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Metodo Del Piezometro y de Descarga de Drenes

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METODO DEL PIEZOMETRO Y DE

DESCARGA DE DRENES PARA


DETERMINAR LA CONDUCTIVIDAD
HIDRAULICA.
INTEGRANTES:
• ALCOCER HIDALGO MIGUEL
• JANAMPA CRISANTO DICK
• ROJAS CALLE DIEGO
MACHARE NUÑEZ
• PARA LA EJECUCIÓN DE OBRAS, SE HACE NECESARIO CONOCER EL TERRENO, ES
DECIR QUE, ES OBLIGATORIO REALIZAR UN ESTUDIO DEL SUELO, EN EL CUAL, ES VITAL
LA EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES DEL MISMO POR MEDIO DE RECOLECCIÓN DE
MUESTREO INALTERADO, ENVIADO POSTERIORMENTE A LABORATORIO EN DÓNDE SE
DETERMINAN LAS CARACTERÍSTICAS MÁS IMPORTANTES DE ÉSTE, QUE LE PERMITEN
AL INGENIERO PLANEAR Y DISEÑAR DEBIDAMENTE CUALQUIER PROYECTO DE
CONSTRUCCIÓN.
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
 CONOCER EL MÉTODO DEL PIEZÓMETRO Y DE DESCARGA DE DRENES PARA
DETERMINAR LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA EN LOS SUELOS
•  
OBJETIVOS ESPECIFICOS
 CONOCER EL CONCEPTO DE CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA EN LOS SUELOS.
 CONOCER LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA SATURADA Y NO SATURADA.
 CONOCER LOS DISTINTOS MÉTODOS PARA DETERMINAR LA CONDUCTIVIDAD
HIDRÁULICA.
CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA EN LOS SUELOS

• SE REFIERE A LA CANTIDAD DE AGUA QUE SE DESPLAZA POR MEDIO DE UN SUELO,


EN UN TIEMPO DETERMINADO. SUS UNIDADES PUEDEN SER EXPRESADAS COMO
UNIDAD DE LONGITUD SOBRE UNIDAD DE TIEMPO, DEPENDIENDO DE LAS
MEDICIONES QUE SE REALICEN (SI ES EN CAMPO O LABORATORIO) O DE LAS
VARIABLES QUE SE UTILICEN PARA CÁLCULOS CONVENCIONALES.
 
• “LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA CONSTITUYE UN PARÁMETRO FUNDAMENTAL EN EL
ESTUDIO DE UN SUELO, YA QUE PERMITE DAR UNA IDEA DEL MOVIMIENTO QUE
REALIZA EL AGUA A TRAVÉS DE ÉSTE, ES DECIR, QUE A PARTIR DE DICHA MEDIDA SE
PUEDE ESTIMAR LA RAPIDEZ EN QUE EL FLUIDO ATRAVIESA EL MEDIO POROSO”
CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA SATURADA

• “SUCEDE EN EL CASO EN QUE LOS POROS DEL SUELO ESTÁN LLENOS DE AGUA, EN UN
PORCENTAJE APROXIMADO AL 95% CON RESPECTO AL ESPACIO TOTAL DEL PORO”25 EN ESTA
SITUACIÓN SE ASUME QUE TODOS LOS POROS SE ENCUENTRAN OCUPADOS POR AGUA,
INCLUSO LAS POSIBLES GRIETAS Y LOS LLAMADOS MACROPORES O MACROPOROS QUE
PUEDAN EXISTIR EN EL MEDIO.

• DICHO ESTO, TAMBIÉN ES NECESARIO AGREGAR QUE LA CUANTIFICACIÓN DEL MOVIMIENTO


DE UN LUGAR A OTRO DE LOS MACROPOROS ES DE ALTO GRADO DE COMPLEJIDAD, PUESTO
QUE, ESTE ES EN EXCESO INCONSTANTE. ES POR ESTO QUE, AL APLICAR TENSIÓN AL AGUA
DE INFILTRACIÓN, ESTE TIPO DE POROS NO LLEGAN A LLENARSE Y DE ESTA MANERA SE
REDUCE LA VARIABILIDAD ESPACIAL DEL SUELO O DE LA MATRIZ.
CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA NO SATURADA

• TAL COMO SE MENCIONÓ ANTES, LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA DEPENDE DEL


CONTENIDO HÍDRICO Y EL POTENCIAL HÍDRICO DE LA MATRIZ DEL SUELO, Y NO ES
DIFERENTE PARA EL CASO DE NO SATURACIÓN. EN ESTE CASO, COMO EN CUALQUIER
OTRO, LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA DE DICHO SUELO AUMENTARÁ A MEDIDA QUE LOS
DOS PARÁMETROS RECIÉN NOMBRADOS TAMBIÉN AUMENTEN,
• LA DIFERENCIA RADICA EN QUE, EN UNA CONDICIÓN NO SATURADA, SE PRESENTA MAYOR
CANTIDAD DE AIRE ENTRE LOS POROS DEL SUELO Y UNA CANTIDAD MUY REDUCIDA DE
AGUA EN DICHAS CAVIDADES, MOTIVO POR EL CUAL SE DIFICULTA EL FLUJO DE AGUA A
TRAVÉS DE ESTE TIPO DE SUELOS Y EN CONSECUENCIA DE ESTO SU CONDUCTIVIDAD
HIDRÁULICA SUELE SER MUY BAJA
METODOS PARA DETERMINAR LA CONDUCTIVIDAD
HIDRAULICA DE LOS SUELOS
PARA UNA PREDICCIÓN DEL MOVIMIENTO DE AGUA EN EL SUELO SE REQUIERE UNA MEDICIÓN
CUIDADOSA DE LOS PARÁMETROS HIDRÁULICOS DEL SUELO. PARA ELLO SE HAN
DESARROLLADO UNA SERIE DE MÉTODOS DE LABORATORIO Y CAMPO; SIN EMBARGO, HAY
QUE CONSIDERAR QUE ESTOS MÉTODOS PRESENTAN PROBLEMAS CON LA VARIABILIDAD
ESPACIAL, LA EXACTITUD DE LOS PROCEDIMIENTOS Y LA ESCALA DE MEDICIÓN.

A. MÉTODOS DE LABORATORIO

• LOS MÉTODOS DE LABORATORIO PARA MEDIR LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA HAN


ESTADO DISPONIBLE DESDE LOS PRIMEROS EXPERIMENTOS DE HENRI DARCY EN 1856
(STEPHENS, 1996), LOS CUALES GENERALMENTE UTILIZAN MUESTRAS CILÍNDRICAS NO
ALTERADOS O CILINDROS DE SUELO EMPACADOS. PARA MEDIR LA CONDUCTIVIDAD
HIDRÁULICA EN EL LABORATORIO SE UTILIZAN APARATOS LLAMADOS PERMEÁMETROS
TANTO DE CARGA CONSTANTE COMO DE CARGA VARIABLE (REYNOLDS ET AL., 2002).
B. MÉTODOS DE CAMPO

• LOS MÉTODOS DE CAMPO PERMITEN MEDIR LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA DE UN SUELO EN FORMA


DIRECTA, MEDIANTE EXPERIENCIAS QUE CONTEMPLAN LA EXCAVACIÓN DE POZOS SUPERFICIALES, EN
LOS CUALES SE EFECTÚAN PRUEBAS DE AGOTAMIENTO Y RECUPERACIÓN, EL USO DE PRUEBAS DE
INFILTRACIÓN, O A TRAVÉS DE MEDIDAS DE VELOCIDAD. EN ALGUNOS CASOS ES POSIBLE OBTENER UNA
MEDIDA DE LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA DEL SUELO, MIENTRAS QUE EN OTROS SE OBTIENE LA TASA
DE INFILTRACIÓN BÁSICA, LA QUE SE RELACIONA DIRECTAMENTE CON LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA.
LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA PUEDE MEDIRSE EN LA ZONA SATURADA Y EN LA ZONA NO SATURADA
(REYNOLDS ET AL., 2002)

 ZONA SATURADA : MÉTODO DEL POZO, MÉTODO DEL PIEZÓMETRO


 ZONA NO SATURADA: INFILTROMETRO DE DOBLE ANILLO, PERMEÁMETRO DE GUELPH, INFILTROMETRO
DE DISCO, MÉTODO DEL POZO INVERTIDO.
•  
MÉTODO DE PIEZÓMETRO
• CONSISTE EN INTRODUCIR EL PIEZÓMETRO HASTA DEBAJO DE LA MESA DE AGUA, CON O SIN
UNA CAVIDAD AL FONDO COMO ILUSTRADO EN FIGURA 1. COMO EN EL MÉTODO DEL POZO,
DESPUÉS QUE EL NIVEL DE AGUA ALCANZA EL EQUILIBRIO CON LA MESA DE AGUA, ESTE SE
BAJA BOMBEANDO EL AGUA Y SE OBSERVA LA TASA PARA ALCANZAR NUEVAMENTE EL
EQUILIBRIO.

La conductividad hidráulica viene dada por:

Donde:
Ks = Conductividad hidráulica saturada (L t-1)
r = radio del pozo (L)
z(t1), z(t2) = altura de la mesa de agua en el pozo
por debajo del nivel de equilibrio
en el tiempo t1 y t2 respectivamente (L)
t2 - t1 = Intervalo de tiempo (t)
C = factor de forma (función de H, r)
• EXISTEN DIFERENTES PROPUESTAS PARA ESTIMAR EL FACTOR DE FORMA ‘C’. YOUNGS
ET AL., (1995) PROPONEN LA SIGUIENTE ECUACIÓN DE REYNOLDS Y ELRICK (1990) PARA
SUELOS CON TEXTURAS ENTRE ARENOSAS Y ARCILLOSAS, CON VALORES DE H/2R >~
1,0.

DONDE H ES LA LONGITUD DEL PIEZÓMETRO.

• EN ESTUDIOS EXPERIMENTALES, BRAND Y PREMCHITT (1980) ENCONTRARON QUE EL


VALOR DEL FACTOR DE FORMA PUEDE SER AJUSTADO ADECUADAMENTE PARA EL
RANGO DE H/2R ENTRE 2 Y 15, UTILIZANDO LA EXPRESIÓN:
• Materiales

 Se emplea una barrena de espiral, con un extremo cuadrado.

 Un tubo de conducción eléctrica de 3.8 a 5.1 cm de diámetro inferior, afilado por un extremo, puede ser utilizado como
piezómetro.

 Piezómetro propiamente dicho.

• El taladro producido por la barrena es de diámetro inferior en 0.2 cm al diámetro inferior del piezómetro. Para evitar que
el piezómetro se estropee al golpearlo, es preciso colocarle en su extremo superior un remache. Un instrumento eléctrico que
mueva una campanilla puede ser utilizado para medir el nivel de agua. Para retirar el piezómetro puede emplearse una gata.

• Metodología

• Se perfora un taladro de unos 15 cm de profundidad. Se introduce el piezómetro dentro del taladro unos 13 cm, por medio de
golpes ligeros. De nuevo se barrana el suelo otros 15 cm más abajo del piezómetro.

• Este proceso continuo hasta que el piezómetro debidamente se puede llegar a esa profundidad con precisión. Hay que
retirar la barrena con cuidado para evitar que en la cavidad se produzca un pequeño tubo.

• El piezómetro es bombeado o achicado con una bomba de engranajes o un achicador, para permitir que en los poros de
la cavidad se provoque un flujo.

• Se inunda el piezómetro tantas veces hasta que la altura de elevación en el piezómetro sea la misma que la del bombeo
anterior ha alcanzado la profundidad deseada. En el extremo del piezómetro se deja una cavidad de 10 cm que se barrena
con cuidado. Marcando la barrena
TIPOS DE PIEZÓMETROS

• PIEZÓMETRO DE TUBO ABIERTO TIPO CASAGRANDE:

• ESTOS SON POZOS DE MONITOREO QUE SIRVEN PARA MEDIR EL NIVEL PIEZOMÉTRICO DEL AGUA SUBTERRÁNEA
O NIVEL FREÁTICO Y SE BASAN EN EL PRINCIPIO DE DIFERENCIA DE PRESIONES DEL AGUA DENTRO DE UN
TERRENO.

• ESTOS PIEZÓMETROS CONSISTEN EN PERFORACIONES O SONDEOS QUE ATRAVIESAN EL NIVEL FREÁTICO


SEGUIDO POR LA INSERCIÓN DE UN REVESTIMIENTO DE PVC HIDRAÚLICO DE 2” DE DIÁMETRO, RANURADAS EN
EL FONDO PARA QUE PUEDA INGRESAR EL AGUA SUBTERRÁNEA QUE SE REQUIERE MEDIR Y SE COLOCA UN
FILTRO DE ARENA ALREDEDOR DE LA TUBERÍA PIEZOMÉTRICO.

• EL NIVEL DE AGUA SE MIDE CON UN DETECTOR DE NIVEL DE AGUA, LAS MEDIDAS SON TOMADAS DIRECTAMENTE
DESDE LA SUPERFICIE LO CUAL PERMITE DETERMINAR EL NIVEL PIEZOMÉTRICO DEL AGUA SUBTERRÁNEA.

• PIEZÓMETRO DE CUERDA VIBRANTE:

• ES UN TRANSDUCTOR DE PRESIÓN, DISEÑADO PARA MEDICIONES REMOTAS DEL NIVEL PIEZOMÉTRICO Y DE


PRESIÓN DE POROS EN SONDEOS DURANTE LARGOS PERIODOS DE TIEMPO.

• LA SEÑAL DE SALIDA ES UNA SEÑAL DE FRECUENCIA, NO AFECTADA POR LA IMPEDANCIA DE LÍNEA Y LA


RESISTENCIA DE CONTACTO, LO QUE PERMITE LA TRANSMISIÓN A TRAVÉS DE DISTANCIAS LARGAS
MÉTODO DE DESCARGA DE DRENES
• - EN ESTOS CASOS, EL MÉTODO DE DRENAJE CONSISTE EN CREAR UNAS CONDICIONES DE
TRANSPORTE, CON PENDIENTE SUFICIENTE, PARA EVACUAR LOS EXCESOS DE AGUA. ESTA
PUEDE DESPLAZARSE SOBRE LA SUPERFICIE DEL TERRENO O POR CAUCES ABIERTOS EN
EL MISMO (SURCOS, ZANJAS, CANALES, ETC.), HASTA LLEGAR A UN PUNTO DE SALIDA.

• - LA EVACUACIÓN SE HACE, GENERALMENTE, POR GRAVEDAD AUNQUE, EN LOS CASOS


NECESARIOS, SE ACUDE AL BOMBEO.

• EL MÉTODO DE DRENAJE SUPERFICIAL PUEDE EJECUTARSE MEDIANTE:

• – NIVELACIÓN, SISTEMATIZACIÓN O REFINADO DEL SUELO.

• – LEVANTAMIENTO DE CABALLONES, SURCOS, ZANJAS O CANALES DE EVACUACIÓN

• EL DRENAJE SUBTERRÁNEO SE EMPLEA CUANDO LOS PROBLEMAS SE ORIGINAN POR


SATURACIÓN DEL SUELO, POR PRESENCIA DE CAPAS FREÁTICAS ALTAS (LIBRES O
EMBOLSADAS) O POR ESCURRIMIENTO LATERAL DE FREÁTICOS COLINDANTES.
CLASIFICACIÓN

• EL DRENAJE SUBTERRÁNEO SE REALIZA MEDIANTE:

• –DRENES DE INTERCEPTACIÓN, COLOCADOS PERPENDICULAR O TRANSVERSALMENTE A LAS LÍNEAS DE


CORRIENTE PARA RECOGER LOS FLUJOS DE AGUA LIBRE.

• –DRENES DE EVACUACIÓN, ORIENTADOS SEGÚN LAS LÍNEAS DE PENDIENTE PARA CONDUCIR EL AGUA A
LOS COLECTORES Y EMISARIOS.

 DRENAJE SUBTERRÁNEO

• HAY TRES TIPOS DE DRENAJE SUBTERRÁNEO:

• – POR ZANJAS CUBIERTAS.

• – TUBULARES SIN REVESTIMIENTO: DRENES ZAPA O TOPO.

• – TUBULARES REVESTIDOS: TUBERÍAS DE DRENAJE.

• VENTAJAS DEL DRENAJE SUBTERRÁNEO

• – UNA VEZ INSTALADO NO OFRECE OBSTÁCULOS A LA MECANIZACIÓN

• – PERMITE EL CULTIVO SOBRE EL 100% DE LA PARCELA.


 DRENAJE SUBTERRÁNEO POR ZANJAS

• ZANJAS RELLENAS DE PIEDRAS

• SE ABREN ZANJAS A LA PROFUNDIDAD ADECUADA Y SE RELLENAN PARCIALMENTE DE


PIEDRAS. ES NORMAL COMPLETAR EL RELLENO DE LOS 30 O 40 CM SUPERFICIALES
CON TIERRA VEGETAL PROCEDENTE, GENERALMENTE, DE LA EXCAVACIÓN.

• ZANJAS DE DRENAJE POR FAJINAS

• LAS ZANJAS SE RELLENAN CON RAMAS O TRONCOS DE ÁRBOLES O ARBUSTOS, EN SU


PARTE INFERIOR Y DESPUÉS, SE COMPLETA EL RELLENO DE LA ZANJA CON LA PROPIA
TIERRA EXCAVADA. EL PRINCIPAL INCONVENIENTE DE ESTE TIPO DE DRENAJE RESIDE
EN LA PUDRICIÓN DEL MATERIAL VEGETAL.

• ZANJAS CON CANALIZACIONES DE PIEDRAS O LADRILLOS:

• EN LA PARTE INFERIOR DE LA ZANJA SE CONSTRUYE UNA CANALETA CUBIERTA DE


PIEDRAS PLANAS (LOSAS) O LADRILLOS. DESPUÉS SE RELLENA CON LA TIERRA
EXTRAÍDA.
 DRENAJE-TOPO

• – CON EL ARADO TOPO SE FORMAN EN EL SUELO GALERÍAS TUBULARES QUE ACTÚAN


COMO CAUCES DE DESAGÜE.

• – LA EFICACIA DE ESTE MÉTODO DEPENDE DE QUE LAS GALERÍAS SE CONSERVEN


DURANTE LARGO TIEMPO SIN DESTRUIRSE O CERRARSE ===> SUELO CON UN MÍNIMO DE
ARCILLAS Y QUE LA LABOR SE HAGA CON UN CONTENIDO DE HUMEDAD ADECUADO.

• – LAS PENDIENTES DE LAS GALERÍAS SERÁN SUPERIORES AL 3 % O PARA GARANTIZAR LA


SALIDA DEL AGUA E INFERIOR AL 3% PARA QUE NO SE PRODUZCA EROSIÓN QUE DESTRUYA
LAS GALERÍAS.

• – LA PROFUNDIDAD DE LOS DRENES-TOPO OSCILA ENTRE 40 Y 80 CM, GENERALMENTE, Y LA


DISTANCIA VARÍA ENTRE 3 Y 5 M, SEGÚN NIVELES DE LOS FREÁTICOS, VOLÚMENES DE AGUA
A EVACUAR Y TEXTURA DE LOS SUELOS.

• – EN SUELOS ARCILLOSOS, LA VIDA ÚTIL DE ESTE SISTEMA VARÍA ENTRE 5 Y 10 AÑOS.


 DRENAJE POR TUBOS
• – POR LA FACILIDAD DE LA INSTALACIÓN Y POR LOS PRECIOS MODERADOS DE ESTE SISTEMA, SE ACUDE, CADA VEZ MÁS, A
LOS DRENES SUBTERRÁNEOS TUBULARES. LOS TUBOS MÁS UTILIZADOS SON DE BARRO (ARCILLA), HORMIGÓN Y PLÁSTICO.

• – SE FABRICAN TUBOS DE BARRO EN DIÁMETROS DE 50, 75, 100, 125 Y 150MMY LONGITUD VARIABLE ENTRE 30 CM Y 1 M.

• – LOS TUBOS SE COLOCAN ALINEADOS EN LA ZANJA SIN NINGÚN TIPO DE UNIÓN YA QUE EL AGUA HA DE PENETRAR EN EL
DREN POR LAS JUNTAS.

• EN TERRENOS MUY INESTABLES, ES FÁCIL PERDER LA ALINEACIÓN POR LO QUE SE RECOMIENDA UTILIZAR EN ELLOS
LOS TUBOS MÁS LARGOS.

• – LA UTILIZACIÓN DE TUBOS DE HORMIGÓN ES MUY SIMILAR A LA DE LOS DE BARRO VARIANDO SOLAMENTE EL MATERIAL
UTILIZADO. IGUAL QUE EN EL CASO DE LOS TUBOS DE BARRO, EL AGUA PENETRA POR LAS JUNTAS.

• – CADA VEZ SE UTILIZAN MENOS LOS TUBOS DE BARRO Y DE HORMIGÓN QUE SON SUSTITUIDOS POR TUBOS DE PLÁSTICO.

• DE MATERIAL PLÁSTICO, LOS TUBOS DE CLORURO DE POLIVINILO (PVC) SON LOS DE USO MÁS FRECUENTE Y, DE ELLOS,
PUEDEN DESTACARSE LOS SIGUIENTES TIPOS:

• – TUBOS DE PVC (5-6 METROS) RÍGIDOS Y SUPERFICIE LISA PARA SER UTILIZADOS COMO COLECTORES DE EVACUACIÓN.

• – TUBOS DE PVC (5-6 METROS) RÍGIDOS Y SUPERFICIE RANURADA PARA SER UTILIZADAS COMO DRENES DE CAPTACIÓN Y
CONDUCCIÓN DE AGUA (ARCADUCES) HASTA LOS COLECTORES.

• – TUBOS DE PVC ONDULADOS, DE SECCIÓN CIRCULAR Y ABOVEDADA Y SUPERFICIES PERFORADAS PARA SER UTILIZADOS
COMO ARCADUCES ( VENTAJAS DE LOS TUBOS DE PVC ONDULADOS DE SECCIÓN CIRCULAR Y SUPERFICIE PERFORADA
CONCLUSIONES
 SE CONOCIÓ EL MÉTODO DEL PIEZÓMETRO Y DE DESCARGA DE DRENES ´PARA
DETERMINAR LA CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA DEL SUELO. 
 SE CONOCIÓ EL CONCEPTO DE CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA, CONDUCTIVIDAD
HIDRÁULICA SATURADA Y NO SATURADA. 
 SE CONOCIÓ EN FORMA GENERAL LOS DIFERENTES MÉTODOS PARA DETERMINAR LA
CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA.

RECOMENDACIONES
 SI EL RÉGIMEN PLUVIOMÉTRICO ES ALTO O LA PENETRACIÓN DEL AGUA EN LA PARCELA
SE HACE CON GRAN VELOCIDAD Y LA PERMEABILIDAD DEL SUELO ES ESCASA, EL
MAYOR PROBLEMA SUELEN PLANTEARLO LAS AGUAS DE ESCORRENTÍA POR LO QUE
SERÁ RECOMENDABLE EL DRENAJE SUPERFICIAL.
 EN SUELOS MÁS PERMEABLES, EN LOS QUE SE TRATA DE DESCARGAR EL AGUA
INFILTRADA QUE SE ENCUENTRA SATURANDO EL PERFIL DEL SUELO, CUANDO EXISTEN
FREÁTICOS ALTOS O RIESGOS DE SUBIDA DE FREÁTICOS EN ALGUNA ÉPOCA DEL AÑO,
DEBE ACUDIRSE AL DRENAJE SUBTERRÁNEO.

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