UNIVERSIDAD NACIONAL

SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLOFacultad de Ciencias Agrarias

Escuela Profesional de Ingeniera Agrcola

TEMA:

CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA METODO DE AUGER HOLERDOCENTE:

Ing. COTOS VERA ALUMNOS:

VERGARA ESPINOZA FleminCOCHACHIN VILLANUEVA RogerTOLE EL DULCE Huaraz setiembre 2011I. INTRODUCCION

La conductividad hidrulica o permeabilidad del suelo es uno de los parmetros imprescindible en los estudios de drenaje, este parmetro indica la movilidad del agua en el suelo. La conductividad hidrulica, es la propiedad fsica del suelo de mucho inters para hacer el estudio de las aguas subterrneas, pero es muy complejo para determinar el valor exacto por ello es que solo se estima.

La conductividad hidrulica puede ser determinado mediante muestras de suelos en laboratorio, en el mismo campo y puede ser estimado en relacin a ciertas caractersticas del suelo.

La conductividad Hidrulica es imprescindible en los clculos de los trabajos relacionados con la construccin, instalacin y explotacin de los sistemas de riego y drenaje, el mejoramiento de los suelos y el bombeo del agua subterrnea con diferentes propsitos

En el caso de la prctica realizada para la estimacin de la conductividad hidrulica empleamos mtodo de campo denominado: Agujero de Barrena Holandesa (Auger -Hole) en presencia de nivel fretico.

II. OBJETIVOS Determinar la Conductividad Hidrulica Utilizando el Mtodo de Auger Hole. Hacer una comparacin entre los valores de la conductividad hidrulica determinada en campo, con los valores que se tienen en las tablas, y de este modo ver a que tipo de suelo corresponde dicho valor.III. MARCO TEORICO3.1.- Ley de Darcy: Henry Darcy, ingeniero hidrulico francs, observ, en 1856, que el caudal de flujo laminar de un fluido (de densidad y temperatura constantes) entre dos puntos en un medio poroso es Proporcional al gradiente hidrulico (dh/dl) entre los dos puntos (Custodio, 1996). La situacin se describe en la siguiente figura, la ecuacin que describe la tasa de flujo a travs de un medio poroso es Conocida como Ley de Darcy y est dada por la ecuacin.

Ley de Darcy para un medio homogneo3.2.- Conductividad hidrulica (K): Tambin llamada permeabilidad hidrulica. Corresponde a la constante de proporcionalidad en la ecuacin que describe la Ley de Darcy y representa la mayor o menor facilidad con que el medio deja pasar el agua a travs de l por unidad de rea transversal a la direccin del flujo. Tiene dimensiones de velocidad [L T-1].Como lo indica la ecuacin, K es funcin de las propiedades tanto del medio poroso como del fluido que circula a travs de l.K= (k**g)/La permeabilidad intrnseca de un medio k es una funcin de la forma o dimetro y distribucin de tamao de los poros. Distintos autores han propuesto relaciones empricas que la describen; Fair and Hatch, citados por Custodio et al (1996), utilizan para representarla factores de empaque, factores de forma y el promedio geomtrico del tamao de granos; Krumbein, citado por Custodio et al (1996),la aproxima utilizando el cuadrado del dimetro promedio de los granos.Los valores de y de se ven infludos por la temperatura del fluido. Adems, depende de la cantidad de slidos disueltos totales (TDS).3.3.- Transmisividad (T): Tambin llamada transmisibilidad. Es una medida de la cantidad de fluido que puede ser transmitida horizontalmente a travs de una seccin de acufero de ancho unitario, que involucre todo el espesor saturado, bajo un gradiente hidrulico igual a la unidad. Se obtiene haciendo el producto entre el espesor saturado del acufero, b, y su conductividad hidrulica, K, tal como indica la ecuacin. Tiene las dimensiones [L2T-1].3.4.- Coeficiente de almacenamiento (S): Se define como el volumen de agua que puede ser liberado por un prisma vertical de acufero, de seccin unitaria y de altura igual a su espesor saturado, cuando se produce un descenso unitario de la carga hidrulica (del nivel piezomtrico o del nivel fretico). S es un coeficiente adimensional.Al nivel de la superficie fretica, en el caso de un acufero libre, el agua es liberada del almacenamiento por drenaje gravitacional. Bajo la superficie fretica, o dentro del acufero mismo en el caso de un acufero confinado, el agua es expelida debido a la compresin del esqueleto slido del suelo y a la expansin del agua en los poros, ambas producidas por el descenso de la carga hidrulica sobre el acufero.

Debido a lo anterior, el coeficiente de almacenamiento S tiene distintas expresiones dependiendo del tipo de acufero descrito.

Almacenamiento especfico (Ss): Se define como el volumen de agua aadido o extrado por unidad de volumen del acufero y por unidad de variacin de la carga hidrulica, producto de los efectos elsticos del esqueleto del suelo y de la propia elasticidad del agua. Tiene unidades de [L-1] y queda representada por la ecuacin:

S s g ( )3.5.- Coeficiente de almacenamiento en un acufero confinado: Dentro de un acufero confinado, el espesor completo del acufero permanece saturado mientras se est liberando o almacenando agua.Por lo tanto, toda el agua es liberada debido a la compactacin del esqueleto del suelo y a la expansin del agua en los poros. El coeficiente de almacenamiento S est dado por:

S b SsLos valores de S en acuferos confinados son generalmente menores que 0.005. Valores entre 0.005 y 0.10 generalmente indican un acufero semiconfinado (segn USGS, 2001).

3.6.- Coeficiente de almacenamiento en un acufero no confinado: Dentro de un acufero no confinado, el nivel de saturacin vara a medida que el agua es aadida o removida del acufero. Cuando el nivel fretico desciende, el agua es liberada tanto por el drenaje gravitacional como por la compactacin del esqueleto y la expansin del agua en los poros. Por lo tanto, el coeficiente de almacenamiento de un acufero no confinado est dado por la suma del rendimiento especfico (Sy) y el volumen de agua liberado debido al almacenamiento especfico (Ss):

S Sy h Ss3.7.- Mtodos para determinar la conductividad hidrulica (K) en campo:

3.7.1.- Mtodos de laboratorios:

Se puede realizar con muestras de suelos inalteradas o alteradas, la determinacin mediante muestras alteradas se realizan en suelos secos extrados del perfil. Se llena un cilindro parcialmente con la muestra y luego se hace pasar un fluido a travs de l, como se conoce la seccin y la longitud de la columna de suelo, se puede medir el caudal y la carga hidrulica, para luego aplicar la ley de Darcy y calcular la conductividad hidrulica.En las muestras inalteradas inalteradas, el sistema natural de poros todava esta presente, por lo que los valores de la conductividad, son representativos de la conductividad real de campo.

La determinacin de la conductividad hidrulica en laboratorio atreves de muestras inalteradas, se realizan mediante mediante aparatos llamados permemetros, los que pueden ser de carga variable y de carga constante.

a. Permemetro de carga constanteConsiste en utilizar los cilindros de suelo tomados en campo, a los cuales previamente en el laboratorio se les coloca en el extremo inferior una cubierta de tela atada con una banda de goma y en el extremo superior una extensin de metal, fijndola hermticamente con un trozo de goma. Los cilindros as preparados se saturan por capilaridad en una bandeja y posteriormente se colocan en el permemetro sobre los que se mantiene una carga constate de agua, midindose el volumen de agua percolada a travs de ellos en un tiempo determinado. Se espera hasta recoger cerca de 100cc anotando el volumen exacto y el tiempo requerido para ello.

Para calcular la conductividad hidrulica saturada se puede utilizar la siguiente expresin:

Donde:

Ks = conductividad hidrulica saturada (cm h-1)

h = carga de agua que se mantiene constante por encima del nivel superior del cilindro de suelo (cm)

L = altura del cilindro de suelo (cm)

t = tiempo transcurrido desde que comenz a recogerse el agua percolada hasta la medicin final del volumen (V) de estas (horas).

V= volumen de agua recogido en el cilindro graduado (cc)

A = rea de la seccin circular horizontal del cilindro (cm2)

b. Permemetro de carga Variable

El permemetro de carga variable es similar al de carga constante, excepto que en lugar de mantener una carga constante de agua sobre la superficie de la muestra de suelo no se agrega ms agua y al cambiar el nivel de la carga de agua se observa como percola el agua a travs de la muestra.

Los cilindros de suelo previamente preparados se humedecen desde la parte inferior hasta alcanzar la saturacin. Se toman dos lecturas sucesivas en un mismo descenso del nivel del agua en la bureta para iguales intervalos de tiempo, luego se aplica agua con la bureta y se anota el tiempo y el nivel del agua sobre en punto de salida despus de percolar (h0), cuando se observe un descenso en el nivel de 40- 50cm o a las 24h debe anotarse el nivel del agua sobre el punto de desage (h). Se toma el volumen percolado y el tiempo transcurrido. Cada pequeo descenso en la altura de la columna de agua por unidad de tiempo representa un flujo de la misma cantidad de agua por unidad de rea por unidad de tiempo a travs de la columna.

La conductividad hidrulica saturada con carga variable puede ser calculada usando la siguiente expresin:

Donde:

Ks = conductividad hidrulica (L T-2)

L = longitud de la columna de suelo (L)

A1 = rea de la seccin transversal del tubo por encima del suelo (L2)

A2 = rea de la seccin transversal del suelo (L2)

t = intervalo de tiempo (T)

h0 = nivel inicial del agua sobre el punto de salida del agua percolada (cm)

h = nivel final desagua sobre el punto de salida del agua percolada (cm)3.7.2.- Mtodos de campoi. El mtodo del agujero de barreno (auger hole)Basado en la recuperacin del nivel fretico producido en una perforacin registrando la evolucin de los descensos (y) en el tiempo (t). Utiliza la frmula de Ernst generalizada segn la siguiente expresin:Este mtodo es muy utilizado para medir la conductividad Hidrulica en el campo, cuando la tabla de agua se encuentra cerca de la superficie.La estimacin de la conductividad hidrulica se puede realizar por medio de las siguientes relaciones. Para S > 0.5H, la ecuacin a utilizar es:

Para S = 0, la ecuacin a utilizar es:

IV. MATERIALES Y EQUIPOS.

Barrena Holandesa Wincha metlica Flotador Lpiz y papel Programa Excel y Word Equipo para bombear el agua Cmara digital.V. PROCEDIMIENTOS Perforar un pozo cilndrico en el suelo, hasta una determinada profundidad por debajo del nivel fretico.

Una vez terminado de hacer la perforacin, esperar que agua alcance un nivel original.

Una vez llegado al nivel original, extraer el agua del pozo, de manera que el agua vuelva a fluir atreves de las paredes y del fondo del mismo Medir la velocidad de elevacin del agua.

Finalmente calculamos la conductividad hidrulica con la formula adecuada para cada caso.

Clculos de resultadosDatosT minT acumNivel fretico (cm) yk(m/dia)

000143.0053.00-

11010141.1051.100.6793099

21020140.0050.000.4001684

31535138.0048.000.5012531

41550136.5046.500.3857707

53080135.5045.500.1309

630110134.4044.400.1469223

760170130.2440.240.3016282

860230130.1040.100.0101809

9300530123.1033.100.1201048

10300830118.0028.000.1015038

116001430109.5019.500.117777

126002030105.1015.100.0775161

136002630102.0012.000.0679825

14600323099.009.000.086815

15600383098.808.800.0059151

16600443098.208.200.0190047

Promedio0.197047

CLASIFICACION DE LA CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA, SEGN SU RAPIDEZ DE SU MOVIMIENTOConductividad

Hidrulica

m / da

Muy lenta< 0.03

lenta0.03 - 0.12

Moderadamente. lenta0.12 - 0.5

moderada 0.5 - 1.5

moderadamente rapida1.5 - 3

Rpida3 - 4.5

Muy rpida> 4.5

Fuente: Drenaje - Mximo Villn BjarSe puede decir que la conductividad hidrulica es moderadamente lenta

INTERVALOS DE MAGNITUD DE LA CONDUCTIVIDAD HIDRAULICATextura y Estructurak (m / da)

Arena gruesa con grava10 -- 50

franco arenoso, arena fina1 --5

Franco, franco arcilloso1 -- 3

bien estructurado

Franco arenoso muy fino0.5 - 2

Arcilla con grietas 0.5 - 2

arena muy fina0.2 - 0.5

Franco arcilloso, arcilloso0.02 - 0.2

mal estructurado

Arcilla compacta< 0.002

Fuente: Drenaje - Mximo Villn BjarSe puede decir que la textura del suelo es franco arcilloso mal estructurado

VII.- CONCLUSIONES.1. La Conductividad Hidrulica obtenida en campo obtenida por el mtodo de AUGER HOLE: k = 0.197 m/da.

2. Segn el cuadro N 01 observado en la parte de los anexos, tenemos que nuestro suelo, tiene una rapidez en su movimiento moderadamente lenta3. Tenemos que el suelo tiene una textura y estructura Franco arcilloso arcilloso mal estructurado

4. La Conductividad Hidrulica nos define la capacidad del medio poroso para transmitir el agua a travs de si mismo.5. La Conductividad Hidrulica es dependiente del fluido y del medio poroso en conjunto, diferencindose del trmino permeabilidad, que se define nica y exclusivamente en funcin del medio poroso.IX.- BIBLIOGARFIA. Villon Bejar Mximo, 2005, DRENAJE, Segunda edicin, Editorial Villn - Lima, Per. Villon Bejar Mximo, 2002, HIDROLOGIA Segunda edicin, Editorial Villo Lima, Per

http://ing.unne.edu.ar/pub/aguasubterranea.pdf http://horizon.documentation.ird.fr_1368389550.unknown

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