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6.0 RESULTADOS, COMPARACIÓN Y ANALISIS.
6.1 PERMEABILIDAD.
A continuación se presenta los resultados obtenidos en las pruebas realizadas en
el laboratorio para la determinación del coeficiente de permeabilidad de cada una
de las tres condiciones de los siguientes suelos (SNC, SC, SL). Se realizaron
tres diferentes ensayos para cada suelo y en cada ensayo se hicieron tres
pruebas con un mismo procedimiento con la misma pastilla de suelo, por lo tanto
los datos de los diámetros de los tubos, las muestras, las alturas y sus secciones
son las mismas para los tres tipos de suelos.
Tabla 6.1 Datos de la Prueba Carga Variable.
DATOS
ǿT
ǿM
L
Diámetro del Tubo Diámetro de Muestra Altura de la Muestra 0.80 cm 7.00 cm 10.00 cm a
Sección del Tubo 0.503 cm² A
Sección de la Muestra 38.484 cm² Tabla 6.2. Determinación de Coeficiente de Permeabilidad “k” en Suelo No
Contaminado
No. Prueba
Δt
Tiempo
t1
t2
1
16:10
16:25
2
16:40
3
17:05
Carga hidráulica (cm)
ln (h1/h2)
k (cm/seg)
h1
h2
900
62.3
59.8
0.0410
5.94e-06
16:56
960
61.5
59.4
0.0347
4.72e-06
17:25
1200
58.8
57.2
0.0276
3.003e-06
La tabla 6.2 muestra los valores de datos empleados para la estimación del
coeficiente de permeabilidad k, para suelo no contaminado. De los valores
estimados de k se puede observar una variación importante con un coeficiente de
variación de alrededor de 30%
Tabla 6.3 Determinación de Coeficiente de Permeabilidad “k” (Suelo
Contaminado).
No. Prueba
Δt
Tiempo
t1
t2
1
17:50
18:08
2
18:16
3
18:40
Carga hidráulica (cm)
ln (h1/h2)
k (cm/seg)
h1
h2
1080
62.5
40.8
0.4265
5.15E-05
18:30
840
62.0
42.6
0.3753
5.83E-05
18:55
900
61.5
44.7
0.3191
4.630E-05
En la tabla 6.3 muestra los valores obtenidos de las pruebas de permeabilidad
realizadas en la muestra de suelo contaminado. En este caso la variación
intermuestral fue considerablemente menor con un coeficiente de variación
ligeramente superior al 11%.
Tabla 6.4 Determinación de Coeficiente de Permeabilidad “k” Suelo Lavado
(SL).
No. Prueba
Δt
Tiempo
Carga hidráulica (cm)
ln (h1/h2)
k (cm/seg)
h1
h2
720
60.0
50.9
0.1645
2.98e-05
14:57
1020
59.0
51.8
0.1301
1.66e-05
15:36
1560
60.1
52.4
0.1371
1.14e-05
t1
t2
1
14:10
14:22
2
14:40
3
15:10
La tabla 6.4 muestra los resultados de las pruebas de permeabilidad que se
llevaron a cabo en suelo lavado. En este caso la variación intermuestral fue la
mayor determinada con un coeficiente de variación de 49%.
Las variaciones observadas del coeficiente de permeabilidad en las lecturas
sucesivas de las pruebas pueden ser, debido a que son muestras alteradas que
han sido remoldeadas. Durante este proceso, es posible que algunas partículas
que dan libres y cuando el agua esta fluyendo a través del suelo las mueve y se
acomodan. Este posible movimiento las partículas en esta prueba puede generar
obstrucción de los canales intersticiales por donde fluye pasa el agua y producir,
por ese motivo, que en las sucesivas mediciones del mismo ensayo el coeficiente
de permeabilidad disminuye.
Algunos autores (Rico-Rodríguez, 1992) mencionan que en algunas ocasiones el
agua fluye a través de los suelos por gravedad. El régimen del flujo se dice que es
laminar cuando las líneas de flujo permanecen sin juntarse entre sí, excepción
hecha del efecto microscópico de mezcla molecular. Cuando las líneas de flujo se
entremezclan y dan lugar a turbulencias características se dice que el flujo es
turbulento. Es probable que esta condición se presentó en el desarrollo de las
pruebas, y resultó más notable fue en el suelo contaminado y lavado donde se
determino una mayor variabilidad.
Según los resultados generados por las pruebas realizadas
en el laboratorio,
todos los valores de los ensayos fueron diferentes.Los valores más bajos del
coeficiente de permeabilidad k se determinaron en el suelo no contaminado
(SNC), porque se mantuvo en un intervalo de 10¯6. Por lo contrario, los ensayos en
el suelo lavado (SL) generaron
valores más
altos para el coeficiente de
permeabilidad 10-5. Este comportamiento se puede explicar por la consistencia
arenosa del material lavado. Para este no fue realizar la prueba del límite plástico
con el método convencional según muestra el manual M-MMP -1-03, por lo cual
se compromete el acomodo entre sus partículas y se permite la formación de un
número mayor de espacios vacíos y esto produce que el suelo se vuelva más
permeable.
En el caso del suelo contaminado (SC), los valores de k se determinaron en un
intervalo entre los valores del suelo no contaminado (SNC) y el suelo lavado
(SL).Los resultados obtenidos para permeabilidad indican que el suelo
contaminado es más permeable que el suelo no contaminado, debido que sus
valores se encuentran más cercanos al suelo lavado. Es aceptable entender este
tipo de
comportamiento debido a la forma de
actuar del petróleo como un
aglutinante que adhiere las partículas finas del suelo a aquellas de mayor tamaño
como gravas o arenas.
La permeabilidad de los suelos es uno de los valores que admiten mayores
variaciones, según el tipo de material de que se trate. Este valor puede varíar los
limites tan amplios como 10 o 100 cm/seg en gravas limpias, hasta 10¯8 o 10-9
cm/seg en arcillas homogéneas montmoriloníticas o bentoníticas, situadas debajo
de la zona de intemperismo (Rico-Rodríguez y Del Castillo, 2006).
En el suelo lavado (SL), donde el acomodo de partículas fue de mayor tamaño,
permite la formación de espacios más grandes entre ellas donde el agua puede
penetrar con mucha mayor facilidad. Fue posible observar que al momento de
proporcionar humedad a la muestra del suelo contaminado (SC) se formaron
grumos probablemente debido a que el suelo repele al agua debido a la
hidrofobicidad del contaminante. .
6.2 COMPACTACIÓN.
En seguida se presentan las tablas de datos y sus respectivas graficas de las
pruebas de compactación realizadas en el laboratorio para las tres condiciones de
suelo (SCN, SC, SL). En todas las pruebas se utilizo el mismo molde por la que
los valores de peso del molde (4.5 kg) y volumen del molde (942.88 cm³) es el
mismo para todos los casos.
Tabla 6.6 Primera Prueba de compactación para el Suelo No Contaminado
(SNC).
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
1
2
3
4
5
10%
15%
20%
25%
30%
W molde+ suelo
húmedo
6,060 6,260 6,320 6,240 6,210 W molde(g)
4,500 4,500 4,500 4,500 4,500 1,560 W suelo húmedo
compactado(gr/cm3)
1,760 1,820 1,740 1,710 Peso especifico
húmedo (g)
1.6545 1.8666 1.9302 1.8454 1.8135 w(%)
12.587 16.889 21.85 27.85 30.87 Peso especifico
seco(gr/cm3)
1.4695 1.5969 1.5841 1.4434 1.3857 Tabla 6.7 Segunda Prueba de compactación para el Suelo No Contaminado
(SCN).
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
1
2
3
4
5
10%
15%
20%
25%
30%
W molde+ suelo
húmedo
6,115 6,215 6,310 6,250 6,140 W molde(g)
4,500 4,500 4,500 4,500 4,500 W suelo húmedo
compactado(gr/cm3)
1,615 1,715 1,810 1,750 1,640 Peso especifico
húmedo (g)
1.7128 1.8188 1.9196 1.8560 1.73935 w(%)
13.75 16.4 21.65 26.7 30.25 Peso especifico
seco(gr/cm3)
1.5057 1.5626 1.5780 1.4648 1.3353 Las tablas 6.6 y 6.7 muestran los valores obtenidos de las pruebas de
compactación para suelo no contaminado.
En la figura 6.1 se presenta los datos de las
dos pruebas de compactación
Proctor realizadas al Suelo No Contaminado (SNC). Como se observa , la
tendencia de las dos replicas es muy similar mostrando un valor máximo de mas
volumétrica del material seco alrededor de 1.555 Ton/m³ en ambos casos para un
contenido de humedad del 20%. La primera prueba mostro un valor de 1.6 Ton/m³
para 15% de humedad, sin embargo este valor no fue confirmado por la réplica por
lo que no fue considerado en la discusión de los resultados.
Masa volumetrica del material seco (Ton/m3)
1.65
1.6
1.55
1.5
1.45
Primer prueba de Compactacion SNC
1.4
Segunda Prueba de Compactacion SNC
1.35
1.3
0
5
10
15
20
Contenido de Humedad (%)
25
30
35
Figura 6.1 Curvas de Compactación Suelo No Contaminado.
Tabla 6.8 Primera Prueba de compactación para el Suelo Contaminado (SC).
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
1
2
3
4
5
10%
15%
20%
25%
30%
W molde+ suelo
húmedo
5,890 6,040 6,080 5,995 5,850 W molde(g)
4,500 4,500 4,500 4,500 4,500 W suelo húmedo
compactado(gr/cm3)
1,390 1,540 1,580 1,495 1,350 Peso especifico
húmedo (g)
w(%)
Peso especifico
seco(gr/cm3)
1.47420669 1.63329374
12.8 16.7 1.30692082 1.39956619
1.67571695
1.58556762 1.43178347
22.95 26.75 35.42 1.36292554
1.25094093 1.057291 Tabla 6.9 Segunda Prueba de compactación para el Suelo Contaminado (SC).
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
1
2
3
4
5
10%
15%
20%
25%
30%
W molde+ suelo
húmedo
5,850 5,980 6,060 6,070 6,068 W molde(g)
4,500 4,500 4,500 4,500 4,500 W suelo húmedo
compactado(gr/cm3)
1,350 1,480 1,560 1,570 1,568 Peso especifico
húmedo (g)
1.43178347 1.56965892
1.65450535
w(%)
12 16.24 22.85 Peso especifico
seco(gr/cm3)
1.2783781 1.35036039
1.3467687 1.66511115 1.66298999
27.46 35.22 1.30637937 1.22984025
En las tablas 6.8 y 6.9 muestran los valores obtenidos de las pruebas de
compactación para suelo contaminado.
En la figura 6.2 se presenta los datos de las
dos pruebas de compactación
Proctor realizadas al Suelo Contaminado (SC). Por el contrario de lo que ocurrió
con el suelo no contaminado, el valor máximo de masa volumétrica del material
seco para el suelo contaminado fue alrededor de 1.4 Ton/m³ y se determino para
15% de contenido de humedad. Se determino también una diferencia importante
en los valores de masa volumétrica para contenidos de humedad altos entre las
Masa volumétrica del material seco (Ton/m3)
dos replicas realizadas (para contenido de humedad 35%).
1.6
1.4
1.2
1
0.8
Primera Prueba de Compactacion SC
0.6
Segunda Prueba de Compactacion SC
0.4
0.2
0
0
10
20
30
40
Contenidad de Humedad (%)
. Figura 6.2 Curvas de Compactación Suelo Contaminado.
Tabla 6.10 Primer Prueba de compactación para el Suelo Lavado (SL).
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
1
2
3
4
5
10%
15%
20%
25%
30%
W molde+ suelo
húmedo
5,900 6,035 6,130 6,090 6,040 W molde(g)
4,500 4,500 4,500 4,500 4,500 W suelo húmedo
3
compactado(gr/cm )
1,400 1,535 1,630 1,590 1,540 Peso especifico
húmedo (g)
1.4841 1.6279 1.7287 1.6863 1.6332 w(%)
10.4 15.12 22.75 26.46 31.9 Peso especifico
3
seco(gr/cm )
1.3446 1.4141 1.4083 1.3334 1.2382 Tabla 6.11 Segunda Prueba de compactación para el Suelo Lavado (SL).
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
Muestra
1
2
3
4
5
10%
15%
20%
25%
30%
W molde+ suelo
húmedo
5,900 6,000 6,050 6,060 6,080 W molde(g)
4,500 4,500 4,500 4,500 4,500 W suelo húmedo
3
compactado(gr/cm )
1,400 1,500 1,550 1,560 1,580 Peso especifico
húmedo (g)
1.4848 1.5908 1.6438 1.6545 1.6757 w(%)
11.25 16.25 21.65 27.45 32.98 Peso especifico
3
seco(gr/cm )
1.3346 1.3684 1.3513 1.2981 1.2601 En las tablas 6.10 y 6.11 muestran los resultados de las pruebas de compactación
para suelo lavado.
En la figura 6.3 se presenta los datos de las
dos pruebas de compactación
Proctor realizadas al Suelo Lavado (SL). Para este caso, se determino la mayor
variabilidad entre las replicas realizadas como se muestra en la figura. Sin
embargo la tendencia en ambas pruebas coincide en mostrar el mayor valor de
Masa volumetrica del material seco (Ton/m3)
masa volumétrica para contenido de humedad del 15%
1.45
1.4
1.35
1.3
Primera Prueba
1.25
Segunda Prueba
1.2
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
Contenido de humedad (%)
Figura 8.3 Curvas de Compactación Suelo Lavado.
Según los resultados obtenidos, en los suelos finos la forma de las partículas
tiende a ser aplastada (Vazquez,2009), con excepción de algunos minerales que
poseen forma de agujas. En este tipo de material la forma es muy importante ya
que corresponde una diferente relación área a volumen de la partícula y por lo cual
es diferente la actividad superficial en lo que se refiere a su absorción. Durante
mucho tiempo se tuvo la idea de que el tamaño de las partículas era el factor
determinante en muchas propiedades mecánicas en el suelo y en especifico de la
compresibilidad (Juárez-Badillo y Rico- Rodríguez, 2006).
El suelo en estudio es un suelo fino que contiene contaminación y presenta
partículas de forma laminar (Vázquez, 2009), una
vez
que ha
estado
en
contacto con el contaminante, este envuelve todas las partículas o las adhiere a
otras de igual o menor tamaño, modificado su forma original, la compresibilidad
en el suelo contaminado( SC) es mayor debido probablemente al acomodo de
sus partículas, esto provoca que haya más espacios entre cada una de ellas y
se transformen en más pequeños, en comparación a los otros dos suelos
estudiados.
El suelo
presencia
contaminado (SC) cuyas partículas han sido transformadas por la
de un hidrocarburo,
presentará una menor comprensibilidad, esto
puede significar que el acomodo de cada una de sus partículas es diferente, a lo
que le ocurrió al suelo no contaminado (SNC) debido a los espacios entre sus
partículas es mayor. Se destaca que al momento de poner mayor cantidad de
humedad al suelo contaminado (SC), se observa nuevamente una gran cantidad
de grumos por las propiedades del contaminante, generando partículas de
mayor tamaño y la consecuente modificación de la compactación.
En el suelo lavado (SL), la cantidad de contaminante es menor ya que sus
partículas se encontraban acumuladas, sin embargo la pérdida de finos provocó
que sus partículas permanecieran de mayor tamaño y no puedan tener el mismo
acomodo que tiene el suelo no contaminado. A pesar de mejorar
compresibilidad, el suelo
su
después del lavado no puedo alcanzar el peso
volumétrico seco que tuvo el suelo no contaminado, debido probablemente la
perdida de partículas finas.