yuri Katherine

AGRADECIMIENTOS

A papito Dios por ser tan maravilloso conmigo, por bendecirme cada día con mi familia, mi estudio, mi trabajo y todo lo demás que viene por añadidura, porque todo lo anterior y principalmente Dios, hacen parte de un sueño que empezó hace cinco años y que gracias a Él, hoy lo estoy culminando. A mis padres y hermanos que han estado desde mi comienzo apoyándome de infinitas maneras para poder finiquitar este gran sueño, sueño que no es solo mío sino del cual ellos hacen parte fundamental y son parte indispensable de mi vida, a mis seres queridos, mi novio que cada día me demostró que si se puede, y que contaba con el sin límite alguno, agradezco por sus diferentes vías de colaboración, también por su paciencia y dedicación, a todos ellos por ayudarme a lograr este gran título de Ingeniera. A mis jefes que sin la colaboración y paciencia de ellos no hubiese podido llegar hasta donde he llegado, también infinitas gracias por todo el tiempo y detalles que me brindaron para poder cada día avanzar un poco más en este camino hacia esta gran meta. A mis queridos maestros que me han enseñado la parte suave de este proceso, que han tenido la disponibilidad para explicarme, enseñarme poco a poco lo fundamental para lograr este gran título, la parte dura, también me enseñaron, se aprende con la práctica en un futuro laboral. A todos y cada uno de ellos, mi agradecimiento por siempre.

Marlin Julieth A ti Señor Jesús por tu bendición en cada día de mi existir, gracias porque me diste la oportunidad de empezar y culminar con éxito una de las etapas más importantes de mi vida, infinitas gracias por mi familia y por cada angelito que pusiste en mi camino para iluminarlo. A mi mamita, abuelita y mi novio por apoyarme en todo, por sus cuidados, por su preocupación por mi bienestar, por seguir mis ideas y por su paciencia. A cada uno de mis profesores y compañeritos de clases que me aportaron y compartieron sus conocimientos en este proceso, también a mi compañera de trabajo de grado gracias mil gracias a todos.

Yuri Katherine

CONTENIDO

pág. INTRODUCCIÓN 15 1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN 16 1.1 ANTECEDENTES 16 1.2 JUSTIFICACIÓN 16 2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 17 2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 17 2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 17 3. OBJETIVOS 18 3.1 OBJETIVO GENERAL 18 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 18 4. MARCO REFERENCIAL 19 4.1 MARCO CONCEPTUAL 19 4.1.1 ¿Qué se puede definir como contaminante? 19 4.1.2 Permeabilidad 19 4.1.3 Flujo de contaminantes 20 4.1.3.1 Difusión molecular 20 4.1.3.2 Advección 20 4.1.3.3 Retardo 22 4.1.3.4 Atenuación 22 4.2 MARCO TECNOLÓGICO 22 4.2.1 Funcionalidad del Equipo 22 4.3 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD EN SUELOS DE GRANO GRUESO 22 4.3.1 Método de carga constante 23 4.3.2 Método de carga variable 24 4.3.3 Método bajo la curva granulométrica 24 4.4 MARCO TEÓRICO 25 5. DISEÑO METODOLÓGICO 27 5.1 METODOLOGÍA 27 5.1.1 Recopilación de información 27 5.1.2 Actividades de laboratorio 29 5.1.2.1 Datos obtenidos del ensayo de carga constante con agua y

gasolina 31 5.1.2.2 Datos obtenidos del ensayo de carga constante con agua y ACPM 32 5.1.2.3 Datos obtenidos del ensayo de carga constante con agua y aceite

para carro 33

pág. 5.1.3 Actividades de oficina 34 6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS 35 7. CONCLUSIONES 39 BIBLIOGRAFÍA 40 ANEXOS 42

LISTA DE TABLAS

pág. Tabla 1. Valores típicos de permeabilidad para suelos saturados 19 Tabla 2. Propiedades físico – químicas del agua 27 Tabla 3. Propiedades físico – químicas de la gasolina 28 Tabla 4. Propiedades físico – químicas del ACPM 28 Tabla 5. Propiedades físico – químicas aceite vehicular 28 Tabla 6. Datos obtenidos en los laboratorios 35 Tabla 7. Resultados del cálculo del coeficiente de permeabilidad 36 Tabla 8. Valores típicos de permeabilidad para suelos saturados 36 Tabla 9. Valores relativos de permeabilidad 37

LISTA DE FIGURAS

pág. Figura 1. Propagación de una sustancia contaminante en el suelo 21 Figura 2. Afectación de contaminantes al subsuelo y aguas

subsuperficiales 21 Figura 3. Permeámetro de carga constante 23 Figura 4. Permeámetro de carga variable 24 Figura 5. Permeámetro de carga constante 30 Figura 6. Montaje muestra con solo agua, fluyendo para llenar el

cilindro 31 Figura 7. Muestra con gasolina 32 Figura 8. Muestra con para ser ensayada con ACPM 32 Figura 9. Aceite para carro usado Oiltec 50 Monógrado de Terpel 33 Figura 10. Cantidad de aceite de vehículo usado para el ensayo 34 Figura 11. Montaje muestra con solo aceite completamente saturada 34

LISTA DE ANEXOS

pág. Anexo A. Registro fotográfico 42 Anexo B. Resultados ensayos de laboratorio 49

GLOSARIO ADVECCIÓN: se presenta cuando el contaminante adquiere movimiento por acción del medio líquido de transporte (agua). Este proceso es muy importante sobre todo cuando el contaminante se encuentra en el subsuelo cercano a los mantos freáticos o aguas subterráneas. ATENUACIÓN: hace referencia principalmente a dos procesos: remoción irreversible y transformación. La remoción irreversible tiene lugar cuando la concentración de la sustancia se reduce, actuando como mecanismo de atenuación de contaminantes. CARGA CONSTANTE: método aplicable principalmente para suelos granulares, se mide el caudal que atraviesa una muestra de suelo colocada en un equipo llamado permeámetro. El volumen de agua se mide manteniendo el nivel de agua constante en un tubo alimentador conectado al aparato. COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD (k): es un parámetro que mide la facilidad para que el agua circule a través de un suelo y dependerá de la granulometría, La densidad del suelo y la forma y orientación de las partículas, ya que si las condiciones de sedimentación dan lugar a orientaciones preferenciales, la permeabilidad podría variar sustancialmente en función de la dirección del flujo y de la carga constante. DENSIDAD: del suelo teniendo en cuenta que para una misma granulometría cuanto más denso sea el terreno menos será su volumen de huecos y menor será también (k). DIFUSIÓN MOLECULAR: los contaminantes al ser sólidos, pueden difundir mediante la ley de Fick, de zonas de mayor a menor concentración (UNAD). DISPERSIÓN: los contaminantes al mezclarse con el suelo, tienden a disolverse con sus componentes. La dispersión puede ser mecánica o hidrodinámica. La dispersión mecánica se presenta cuando el flujo de contaminante encuentra barreras físicas u obstrucciones con los materiales gruesos, tomando distintas rutas en el suelo. FLUJO DE CONTAMINANTES: el flujo y transporte de contaminantes en el suelo es un proceso complejo, ya que intervienen distintos fenómenos físicos, químicos y biológicos. Los principales procesos de flujo y transporte de contaminantes son: la difusión molecular, la dispersión y la advección. Otros procesos como el retardo y la atenuación, reducen el flujo y transporte de contaminantes en el suelo.

GRANULOMETRÍA: es decir la distribución de tamaños de granos del suelo (y por lo tanto de sus poros), siendo k menor cuanto más pequeñas sean las partículas del suelo. PERMEABILIDAD: es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna PERMEÁMETRO: es un equipo que sirve para medir la permeabilidad de los materiales ante el paso de fluidos a través de ellos. RETARDO: es un proceso que limita el transporte de los contaminantes en el suelo, debido a su remoción o inmovilización por acción de los coloides y/o la biomasa microbiana.

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INTRODUCCIÓN Este proyecto tiene como objetivo mostrar el comportamiento que presentan diferentes flujos de contaminantes con respecto a la permeabilidad de un suelo, teniendo en cuenta que la permeabilidad, depende de factores como la viscosidad del fluido, la distribución del tamaño de los poros, distribución granulométrica, relación de vacíos, rugosidad de las partículas minerales y grado de saturación del suelo. Los contaminantes fluidos juegan un papel bastante importante en la medición de la permeabilidad, ya que estos al mezclarse con el suelo, tienden a reaccionar física o químicamente con sus componentes, esta mezcla o dispersión de los contaminantes puede ser mecánica o hidrodinámica (Orrego y Arumi 2005). La dispersión mecánica se presenta cuando el flujo de contaminante encuentra barreras físicas u obstrucciones con los materiales gruesos, tomando distintas rutas en el suelo (Román, 2012). La dispersión hidrodinámica se presenta cuando el contaminante es solubilizado por el agua del suelo y empieza a comportarse mediante propiedades de flujo continuo dentro de los primeros horizontes (UNAD, Pagina Web), por lo que en función de la permeabilidad es necesario estudiar el comportamiento que tienen dichos flujos ya que tienen incidencia en los estudios de capacidad portante del sustrato, estudios de erosión y mineralogía, previos a la construcción de obras civiles (htt). Por lo expuesto anteriormente se tomó la decisión de realizar el ensayo de permeabilidad de carga constante, con tres tipos de contaminantes diferentes en una muestra de grava de diferentes tamaños (Fina, media y gruesa), determinando una vez realizado el ensayo el coeficiente de permeabilidad (k), y de esta manera observar que efectos producen estos contaminantes en el buen funcionamiento del estrato. El presente proyecto de consta de 8 capítulos, en donde del capítulo uno al capítulo tres se presenta la definición del problema, formulación, justificación y objetivos de esta investigación. Del capítulo cuarto al capítulo seis se presentan los marcos teóricos, la metodología y análisis de los resultados encontrados durante la ejecución de los ensayos. En los últimos capítulos, siete y ocho se presentan las conclusiones y bibliografía consultada para la realización de este proyecto, se incluyen de anexos un registro fotográfico y los resultados de los ensayos de permeabilidad con el método de carga constante.

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1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN 1.1 ANTECEDENTES Los accidentes más comunes tanto en la infraestructura carretera como en la ferroviaria son las volcaduras, donde de manera accidental y dependiendo de la naturaleza de los estratos del suelo, los contaminantes pueden viajar hasta el acuífero contaminándolo (Publicación Técnica, Instituto Mexicano del transporte).1 1.2 JUSTIFICACIÓN El primer contacto que tienen los derrames accidentales de substancias tóxicas en la infraestructura del transporte es con el suelo. Otros procesos en los que las substancias tóxicas llegan al suelo son la aplicación de pesticidas en la agricultura, fugas por corrosión tanto en tanques como en ductos, fuga de lixiviados de algún confinamiento, o por la mezcla de algún elemento y el agua.2 El tiempo de respuesta para aislar el derrame está supeditado a la velocidad de filtración de las substancias tóxicas en los suelos, por ello, en este trabajo de investigación se evaluó, la permeabilidad a diferentes fluidos tales como: gasolina, ACPM, y Aceite para carros. Dichos flujos tienen incidencia en los estudios hidráulicos portante del sustrato, estudios de erosión y mineralogía, previos a la construcción de obras civiles.

1 ÁLVAREZ-MANILLA ACEVES, Alfonso [et al]. La permeabilidad de los suelos en los problemas

de transporte de contaminantes: aplicación en la infraestructura del transporte. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt195.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. 2 Ibíd.

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2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 2.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Teniendo en cuenta la importancia de la permeabilidad en un suelo y del flujo de contaminantes en dicho suelo, se hace necesario estudiar la relación de estos y el efecto o efectos que puedan tener con diferentes flujos y que consecuencias puedan traer en los estudios de hidráulicos portante del sustrato, estudios de erosión y mineralogía que se necesiten para la realización de una obra civil 2.2 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ¿Es posible medir la permeabilidad en el suelo cuando existe un flujo de contaminantes, mediante un modelo físico reducido?

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3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GENERAL Estudiar el comportamiento que tienen diferentes flujos de contaminantes en relación con la permeabilidad de un suelo. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Caracterizar de manera química y física los contaminantes a utilizar en el estudio.

Estudiar los contaminantes más influyentes en estratos compuestos por grava.

Analizar detalladamente los posibles efectos que puedan tener los flujos contaminantes en función con la permeabilidad de estratos de grava.

Contribuir con las posibles soluciones a posibles problemas que puedan presentar estos flujos contaminantes en los estratos del suelo que hagan que sus propiedades naturales se vean alterados.

Medir la permeabilidad en el suelo cuando fluyen a través de estos diferentes contaminantes.

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4. MARCO REFERENCIAL 4.1 MARCO CONCEPTUAL 4.1.1 ¿Qué se puede definir como contaminante? Se definen como todos los elementos, compuestos o sustancias, derivado químico o biológico, así como cualquier tipo de energía, radiación vibración o ruido, que incorporados en cierta cantidad al medio ambiente y por un periodo de tiempo determinado, pueden afectar negativamente y ser perjudiciales a la vida humana, a la fauna y flora, también causar deterioro en la calidad del aire, del agua de los suelos, paisajes y recursos naturales en general. 4.1.2 Permeabilidad. La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. La permeabilidad de los suelos depende de varios factores: viscosidad del fluido, distribución del tamaño de los poros, distribución granulométrica, relación de vacíos, rugosidad de las partículas minerales y grado de saturación del suelo. El valor del coeficiente de permeabilidad k varía ampliamente para diferentes suelos. En la siguiente tabla se dan algunos valores típicos para suelos saturados. La permeabilidad de suelos no saturados es menos y crece rápidamente con el grado de saturación. Tabla 1. Valores típicos de permeabilidad para suelos saturados.

Tipo de Suelo k (cm/s)

Grava limpia 100 - 1

Arena Gruesa 1.0 - 0.01

Arena Fina 0.01 - 0.001

Arcilla limosa 0.001 - 0.00001

Arcilla 0.000001 Fuente: DAS, Braja M. Fundamentos de ingeniería geotécnica. México: International Thomson Editores, 2001. p. 79. La permeabilidad también está relacionada con las propiedades del fluido que pasa a través del suelo por la ecuación (1):3

𝑘 = 𝑦𝑤𝑛

𝐾 (1)

3 DAS, Braja M. Fundamentos de ingeniería geotécnica. México : International Thomson Editores,

2001. p. 83.

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Donde: Yw = Peso específico del agua n= Viscosidad del agua K= Permeabilidad absoluta La permeabilidad absoluta K, se expresa en unidades al cuadrado, es decir en cm2. 4.1.3 Flujo de contaminantes. El flujo y transporte de contaminantes en el suelo es un proceso complejo, ya que intervienen distintos fenómenos físicos, químicos y biológicos. Los principales procesos de flujo y transporte de contaminantes son: la difusión molecular, la dispersión y la advección. Otros procesos como el retardo y la atenuación, reducen el flujo y transporte de contaminantes en el suelo. 4.1.3.1 Difusión molecular. Los contaminantes al ser sólidos, pueden difundir mediante la ley de Fick, de zonas de mayor a menor concentración (UNAD). 4.1.3.2 Dispersión. Los contaminantes al mezclarse con el suelo, tienden a disolverse con sus componentes. La dispersión puede ser mecánica o hidrodinámica. La dispersión mecánica se presenta cuando el flujo de contaminante encuentra barreras físicas u obstrucciones con los materiales gruesos, tomando distintas rutas en el suelo. La dispersión hidrodinámica se presenta cuando el contaminante es solubilizado por el agua del suelo y empieza a comportarse mediante propiedades de flujo continuo, dentro de los primeros horizontes. La figura 1, ilustra los procesos de difusión molecular y dispersión de contaminantes en el suelo.4 4.1.3.2 Advección. Se presenta cuando el contaminante adquiere movimiento por acción del medio líquido de transporte (agua). Este proceso es muy importante sobre todo cuando el contaminante se encuentra en el subsuelo cercano a los mantos freáticos o aguas subterráneas. La figura 2, ilustra la percolación de los contaminantes hasta las aguas subterráneas.5

4 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA. Procesos de flujo y transporte de

contaminantes. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358013/ContenidoEnLinea/leccin_12_procesos_de_flujo_y_transporte_de_contaminantes.html>. [Citado: 6 de febrero de 2014]. 5 Ibíd.

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Figura 1. Propagación de una sustancia contaminante en el suelo.

Fuente: UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA. Procesos de flujo y transporte de contaminantes. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358013/ContenidoEnLinea/leccin_12_procesos_de_flujo_y_transporte_de_contaminantes.html>. [Citado: 6 de febrero de 2014]. Figura 2. Afectación de contaminantes al subsuelo y aguas subsuperficiales.

Fuente: UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA. Procesos de flujo y transporte de contaminantes. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358013/ContenidoEnLinea/leccin_12_procesos_de_flujo_y_transporte_de_contaminantes.html>. [Citado: 6 de febrero de 2014]. Existen otros procesos que afectan el transporte de contaminantes en el suelo y que pueden reducir su concentración. El suelo al estar compuesto por minerales y materiales orgánicos (materia orgánica viva y no viva), se convierte en un reactor bioquímico donde se dan diversas transformaciones, entre ellas la degradación de

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contaminantes. Sin embargo nombraremos aquí los procesos más importantes: El retardo y la atenuación. 4.1.3.3 Retardo. Es un proceso que limita el transporte de los contaminantes en el suelo, debido a su remoción o inmovilización por acción de los coloides y/o la biomasa microbiana. Desde el punto de vista químico el retardo puede presentarse por sorción y precipitación (juega un papel fundamental las cargas y enlaces iónicos). En el retardo, los contaminantes no son transformados y el proceso es reversible. Este caso se presenta en los metales pesados y algunos plaguicidas recalcitrantes. 4.1.3.4 Atenuación. Hace referencia principalmente a dos procesos: remoción irreversible y transformación. La remoción irreversible tiene lugar cuando la concentración de la sustancia se reduce, actuando como mecanismo de atenuación de contaminantes. La transformación se presenta cuando en el suelo se producen reacciones de oxidación o reducción, lo que modifica la estructura química del contaminante. En este último proceso es muy importante la aireación del suelo ya que los organismos responsables de la atenuación son en su mayoría aerobios y muchos de los productos son liberados a la atmósfera por volatilización. 4.2 MARCO TECNOLÓGICO 4.2.1 Funcionalidad del equipo. Según la normatividad vigente Colombiana INV E – 130 – 076, Permeabilidad de suelos granulares (cabeza constante), se tendrán en cuenta los pasos y especificaciones requeridos para el buen funcionamiento del equipo; para ello, se efectuara una serie de ensayos con diferentes estratos de suelos granulares y diversas alturas o cargas constantes, con el fin de comparar los datos obtenidos en el laboratorio con los encontrados en las fuentes de investigación; de esta forma se garantizara una calibración adecuada, un manejo eficiente, fácil y seguro que genere datos confiables. 4.3 MÉTODO PARA LA DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD EN SUELOS DE GRANO GRUESO Existen varios procedimientos para determinar el coeficiente de permeabilidad del suelo, métodos directos que se basan en pruebas con utilización de instrumentos de laboratorio (Permeámetros) y otros indirectos, proporcionados por pruebas técnicas como la de la curva granulométrica.

6 INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Permeabilidad de suelos granulares (cabeza constante): I.N.V.

E – 130 – 07. [En línea]. Disponible en Internet: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-130-07.pdf>. [Citado: 29, mar., 2014].

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4.3.1 Método de carga constante. El ensayo de carga constante, se usa para determinar coeficientes de permeabilidad de suelos de granos gruesos, tales como arenas finas, medias y gruesas; constituyendo uno de los métodos más usados por los laboratorios actuales, donde se utiliza un equipo con características muy similares al que uso Darcy en sus experimentos con filtros de arena, el cual recibe el nombre de permeámetro de carga constante. La muestra de suelo se introduce en un cilindro de acrílico de sección conocida con piedras porosas por encima y por debajo. En la pared lateral existen varios puntos de conexión de manómetros para tomar diferentes lecturas de la carga de presión como se indica en la Figura 3. Se hace circular agua conectando a uno de sus extremos un tanque diseñado para mantener una carga constante; en el otro extremo se mide el volumen de agua de salida en un recipiente. La presencia de aire en el sistema puede afectar mucho los resultados, por lo que se recomienda desairear el sistema en la medida posible. El ensayo se hace sobre una muestra saturada previamente durante 48 horas; se deja que el agua circule hasta que el sistema se estabilice, esto, hasta que los niveles de los tubos piezométricos sean constantes. Una vez que se ha alcanzado el estado estable, se mide la cantidad de agua que fluye en un tiempo determinado, se registran las lecturas de las alturas piezométricas y se determina la diferencia de alturas. Se debe efectuar varias pruebas a diferentes tiempos para hallar un K promedio mediante las ecuaciones de Darcy. Figura 3. Permeámetro de carga constante.

Fuente: VALENCIA B., Cristhian A. y TRIANA R., John F. Diseño, construcción y puesta en funcionamiento de permeámetro de carga constante para suelos granulares. Trabajo de Grado, Ingeniero Civil. Bogotá: Universidad Católica de Colombia. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Civil, 2012. p. 49.

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4.3.2 Método de carga variable. El ensayo de carga variable se usa para determinar el coeficiente de permeabilidad de los suelos finos, tales como arenas finas, limos y arcillas. Para estos suelos, el flujo de agua que los atraviesa es demasiado pequeño para permitir mediciones precisas con el permeámetro de carga constante. En un cilindro de 100 mm de diámetro (generalmente) se introduce una muestra del suelo; si el suelo que se va a ensayar es inalterado, el cilindro puede ser un tubo U100 de muestreo, o bien el tubo corta núcleos que se usa para los ensayos de densidad de campo. Las muestras también pueden prepararse por compactación en moldes de compactación estándar. Los extremos superior e inferior de la muestra se protegen con filtros y piedras porosas como se muestra en la Figura . La base del cilindro queda sumergida en un recipiente con agua que cuenta con un vertedero de nivel constante y el extremo superior se conecta a un tubo piezométrico abierto de diámetro conocido. La prueba se lleva a cabo llenando la columna con agua desaireada y permitiendo que se produzca la infiltración a través de la muestra. Se registra la altura de agua en la columna a diferentes tiempos durante la prueba, y esta se repite con tubos piezométricos de diferente diámetro. Figura 4. Permeámetro de carga variable,

Fuente: VALENCIA B., Cristhian A. y TRIANA R., John F. Diseño, construcción y puesta en funcionamiento de permeámetro de carga constante para suelos granulares. Trabajo de Grado, Ingeniero Civil. Bogotá: Universidad Católica de Colombia. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Civil, 2012. p. 53. 4.3.3 Método bajo la curva granulométrica. Desde hace tiempo se ha tratado de tener correlaciones entre la granulometría de un material y su permeabilidad. Es obvio que existen razones para creer que pudiera establecerse tal correlación; en los suelos arenosos gruesos, los poros en las partículas minerales son

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relativamente grandes y por ello la permeabilidad resulta comparativamente alta; en los suelos de menores tamaños, los poros y canalículos entre los granos son más pequeños, por lo cual estos materiales son de menor permeabilidad. (Niño de Jesús, 1997, p31). La idea no es del todo inaceptable, pero también hay que hacer mención que no es el único factor que influye en la permeabilidad. Prácticamente todos los métodos siguen la fórmula de clásica de Allen Hazen donde tenemos:

𝒌=𝑪𝑫₁₀𝟐 (2)

Donde: k = coeficiente de permeabilidad (cm/s) C = es un coeficiente dependiente del material que se trate, varia de 46 a 146, se toma como promedio aceptable C=116

𝐷10 = llamado por HAZEN diámetro efectivo; es decir el tamaño de suelo igual o mayor en peso al 10% del mismo. Cabe mencionar que hay muchas ecuaciones desarrolladas, pero tienen su origen en la ecuación de Hazen, en la cuales se tienen en cuenta otros factores que afectan la permeabilidad. 4.4 MARCO TEÓRICO Ríos y Vélez en 2008, realizaron un estudio en donde se buscó la vulnerabilidad a la contaminación en la zona sur del acuífero del Valle del Cauca en Colombia, en donde se pretendía identificar las áreas de mayor y menor susceptibilidad a la contaminación, teniendo como información base que el movimiento de un contaminante, desde la superficie del suelo hasta el agua subterránea puede tardar días o décadas. Venchiarutti, y otros, estudiaron el comportamiento Fluido – Partícula durante procesos de flujo y transporte en suelos limosos, en donde se investigó la influencia de las características del fluido contaminante en los mecanismos de flujo y transporte a través del suelo, la interacción entre el suelo y los fluidos utilizados, y para ello conformaron muestras de suelos limosos del departamento de Córdoba, compactadas estáticamente a iguales valores de peso unitario seco y con el mismo contenido de humedad inicial. Se utilizaron fluidos como agua destilada, diferentes soluciones industriales, y una combinación de elementos típicos de lixiviado de residuos urbanos.

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Baptista investigó sobre la contaminación de agua y suelos, en donde el objetivo era discutir la forma en que los contaminantes son liberados, transportados y sus destinos en particular en el ambiente subsuperficial.

27

5. DISEÑO METODOLÓGICO 5.1 METODOLOGÍA La investigación se llevó a cabo en el laboratorio de suelos de la Universidad Católica de Colombia, quien puso a nuestra disposición el equipo necesario para llevar a cabo la investigación durante el primer semestre del año 2014. La metodología utilizada contemplo tres actividades:

Recopilación de información Actividades de laboratorio Actividades de oficina.

5.1.1 Recopilación de información. Para efectos de la realización del ensayo con agua y tres contaminantes diferentes y como información adicional e importante se investigó las propiedades físicas y químicas del agua y de los tres contaminantes (Gasolina - ACPM y Aceite para carro), las cuales se muestran a continuación: Tabla 2 . Propiedades físico – químicas del agua.

ESTADO FÍSICO COLOR SABOR OLOR DENSIDADPUNTO DE

CONGELACIÓN

PUNTO DE

EBULLICIÓN

PRESIÓN

CRITICA

TEMPERATURA

CRITICA

Sólida, liquida y gaseosa Incolora Insípida Inodoro 1 g./c.c. a 4°C 0°C 100°C 217,5 atm. 374°C

P. QUIMICASReacciona con los

óxidos ácidos

Reacciona con los

óxidos básicos

Reacciona con

los metales

Reacciona con

los no metales

Se une en las

sales

formando

hidratos

Los anhídridos u

óxidos ácidos re

accionan con el

agua y forman

ácidos

oxácidos.

P. FISICAS

Fuente: PARAMIO, Juan Martín. Propiedades físicas y químicas del agua. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.monografias.com/trabajos14/propiedades-agua/propiedades-agua.shtml>. [Citado: 12 de marzo de 2014].

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Tabla 3. Propiedades físico – químicas de la gasolina.

DENSIDADDENSIDAD DE

VAPOR

PUNTO DE

INFLAMACIONSOLUBILIDAD

DENSIDAD

(Gs)

COEF. DE

REPARTO

OCTANOL

PUNTO DE

EBULLICIÓN

LIMITES

EXPLOSIVIDAD

TEMPERATURA

AUTOIGNICION

700-800 Kg/mᵌ 3,879-5,172 Kg/mᵌ 1,07°C 0 071-077 Kg/l 2-7 1,06-172 °C

1,3-7,1 % v/v en

aire 1,90°C

P. QUIMICAS

Es una molecula

organica compuesta de

cadenas de 8 carbonos

en general

Es un compuesto

apolar

Es combustible

e inflamable

Volatiliza

rapidamente

Esta limitada

como recurso

de combustión

para motores.

P. FISICAS

Fuente: PROPIEDADES DE LA GASOLINA. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.quiminet.com/productos/gasolina-144384824/propiedades-fisicas.htm>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. Tabla 4. Propiedades físico – químicas del ACPM.

ESTADO FÍSICOPRESION DE

VAPOR (mm Hg)

PUNTO DE

INFLAMACIONSOLUBILIDAD

DENSIDAD

(Gs)

PUNTO DE

FUSIÓN

PUNTO DE

EBULLICIÓN

LIMITES

EXPLOSIVIDAD

TEMPERATURA

AUTOIGNICION

Liquido Claro a ámbar

olor a hidrocarburo 0,5/20°c 40-88°C

Insoluble en

agua. Soluble

en otros

hidrocarburos 0,82-0,87/20°C -20 A -40°C 271-372°C

0,5-5 % v/v en

aire 257°C

P. QUIMICAS

Es un aceite

combustible para

motores

Es un destilado

medio obtenido en

la destilación

atmosférica del

petróleo crudo, en

tal forma que su

índice de cetano el

cual mide la

calidad de ignición

sea de 45 mínimo.

Las emisiones

producidas por

su combustión

incompleta son

en esencia

cantidades

importantes de

NOX, COX y

SOX.

Se usa como

componente

del crudo de

castilla, gas

natural, aguas

para calderas.

P. FISICAS

Fuente: PRODUCTO QUÍMICO A.C.P.M. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.tecnicombustibles.com/Ficha%20Tecnica%20ACPM.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014].

Tabla 5. Propiedades físico – químicas aceite vehicular.

Fuente: TERPEL. Ficha técnica. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: https://www.terpel.com/Plantillas/Terpel/Descargables/Lubricantes/Terpel%20Oiltec%2040-50%20Monogrado.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014].

29

5.1.2 Actividades de laboratorio. Durante esta fase se llevaron a cabo las pruebas de laboratorio con los contaminantes elegidos en un estrato de grava, se realizaron cuatro (4) laboratorios en total, y cada uno de ellos tuvo el mismo procedimiento para el montaje de las muestras como para el respectivo ensayo.

Proceso para cada ensayo. Se hizo un cálculo para saber el peso total de las muestras para saber cuánto depositar de cada estrato en el cilindro plástico: Altura del cilindro (h): 14 cm Diámetro Ø (6”*2.54cm) = 15.24 cm Área

= (3) Volumen:

= (4) Multiplicado por el peso unitario de 2.2 g/cmᵌ = 5618 g Este sería el peso que se necesita técnicamente de cada tipo de material en cada capa. Pero lo que se pesó y se usó fueron pesos menores de cada grava teniendo en cuenta el peso del recipiente. (Datos que se muestran en formatos anexos)

Realización del ensayo: Habiendo dejado la muestra dos días completamente saturada y pasados los dos días se hizo el respectivo ensayo que consiste en conectar las mangueras a la llave para que ingrese agua y llegue a la bandeja superior (1) y de ahí baje por la manguera (2) y suba en el cilindro abriendo la válvula de la parte de abajo (3) para salir por la parte de arriba donde hay dos válvulas (4) una para purgar y sacar todos los vacíos que pueda tener y la otra para descargar en el tanque en acrílico (5) y ahí medir los alturas piezométricas que servirán para hallar las diferencias de altura y la presión en los tubos piezométricos ubicados en la parte posterior de este cilindro, tal y como se muestra en la Figura 5.1 para luego con estos datos calcular los coeficientes de permeabilidad k (cm/s).

30

Figura 5. Permeámetro de carga constante.

Fuente: VALENCIA B., Cristhian A. y TRIANA R., John F. Diseño, construcción y puesta en funcionamiento de permeámetro de carga constante para suelos granulares. Trabajo de Grado, Ingeniero Civil. Bogotá: Universidad Católica de Colombia. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Civil, 2012. p. 59.

Datos obtenidos del ensayo de carga constante con solo agua:

Peso del recipiente fue de 148 g Para la fina usamos 3.500 g para un total real de 3.056 g que retiene los

tamices 4” y 3/8” Media 2.556 g de grava que retiene los tamices 3/8” y ½” Para la grava gruesa 4.056 g usando grava que retiene los tamices 1 ½” y 2” Cada capa compactada a 15 golpes En este caso fue necesario usar material mezclado para completar las capas

de material de cada tipo, ya que para la fina no fue suficiente la que se tenía.

5

4

2

1

3

31

Figura 6. Montaje muestra con solo agua, fluyendo para llenar el cilindro.

Fuente: Autoras.

5.1.2.1 Datos obtenidos del ensayo de carga constante con agua y gasolina. En este, ensayamos de dos maneras el depositarle el contaminante, la primera fue mezclando gasolina con agua en la bandeja y dejando que bajara y empezara a llenar el cilindro con el material ya adentro, lo cual fue imposible pues empezando la gasolina quedaba en la parte de arriba debido a la densidad de la gasolina no se mezcla con el agua y aun revolviéndola no se mezclaba completamente ni ingresaba el agua con gasolina rápido al cilindro y desde la bandeja empezaba a rebotarse el agua y la gasolina al pasar por las mangueras se quedara pegada en las paredes de la misma no ingresando como tal el contaminante a la muestra de material, por lo tanto consultando con nuestro director de proyecto se determinó que era mejor tomar el 5% del contaminante total y depositarlo directamente sobre la muestra intentando que quedara lo más uniforme posible. Para determinar el 5% que debíamos utilizar de medio galón (1.39 L) de gasolina que se compró para este ensayo y determinando que era muy poco porcentaje hicimos el cálculo para el 7% haciendo lo siguiente: Una regla de tres para saber el 7% que nos dio un valor de 0.035 L para saber el valor en peso hicimos otra regla de tres para saber cuánto debía pesar esta cantidad de gasolina y nos dio 36 g decidimos agregarle el doble, en total 72 g, pesamos el recipiente (byker) que pesa 173.62 g y con los 72 g de la muestra debía pesar 245.62 g en total, este fue la cantidad de contaminante que se depositó en el cilindro. Se usó la misma grava del ensayo con solo agua, dando la misma información.

32

Figura 7. Muestra con gasolina.

Fuente: Autoras. 5.1.2.2 Datos obtenidos del ensayo de carga constante con agua y ACPM.

Ya sabiendo cual era la cantidad que debíamos usar pesamos 250 g del contaminante.

Peso del molde de 195.5 g Una cantidad de 3,913.5 g y la que retiene el tamiz 4” como fina 2,413.5 g y usamos parte de lo que sobro del de 4”, 3/8” y ½” Para la gruesa un total de 2,413.5 g y el material que retiene el tamiz 1”.

Figura 8. Muestra con para ser ensayada con ACPM.

Fuente: Autoras.

33

5.1.2.3 Datos obtenidos del ensayo de carga constante con agua y aceite para carro.

La cantidad que decidimos debido a la viscosidad y densidad del aceite fue de 100 g dando como cantidad en líquido 100 ml.

Peso del molde de 197.8 g 3,906.6 g y la que retiene el tamiz 4” como fina, 2,406.6 g y usamos el material que retiene el tamiz de 3/8” y ½” como media Para la gruesa un total de 2,906.6 g y el material que retiene el tamiz 1 ½”.

Figura 9. Aceite para carro usado Oiltec 50 Monógrado de Terpel.

Fuente: Autoras.

34

Figura 10. Cantidad de aceite de vehículo usado para el ensayo.

Fuente: Autoras. Figura 11. Montaje muestra con solo aceite completamente saturada.

Fuente: Autoras. 5.1.3 Actividades de oficina. Realización del informe, montaje del mismo y realización de los respectivos cálculos con los datos obtenidos.

35

6. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS Tabla 6. Datos obtenidos en los laboratorios.

Atotal= 182,42 cm²

Ø= 15,24 cm

L= 5 cm

Tiempo (s)

25

25

25

62,6 62,6 62,5 62,49 62,5 62,4

Tiempo (s)

25

25

25

61,1 61,0 60,9 60,8 60,8 60,5

Tiempo (s)

20

20

20

20

62,6 62,6 62,4 62,4 62,3 62,2

Tiempo (s)

25

25

25

25

63,8 63,7 63,7 63,7 63,6 63,6

ENSAYO DE PERMEABILIDAD CARGA CONSTANTE (SUELOS GRANULARES)

DATOS OBTENIDOS EN LOS LABORATORIOS

340

Volúmen (ml)

462

G. GRUESA

ENSAYO: CON AGUA

ENSAYO: AGUA Y GASOLINA

ENSAYO: AGUA Y ACPM

ENSAYO: AGUA Y ACEITE DE CARRO

422

431

Volúmen (ml)

Volúmen (ml)

357

310

322

425

402

455

435

425

420

Volúmen (ml)

437

G. FINA G. MEDIA G. GRUESA

ALTURAS PIEZOMÉTRICAS Δh (mm)






G. FINA G. MEDIA

Fuente: Autoras.

36

Para el cálculo del coeficiente de permeabilidad k (cm/s), se usa la siguiente fórmula:

(5)

Tabla 7. Resultados del cálculo del coeficiente de permeabilidad.

ENSAYO COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD, K (cm/s)

AGUA 0,9356

GASOLINA 0,3514

ACPM 0,5692

ACEITE CARRO 0,9604

Fuente: Autoras. Teniendo esta información de los cálculos obtenidos y basándonos en la información que nos sugiere en el libro de Braja M. Das (Das) en la tabla 5 y de la tabla 6 a continuación: Tabla 8. Valores típicos de permeabilidad para suelos saturados.

Fuente: DAS, Braja M. Fundamentos de ingeniería geotécnica. México: International Thomson Editores, 2001. p. 80.

37

Tabla 9. Valores relativos de permeabilidad.

PERMEABILIDAD RELATIVA VALORES DE K(cm/s) SUELOS TÍPICOS

Muy permeable Mayor que1∗10−1 Grava Gruesa

Moderadamente permeable 1∗10−1a 1∗10−3 Arena, Arena fina

Poco permeable 1∗10−3a 1∗10−5 Arena limosa, Arena

Muy poco permeable 1∗10−5a 1∗10−7 Limo, Arenisca fina

Impermeable Menor que1∗10−7 Arcilla

Fuente: DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/permeabilidad.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. Podemos analizar que los valores que nos dan están ubicados en el rango de 100 - 1 que corresponde a una Grava Limpia (T.8) y con un valor muy permeable correspondiente a un suelo típico de Grava Gruesa (T.9), por lo tanto los resultados son confiables respecto al tipo de suelo que estamos analizando con relación a los valores típicos y relativos en los que debería estar por ser grava fluyendo solo agua, y aunque los valores con presencia de contaminantes cambian muy poco con respecto al agua, se puede decir que si influyen y que hacen que varíe la permeabilidad y que sea menor este coeficiente en un estrato de grava fluyendo con contaminantes. Teniendo en cuenta que los suelos tienen vacíos interconectados a través de los cuales el agua puede fluir de puntos de alta energía a puntos de baja energía y esto se hace necesario para estimar la cantidad de infiltración subterránea bajo varias condiciones hidráulicas, para investigar problemas que implican el bombeo de agua para construcciones subterráneas y para el análisis de estabilidad de las presas de tierra (Das), se podría por lo tanto afirmar que el contaminante al quedar en la parte de arriba del agua por no mezclarse con esta (en el ensayo), en la vida real lo que sale al suelo no sería agua sino este contaminante afectando más el medio ambiente que el estrato de suelo y de pavimento en el que este diseñada la vía o en cualquier otro terreno.

38

7. CONCLUSIONES

Aunque es mínima la diferencia entre los resultados obtenidos de los ensayos de agua, gasolina y ACPM, se puede afirmar que es menor la permeabilidad en presencia de contaminantes, a excepción del aceite para carro que se concentró en la parte superior de la muestra (grava gruesa), no pudiendo filtrarse en todas las capas de grava y llegar hasta la fina, esto hizo que los resultados con respecto al agua no se vieran tan diferenciados y por lo tanto no se hacen muy confiables.

Se observó que efectivamente el coeficiente de permeabilidad (k) del suelo es afectado por la presencia de contaminantes, reduciendo su valor por la diferencia de viscosidad relativa entre los fluidos.

En trabajos futuros se puede correlacionar, además del daño ambiental la afectación en términos de resistencia del suelo, de acuerdo a la cantidad de contaminante presente en el terreno o vía.

El ensayo de carga constante, se usa para determinar coeficientes de permeabilidad de suelos de granos gruesos, tales como arenas finas, medias y gruesas; constituyendo uno de los métodos más usados por los laboratorios actuales, y siendo este un ensayo preciso para determinar estos valores.

39

BIBLIOGRAFÍA ÁLVAREZ-MANILLA ACEVES, Alfonso [et al]. La permeabilidad de los suelos en los problemas de transporte de contaminantes: aplicación en la infraestructura del transporte. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://imt.mx/archivos/Publicaciones/PublicacionTecnica/pt195.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. DAS, Braja M. Fundamentos de ingeniería geotécnica. México: International Thomson Editores, 2001. 594 p. DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/manual_laboratorio/permeabilidad.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. INSTITUTO NACIONAL DE VÍAS. Permeabilidad de suelos granulares (cabeza constante): I.N.V. E – 130 – 07. [En línea]. Disponible en Internet: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIC/IngCivil/Especificaciones_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-130-07.pdf>. [Citado: 29, mar., 2014]. NOTAS DE CLASES DICTADAS EN EL II Curso Internacional de Aspectos Geológicos de Protección Ambiental (Campinas, SP – Brasil, 5 al 20 de junio de 2000. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://unesdoc.unesco.org/images/0016/001631/163153s.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014], p. 209-224. OTÁLVARO, L. R. (2008). Vulnerabilidad a la contaminación zona sur acuifero del Valle del Cauca. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.bdigital.unal.edu.co/4799/1/Bolt._Cien._Tierra_No._23-69.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. PARAMIO, Juan Martín. Propiedades físicas y químicas del agua. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.monografias.com/trabajos14/propiedades-agua/propiedades-agua.shtml>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. PRODUCTO QUÍMICO A.C.P.M. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.tecnicombustibles.com/Ficha%20Tecnica%20ACPM.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. PROPIEDADES DE LA GASOLINA. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://www.quiminet.com/productos/gasolina-144384824/propiedades-fisicas.htm>. [Citado: 12 de marzo de 2014].

40

SÁNCHEZ DE SAN ROMÁN, Roman, F. Javier. Transporte de contaminantes. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://hidrologia.usal.es/temas/Transporte_de_contaminantes.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. TERPEL. Ficha técnica. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: https://www.terpel.com/Plantillas/Terpel/Descargables/Lubricantes/Terpel%20Oiltec%2040-50%20Monogrado.pdf>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA. Procesos de flujo y transporte de contaminantes. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358013/ContenidoEnLinea/leccin_12_procesos_de_flujo_y_transporte_de_contaminantes.html>. [Citado: 6 de febrero de 2014]. VALENCIA B., Cristhian A. y TRIANA R., John F. Diseño, construcción y puesta en funcionamiento de permeámetro de carga constante para suelos granulares. Trabajo de Grado, Ingeniero Civil. Bogotá: Universidad Católica de Colombia. Facultad de Ingeniería. Programa de Ingeniería Civil, 2012. 115 p. VENCHIARUTTI, Natalia C. Geoserver. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://geoserver.ing.puc.cl>. [Citado: 12 de marzo de 2014]. WIKIPEDIA. Permeabilidad. [En línea]. Disponible en Internet: <URL: http://es.wikipedia.org/wiki/Permeabilidad>. [Citado: 12 de marzo de 2014].

41

Anexo A. Registro fotográfico

Fotográfia No.1

Fotográfia No.2

TRABAJO DE GRADO

FLUJO DE CONTAMINANTES EN ESTRATOS DE GRAVA EN FUNCION

DE LA PERMEABILIDAD

LAVADO Y TAMIZADO DE LA MUESTRA A UTILIZAR EN EL ENSAYO DE

PERMEABILIDAD DE CARGA CONSTANTE

LAVADO Y TAMIZADO DE LA MUESTRA A UTILIZAR EN EL ENSAYO DE

PERMEABILIDAD DE CARGA CONSTANTE

Fotográfia No.3

Fotográfia No.4

TRABAJO DE GRADO


DE LA PERMEABILIDAD

COLOCACIÓN DEL MATERIAL FINO EN EL PERMEÁMETRO

COLOCACIÓN DEL MATERIAL FINO EN EL PERMEÁMETRO

Fotográfia No.5

Fotográfia No.6

TRABAJO DE GRADO


DE LA PERMEABILIDAD

COLOCACIÓN DEL MATERIAL DE TAMAÑO MEDIO EN EL PERMEÁMETRO

COLOCACIÓN DEL MATERIAL DE TAMAÑO MEDIO EN EL PERMEÁMETRO

Fotográfia No.7

Fotográfia No.8

TRABAJO DE GRADO


DE LA PERMEABILIDAD

MEDICIÓN DEL PESO DEL RECIPIENTE A EMPLEAR PARA MEDIR EL VOLUMEN DE

CONTAMINANTE

MEDICIÓN DEL VOLUMEN DE CONTAMINANTE A EMPLEAR

Fotográfia No.9

Fotográfia No.10

TRABAJO DE GRADO


DE LA PERMEABILIDAD

CONTAMINACIÓN DIRECTA DEL MATERIAL CON GASOLINA

BANDEJA PERMEAMETRO DE CARGA CONSTANTE

Fotográfia No.11

Fotográfia No.12

TRABAJO DE GRADO


DE LA PERMEABILIDAD

MATERIAL SATURADO CON AGUA Y CONTAMINANTE

MATERIAL SATURADO CON AGUA Y CONTAMINANTE

Anexo B. Resultados ensayos de laboratorio

Atotal= 182.42 cm²

Ø= 15.24 cm

L= 5 cm

Tiempo (s)

25

25

25

62.6 62.6 62.5 62.49 62.5 62.4

Tiempo (s)

25

25

25

61.1 61.0 60.9 60.8 60.8 60.5

Tiempo (s)

20

20

20

20

62.6 62.6 62.4 62.4 62.3 62.2

Tiempo (s)

25

25

25

25

63.8 63.7 63.7 63.7 63.6 63.6

437








G. FINA G. MEDIA

422

431

Volúmen (ml)

Volúmen (ml)

357

310

322

425

402

455

435

425

420

Volúmen (ml)

ENSAYO DE PERMEABILIDAD CARGA CONSTANTE (SUELOS GRANULARES)

DATOS OBTENIDOS EN LOS LABORATORIOS

340

Volúmen (ml)

462

G. GRUESA

ENSAYO: CON AGUA

ENSAYO: AGUA Y GASOLINA

ENSAYO: AGUA Y ACPM

ENSAYO: AGUA Y ACEITE DE CARRO

HOJA N° 1 DE 2

INTEGRANTES: FECHA:

MUESTRA:

DATOS DE LA MUESTRAPeso M. Fina (g): 3056.0 9668.0

Peso M. Media (g): 2556.0 Peso Unit. muestra (g): 2.2

Peso M. Gruesa (g): 4056.0 Peso recipiente (g): 148

Diámetro Cilindro (cm): 15.24 Altura Cilindro (cm): 14

Área Cilindro (cm²): 182.42 L= Distancia entre

Volúmen del cilindro (cmᶟ): 2553.81 Manómetros (cm): 5

Caudal (L/s): 0.01707 G. de Compactación: 15

Peso Martillo (g): 500 Altura caída (cm): 20.32

Número de capas: 3 Constante de agua, kw: 1

DIF. Δh (mm) K (cm/s) Ec (kgf*cm/cc)

Tiempo (S) 62.6

25 62.6

25 62.5

25 62.49

62.5

62.4

INTEGRANTES: FECHA:

MUESTRA:

DATOS DE LA MUESTRA

Peso M. Fina (g): 3056.0 9668.0


Peso M. Gruesa (g): 4056.0 Peso recipiente (g): 148








Tiempo (S) 61.1

25 61.0

25 60.9

25 60.8

60.8

60.5

0.2 0.9356 179.03

Volúmen agua (ml)G. FINA

G. MEDIA

G. GRUESA

435

425

420

Peso M. Total (g):

0.5 0.3514

Δh (mm)


29/03/2014JULIETH ROMERO

KATHERINE DUARTE GRAVA FINA, MEDIA, GRUESA

LABORATORIO N° 1: SOLO AGUA

Peso M. Total (g):

JULIETH ROMERO 04/04/2014

KATHERINE DUARTE

402G. MEDIA

455

GRAVA FINA, MEDIA, GRUESA

LABORATORIO N° 2: CON GASOLINA

179.03

425

G. GRUESA

Δh (mm)

ENSAYO DE PERMEABILIDAD CARGA

CONSTANTE (SUELOS GRANULARES)

HOJA N° 2 DE 2

INTEGRANTES: FECHA:

MUESTRA:

DATOS DE LA MUESTRA

Peso M. Fina (g): 3913.5 8743.5


Peso M. Gruesa (g): 2413.5 Peso recipiente (g): 195.5








Tiempo (S) 62.6

20 62.6

20 62.4

20 62.4

20 62.3

62.2

INTEGRANTES: FECHA:

MUESTRA:

DATOS DE LA MUESTRA

Peso M. Fina (g): 3906.6 9219.8


Peso M. Gruesa (g): 2906.6 Peso recipiente (g): 197.8








Tiempo (S) 63.8

25 63.7

25 63.7

25 63.7

25 63.6

63.6

G. MEDIA431

462

422

Δh (mm)

ENSAYO DE PERMEABILIDAD CARGA

CONSTANTE (SUELOS GRANULARES)


0.4 0.5692

0.2 0.9604

Peso M. Total (g):

KATHERINE DUARTE 22/04/2014

JULIETH ROMERO

298.38

357

310G. MEDIA

322

G. GRUESA340

298.38

GRAVA FINA, MEDIA, GRUESA

LABORATORIO N° 3: CON ACPM

437G. GRUESA

KATHERINE DUARTE 28/04/2014

JULIETH ROMERO GRAVA FINA, MEDIA, GRUESA

LABORATORIO N° 4: CON ACEITE PARA CARROS

Peso M. Total (g):

Δh (mm)


flujo de contaminantes en estratos de … · jesús porque has sido mi guía, porque se ha ......

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