Permeabilidad e infiltración

UNIVERSIDAD PERUANA LOS ANDES

Junio 2013

2013

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

Curso: Mecánica de Suelos I

INTEGRANTES:

Balbin Lazo, Rocio

Tema: Permeabilidad e Infiltración

Mecánica de Suelos I

Contenido

1 INTRODUCCION..........................................................................................................................2

2 ANTECEDENTES..........................................................................................................................3

3 DESARROLLO - CUERPO DE TRABAJO.........................................................................................3

3.1 INFILTRACIÓN Y PERMEABILIDAD.......................................................................................3

3.2 INFILTRACION.....................................................................................................................4

3.2.1 DEFINICION.................................................................................................................4

3.2.2 CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN....................................................................................5

3.2.3 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN..........................5

3.2.4 VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN DEL AGUA EN DISTINTOS TIPOS DE SUELO.................6

3.2.5 INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA INFILTRACIÓN........................................................7

3.2.6 MÉTODOS PARA CALCULAR LA INFILTRACIÓN............................................................9

3.3 PERMEABILIDAD...............................................................................................................10

3.3.1 DEFINICION:..............................................................................................................10

3.3.2 LEY DE DARCY...........................................................................................................11

3.3.3 DETERMINACION EN LABORATORIO DE LA PERMEABILIDAD...................................13

3.3.4 ENSAYO SENCILLO DE CAMPO PARA ESTIMAR LA PERMEABILIDAD DEL SUELO.......16

3.3.5 ENSAYO DE CAMPO PARA MEDIR LAS TASAS DE PERMEABILIDAD...........................20

3.3.6 COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD K (CM/S).............................................................25

4 CONCLUSIONES........................................................................................................................26

5 RECOMENDACIONES................................................................................................................26

Permeabilidad e Infiltración Página 1


PERMEABILIDAD E INFILTRACIÓN

1 INTRODUCCION

La permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable.

La infiltración está gobernada por dos fuerzas: la gravedad y la acción capilar. Los poros muy pequeños empujan el agua por la acción capilar además de contra la fuerza de la gravedad. La tasa de infiltración se ve afectada por características del suelo como la facilidad de entrada, la capacidad de almacenaje, la tasa de transmisión por el suelo, características del medio permeable, y características del fluido. En el control de la tasa y capacidad infiltración desempeñan un papel la textura y estructura del suelo, los tipos de vegetación, el contenido de agua del suelo, la temperatura del suelo y la intensidad de precipitación.

Los Suelos tienen vacíos interconectados a través de los cuales el agua puede fluir de puntos de alta energía a puntos de baja energía. El estudio del flujo de agua a través de un suelo como medio poroso es importante en la mecánica de suelos, siendo necesario para estimar la cantidad de infiltración subterránea bajo varias condiciones hidráulicas.

En la siguiente monografía se trata los conceptos de permeabilidad e infiltración, en la primera parte del contenido se trata el tema de infiltración, sus conceptos, los factores que influyen la mayor o menor infiltración, los métodos y las herramientas con las cuales se puede calcular su magnitud; posteriormente se trata el tema de permeabilidad, sus conceptos, los métodos para calcular su magnitud, etc.; se finaliza la presente monografía con las conclusiones y un pequeño resumen.



2 ANTECEDENTES

La humanidad cuando se tornó sedentaria, las grandes ciudades se desarrollaron junto a fuentes superficiales de agua que estaban contenidas en un suelo impermeable, consiguientemente para la construcción de casi todas las infraestructuras se ha considerado como una característica importante la permeabilidad e infiltración del suelo.

La permeabilidad es la capacidad del suelo para conducir o transportar un fluido cuando se encuentra bajo un gradiente, varía según la densidad del suelo, el grado de saturación y el tamaño de las partículas.

La infiltración ocurre cuando aguas procedentes de las precipitaciones o de almacenes superficiales (deshielo, ríos, lagos), inicia un movimiento descendente adentrándose en el subsuelo, pudiendo alcanzar diferentes profundidades en función de las condiciones. Es lógico entonces que el tiempo necesario para alcanzar esta situación sea más o menos prolongado según sea la profundidad a que se encuentre la zona de saturación, o en su defecto la capa de menor permeabilidad.

A continuación detallaremos la teoría necesaria para su comprensión de los términos de permeabilidad e infiltración

3 DESARROLLO - CUERPO DE TRABAJO

3.1 INFILTRACIÓN Y PERMEABILIDAD

El movimiento del agua y líquidos en el suelo, se realiza mediante los espacios porosos que conforman su estructura. La infiltración, es un parámetro físico que permite cuantificar la cantidad de lámina de agua que está penetrando por los espacios porosos del suelo, en un tiempo determinado. La medida de la infiltración se realiza mediante cilindros concéntricos que se entierran en el suelo y posteriormente se llenan con agua, de esta forma mediante el uso de una cinta de medición se podrán tomar los tiempos y cantidad de lámina en milímetros o centímetros que se ha infiltrado en el suelo en un determinado periodo. Los suelos de texturas gruesas (Arenosos o Franco arenosos), tendrán tasas de infiltración más altas que los suelos de texturas más finas (Arcillosos o Franco Arcillosos), ya que la presencia de poros de mayor tamaño permiten un mayor caudal de entrada del agua en el suelo. Cuando un suelo tiene menor contenido de humedad, mayor es su tasa de infiltración en el perfil ya que existen mayor cantidad de espacios porosos libres.



La permeabilidad del suelo es una medida inversa a la infiltración, y es cuantificada mediante el parámetro de la Conductividad hidráulica. La conductividad hidráulica permite medir la posibilidad del agua de moverse dentro del suelo. De esta forma, se encontrarán mayores valores de conductividad hidráulica cuando el suelo está saturado (todos los espacios porosos llenos de agua) y muy baja cuando los espacios porosos están libres. La conductividad hidráulica se puede cuantificar en el laboratorio, mediante permeámetros, exponiendo un suelo saturado a cargas constantes de láminas de agua, observándose los valores de agua que entran y salen de la sección de suelo, en un periodo de tiempo.

A continuación profundizaremos los temas de infiltración y permeabilidad:

3.2 INFILTRACION

3.2.1 DEFINICION

La infiltración es el proceso por el cual el agua superficial se introduce en las capas internas del suelo debido básicamente a las fuerzas gravitatorias, intervienen también fuerzas de tipo capilar así como otras de naturaleza más compleja como la química.

El agua infiltrada puede llegar a los acuíferos, ríos, lagos o al mar, o bien puede quedar retenida en el suelo y volver a la atmósfera por fenómenos de evaporación y/o transpiración.

En el proceso de infiltración se pueden distinguir tres fases:

a) Intercambio. Se presenta en la parte superior del suelo, donde el agua puede retornar a la atmósfera por medio de la evaporación debido al movimiento capilar o por medio de la transpiración de las plantas.

b) Transmisión. Ocurre cuando la acción de la gravedad supera a la de la capilaridad y obliga al agua a deslizarse verticalmente hasta encontrar una capa impermeable.

c) Circulación. Se presenta cuando el agua se acumula en el subsuelo debido a la presencia de una capa impermeable y empieza a circular por la acción de la gravedad, obedeciendo las leyes del escurrimiento subterráneo.



3.2.2 CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN

Es la cantidad máxima de agua que un suelo puede absorber por unidad de superficie horizontal y por unidad de tiempo. Se mide por la altura de agua que se infiltra, expresada en mm/hora.

La capacidad de infiltración disminuye hasta alcanzar un valor casi constante a medida que la precipitación se prolonga, y es entonces cuando empieza el escurrimiento. A la lluvia que es superior a la capacidad de infiltración se le denomina lluvia neta (es la que escurre). A la lluvia que cae en el tiempo en que hay lluvia neta se le llama lluvia eficaz, por lo tanto, la lluvia neta equivale a la lluvia eficaz

3.2.3 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN

A. Tipo de suelo

Entre mayor sea la porosidad, el tamaño de las partículas y el estado de fisuramiento del suelo, mayor será la capacidad de infiltración.

B. Grado de humedad del suelo

La infiltración varía en proporción inversa a la humedad del suelo, es decir, un suelo húmedo presenta menor capacidad de infiltración que un suelo seco.

C. Presencia de substancias coloidales

Casi todos los suelos contienen coloides. La hidratación de los coloides aumenta su tamaño y reduce el espacio para la infiltración del agua.

D. Acción de la precipitación sobre el suelo

El agua de lluvia al chocar con el suelo facilita la compactación de su superficie disminuyendo la capacidad de infiltración; por otra parte, el agua transporta materiales finos que tienden a disminuir la porosidad de la superficie del suelo, humedece la superficie, saturando los horizontes más próximos a la misma, lo que aumenta la resistencia a la penetración del agua y actúa sobre las partículas de substancias coloidales que, como se dijo, reducen la dimensión de los espacios intergranulares. La intensidad de esta acción varía con la granulometría de los suelos, y la presencia de vegetación la atenúa o elimina.



E. Cubierta vegetal

Con una cubierta vegetal natural aumenta la capacidad de infiltración y en caso de terreno cultivado, depende del tratamiento que se le dé al suelo. La cubierta vegetal densa favorece la infiltración y dificulta el escurrimiento superficial del agua. Una vez que la lluvia cesa, la humedad del suelo es retirada a través de las raíces, aumentando la capacidad de infiltración para próximas precipitaciones.

F. Acción del hombre y de los animales

El suelo virgen tiene una estructura favorable para la infiltración, alto contenido de materia orgánica y mayor tamaño de los poros. Si el uso de la tierra tiene buen manejo y se aproxima a las condiciones citadas, se favorecerá el proceso de la infiltración, en caso contrario, cuando la tierra está sometida a un uso intensivo por animales o sujeto al paso constante de vehículos, la superficie se compacta y se vuelve impermeable.

g) Temperatura

Las temperaturas bajas dificultan la infiltración

3.2.4 VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN DEL AGUA EN DISTINTOS TIPOS DE SUELO

La velocidad de infiltración nos da la capacidad del suelo de absorber agua. Al principio (cuando el suelo está más seco) la velocidad de penetración en el suelo es más rápida pero si seguimos aportando agua, llega un momento en que esta velocidad es más o menos constante. A esta velocidad se la conoce como velocidad de infiltración.

VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN

MUY ARENOSO 20-25 mm/h

ARENOSO 15-20 mm/h

LIMO-ARENOSO 10-15 mm/h

LIMO-ARCILLOSO 8-10 mm/h

ARCILLOSO < 8 mm/h



3.2.5 INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA INFILTRACIÓN

a) INFILTROMETRO: Se usan para medir la infiltración de un suelo, y sirven para determinar la capacidad de infiltración en pequeñas áreas cerradas, aplicando artificialmente agua al suelo.

Se utilizan para medidas muy locales y, con ellos, la capacidad de infiltración se determina directamente. Con bastantes precauciones, los valores obtenidos pueden aplicarse a pequeñas cuencas homogéneas. Cuando la cuenca es de dimensiones mayores, el suelo no es homogéneo, o existen variaciones en la vegetación implantada, deberá subdividirse en áreas que lo sean y realizar mediciones con infiltrómetros en cada una de ellas.

INFILTRÓMETRO DE DOBLE ANILLO:

Constituido por dos superficies cilíndricas abiertas por las bases e hincadas parcialmente en el terreno a una profundidad de unos 10 cm. Se añade una cantidad conocida de agua hasta que cubra una lámina determinada, tanto en el cilindro interior como exterior.

La función del cilindro exterior es eliminar los efectos de dispersión lateral del flujo de infiltración que medimos y que debe ser vertical, a los efectos de representar fielmente las condiciones reales.

Se miden los tiempos necesarios para incorporar o infiltrar una lámina determinada de agua en el suelo, deduciendo de esta manera la capacidad de infiltración en ese instante determinado.

El ensayo se debe realizar con un suficiente período de tiempo de manera de alcanzar los valores asintóticos de la capacidad de infiltración, que tienden a la infiltración base.



SIMULADOR DE LLUVIA: Con el objeto de evitar en lo posible las fallas de los infiltrómetros de carga constante, se usan los infiltrómetros que simulan la lluvia, aplicando el agua en forma constante al suelo mediante regaderas.

El área que estos simuladores cubre varía generalmente entre 0.1 y 40 m2.

En estos aparatos la capacidad de infiltración se deduce midiendo el escurrimiento superficial resultante de una lluvia uniforme.

b) LISIMETRO: Es un dispositivo a manera de un recipiente enterrado (6m de diámetro * 0,95 m de profundidad) y cerrado lateralmente en el que se coloca el suelo con todas sus características, para simular un suelo real, sirve para varias fases del ciclo hidrológico, como: infiltración, escorrentía, evapotranspiración, eliminación de componentes solubles por el drenaje, etc.



3.2.6 MÉTODOS PARA CALCULAR LA INFILTRACIÓN

El análisis cuantitativo de la infiltración se puede llevar a cabo utilizando la ecuación de Richards, considerada como el modelo matemático representativo del fenómeno del flujo en el medio poroso no saturado, a partir de la ecuación:

Donde ∇ es el operador nabla.

La solución general de la anterior ecuación es difícil, de modo que se ha resuelto para casos muy particulares, obteniendo así los métodos básicos para la cuantificación de la infiltración. A continuación se presentan algunos de los métodos más representativos.

a) ECUACIÓN DE HORTON

En este método se considera un valor inicial de capacidad de infiltración f0, el cual disminuye exponencialmente hasta alcanzar un valor constante fc. La variación de la capacidad de infiltración en el tiempo se expresa a través de la ecuación:

Donde k es una constante con dimensiones [1/T].

Ecuación simple Se ajusta bien a datos empíricos Pocos parámetros Sin significado físico Datos de terreno requeridos Se aplica sólo después de encharcamiento

b) ECUACIÓN DE PHILLIP

Se calcula la infiltración acumulada en el tiempo a través de la expresión siguiente:



Donde S es el coeficiente de absorción en función del potencial de sección, que depende de la tensión métrica; K es la conductividad hidráulica.

Asimismo, se sabe que la infiltración acumulada está relacionada con la capacidad de infiltración a través de la ecuación:

Así que la capacidad de infiltración se expresa por medio de la igualdad siguiente:

Por otra parte, si se analiza una columna de suelo horizontal, entonces se tiene:

3.3 PERMEABILIDAD

3.3.1 DEFINICION:

La permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable. La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:

La porosidad del material. La densidad del fluido considerado, afectado por su temperatura. La presión a que está sometido el fluido.

Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos o poros que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a través del material.

Por otro lado, hay que hablar de una "permeabilidad intrínseca" (también llamada "coeficiente de permeabilidad"); como constante ligada a las características propias o internas del terreno. Y de una "permeabilidad real" o de Darcy, como función de la permeabilidad intrínseca más las de las características del fluido.



3.3.2 LEY DE DARCY

En 1856, Henri Philibert Gaspard Darcy publicó una simple ecuación empírica para la velocidad de descarga del agua a través de suelos saturados; se basa principalmente en las observaciones de Darcy, relativas al flujo de agua a través de arenas limpias y se expresa por:

La Ley de Darcy describe, con base en experimentos de laboratorio, las características del movimiento del agua a través de un medio poroso.

La expresión matemática de la Ley de Darcy es la siguiente:

Dónde:

= gasto, descarga o caudal en m3/s.

= longitud en metros de la muestra

= una constante, actualmente conocida como coeficiente de permeabilidad de Darcy, variable en función del material de la muestra, en m/s.

= área de la sección transversal de la muestra, en m2.

= altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la entrada de la capa filtrante.

= altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la salida de la capa filtrante.



El agua, por relaciones de energía, circula de mayor a menor altura piezométrica.

Tal y como se puede ver, la relación se trata del gradiente de alturas

piezométricas o gradiente hidráulico y se observa que:

Por lo que adopta un valor negativo. Ello se puede expresar:

Donde h es la altura piezométrica y z la longitud recorrida. Generalizando a 3 dimensiones se obtiene que:

K es la conductividad hidráulica (permeabilidad) y se trata de un tensor simétrico diagonalizable a 3 direcciones principales:

y se obtiene:

El agua se desplazará en la dirección donde haya más permeabilidad y esta a su vez indicará a qué velocidad se mueve el agua en condiciones unitarias de gradiente.



3.3.3 DETERMINACION EN LABORATORIO DE LA PERMEABILIDAD

Dos pruebas estándar de laboratorio se usan para determinar la permeabilidad hidráulica del suelo: la prueba de carga constante y la prueba de carga variable. La primera se usa principalmente para suelos de grano grueso. Sin embargo, para los de grano fino, las tasas de flujo a través del suelo son muy pequeñas y se prefieren por ello las pruebas de carga variable.

3.3.3.1 PRUEBA DE CARGA CONSTANTE

Ofrece el método más simple para determinar el coeficiente de permeabilidad de ese suelo. Una muestra de suelo de área transversal A y longitud L conocidas, confinadas en un tubo, se somete a una carga hidráulica h. El agua fluye a través de la muestra, midiéndose la cantidad (en cm3) que pasa en un tiempo t. El gradiente hidráulico permanece constante a lo largo de todo el periodo del ensayo.

Los niveles de agua superior e inferior se mantienen constante por desborde, con lo cual h permanece constante, pues depende solamente de esa diferencia de niveles. La cantidad de agua que pasa se recoge en una bureta graduada.

Conocidos los valores Q, h, L, A, se calcula el coeficiente de permeabilidad

Aplicando la Ley de Darcy

v (cm/seg) =K.i y la ecuación de continuidad Q = v .A

V/t = k.A.i. reemplazando i =h / L despejando k

k = V L

At h



El inconveniente del permeámetro es que, en suelos poco permeables, el tiempo de prueba se hace tan largo que deja de ser práctico usando gradientes hidráulicos razonables, además de tener una incidencia muy importante en los resultados los fenómenos de evaporación.

3.3.3.2 PRUEBA DE CARGA VARIABLE

En este tipo de permeámetro se mide la cantidad de agua que atraviesa una muestra de suelo, por diferencia de niveles en un tubo alimentador. En la figura, vemos dos dispositivos típicos, el (a) usado en suelos predominantemente finos, y el (b) apropiado para materiales más gruesos

Al ejecutar la prueba se llena de agua el tubo vertical del permeámetro, observándose su descenso a medida que el agua atraviesa la muestra.

Dónde:

a: área del tubo vertical de carga

A: Área de la muestra

L: longitud de la muestra

h1: carga hidráulica al principio de la prueba.

h2 : carga hidráulica al final de la prueba.

hc : altura de ascensión capilar, que debe deducirse de la lectura total del tubo de carga.

t: tiempo requerido para que la carga hidráulica pase de h1 a h2.

Considerando el tiempo dt, la cantidad de agua (cm3) que atraviesa la muestra será, según la Ley de Darcy:



Al mismo tiempo, en el tubo vertical, el agua habrá tenido un descenso dh y el volumen del agua que atravesó la muestra en el tiempo dt podrá expresarse:

Las cantidades (1) y (2) pueden igualarse, pues ambas se refieren a lo mismo:

Integrando entre las cargas hidráulicas al comienzo y al final de la prueba, en sus respectivos tiempos

Esta expresión nos permite calcular el valor del coeficiente de permeabilidad. Cuando la caída de carga hidráulica sea pequeña en comparación con la carga media usada en la prueba, podrá usarse para el permeámetro de carga variable, la fórmula para el permeámetro de carga constante tomando la carga h como:

h = (h1 + h2)/2

Considerando que tal carga obró durante todo el tiempo t, de prueba. Los permeámetros y concretamente el de carga variable, puede utilizase sólo en suelos relativamente permeables, generalmente arenas y limos o mezclas de esos materiales, no plásticos. La permeabilidad de arcillas se determina en laboratorio, con la prueba de consolidación. La razón es que la baja permeabilidad de las arcillas daría lugar a tiempos de prueba tan largos que la evaporación y los cambios de temperatura producirían errores de mucha consideración.

El realizar la prueba de permeabilidad en muestras inalteradas no sólo es importante en arcillas, sino también en suelos arenosos o limosos poco o nada plásticos. Estos suelos están, con frecuencia, notoriamente estratificados y, por lo tanto, la realización de la prueba en muestras alteradas dará una idea totalmente errónea de la permeabilidad del suelo natural.



De estos suelos ligeramente plásticos se obtienen muestras inalteradas en sondeos de poco costo; éstas pueden usarse en pruebas para determinar el coeficiente de permeabilidad en dirección paralela y normal a la dirección de la estratificación.

3.3.4 ENSAYO SENCILLO DE CAMPO PARA ESTIMAR LA PERMEABILIDAD DEL SUELO

Excave un hoyo hasta la altura de la cintura;

En las primeras horas de la mañana llénelo de agua hasta el borde;

Por la noche, parte del agua se habrá filtrado en el suelo;

Vuelva a llenar el hoyo de agua hasta el borde y cúbralo con tablas o ramas frondosas;



Si a la mañana siguiente la mayor parte del agua permanece en el hoyo, la permeabilidad del suelo es apta para construir un estanque piscícola en ese lugar;

CUADRO A Indicadores visuales de permeabilidad: características estructurales del suelo





CUADRO B Indicadores visuales de permeabilidad: textura, comportamiento físico y color del suelo



3.3.5 ENSAYO DE CAMPO PARA MEDIR LAS TASAS DE PERMEABILIDAD

Examine cuidadosamente los dibujos que hizo al estudiar los perfiles del suelo;

Nota: para estimar la permeabilidad, también puede utilizar el método visual (véanse Cuadros A y B).

Basándose en la textura y la estructura, determine los horizontes del suelo que parezcan tener la permeabilidad más lenta;

Marque con un lápiz de color en sus dibujos los horizontes del suelo que parezcan tener la permeabilidad más lenta;

Nota: el agua se filtra en el suelo tanto en sentido horizontal como vertical, pero usted sólo tiene que preocuparse por la filtración vertical, que es la que fundamentalmente tiene lugar en los estanques.

Excave un hoyo de aproximadamente 30 cm de diámetro hasta alcanzar el horizonte superior menos permeable;

Recubra completamente las paredes del hoyo con arcilla pesada mojada o revístalas con una lámina de material plástico, si dispone de ella, para impermeabilizarlas;


ftp://ftp.fao.org/fi/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s09.htm#53a

ftp://ftp.fao.org/fi/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s09.htm#77a


Vierta agua en el hoyo hasta que ésta alcance unos 10 cm de profundidad.

Al principio el agua se filtrare con bastante rapidez y tendrá que reponerla a medida que desaparece. La filtración disminuirá cuando los poros del suelo se saturen de agua. Entonces podrá medir la permeabilidad del horizonte de suelo en el fondo del hoyo;

Cerciórese de que el agua contenida en el hoyo tiene unos 10 cm de profundidad como antes. Si no es así, añada agua hasta alcanzar esa profundidad;

Introduzca en el agua una vara de medir y anote la profundidad exacta del agua en milímetros (mm);



Compruebe el nivel del agua en el hoyo cada hora, durante varias horas. Anote la tasa de filtración por hora. Si el agua se filtra con demasiada rapidez, añada agua hasta alcanzar nuovamente el nivel de 10 cm. Mida con sumo cuidado la profundidad del agua;

Cuando las mediciones por hora sean casi iguales, la tasa de permeabilidad es constante y puede dejar de medir;

Si hay grandes diferencias en la filtración por hora, continúe añadiendo agua en el hoyo para mantener la profundidad de 10 cm hasta que la tasa de filtración se mantenga casi igual;

Nota: Un horizonte de suelo con una permeabilidad apta para el fondo de un estanque también debe tener un espesor de por lo menos 0,7 a 1 m, a no ser que existan horizontes inferiores con la permeabilidad y el espesor adecuados.

Compare ahora sus resultados con los valores siguientes:

Tasa de permeabilidad en mm/h

Aptitud del horizonte para fondo de estanque



Inferior a 2 Infiltración aceptable: suelo apto

2-5Infiltración rápida: el suelo es apto SOLO si la infiltración se debe a la estructura del suelo que desaparecerá cuando se llene el estanque

5-20Infiltración excesiva: suelo no apto a menos que pueda reducirse la infiltración como se describe infra

Si la tasa de permeabilidad es superior a 5 mm/h, ello puede deberse a que la estructura del suelo se ha desarrollado fuertemente. En esos casos, trate de reducir la tasa de permeabilidad destruyendo la estructura de la manera siguiente:

Pudele el suelo del fondo del hoyo a la mayor profundidad posible;

Repita el anterior ensayo de permeabilidad hasta que pueda medir un valor de filtración casi constante (véanse las dos páginas anteriores)..

Si esta nueva tasa de permeabilidad no sobrepasa los 4 mm/h. puede considerar que este horizonte de suelo es apto para el fondo del estanque. Sin embargo, será preciso pudelar el fondo del estanque antes de llenarlo de agua;

Si esta nueva tasa de permeabilidad sobrepasa los 4 mm/h, ello puede deberse a la presencia de un horizonte de suelo permeable debajo del horizonte en que ha realizado el ensayo. Con frecuencia se encuentran estas capas permeables entre capas de suelo que son semipermeables o incluso impermeables.

Compruébelo con el ensayo siguiente...

Excave un nuevo hoyo de 30 cm de diámetro desde la capa superior menos permeable (A) hasta la próxima capa menos permeable (B);

Repita el ensayo de permeabilidad hasta obtener un valor de filtración casi constante

Si esa tasa de permeabilidad no sobrepasa los 3 m m/h, puede considerar este horizonte de suelo apto para el fondo del estanque. No obstante, recuerde que una permeabilidad



tan lenta debe encontrarse en una capa de no menos de 0,7 a 1 m de espesor para asegurar que la filtración a través del fondo sea limitada.

Nota: al construir el estanque, no es necesario que elimine una capa permeable poco profunda si existe una capa más profunda de suelo impermeable que sirva para contener el agua. Ahora bien, los diques del estanque deben construirse hasta la capa impermeable más profunda para formar una cuenca cerrada y evitar la filtración horizontal

3.3.6 COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD K (CM/S)

El coeficiente de permeabilidad (k) es un indicador de la mayor o menor dificultad con que un suelo resiste a la percolación del agua a través de sus poros. En otras palabras, es la velocidad con la que el agua atraviesa los diferentes tipos de suelo.

La figura nos muestra el tipo de suelo y su relación con el coeficiente de permeabilidad.



4 CONCLUSIONES

En la prueba de Permeabilidad, los resultados ya mencionados son variables.

En los suelos no contaminados el coeficiente de permeabilidad es el más bajo. De todos los suelos estudiados es el menos permeable, debido que presenta a una mayor cantidad de finos permitiendo un mejor acomodo de sus partículas. Los suelos lavados presentan coeficientes de permeabilidad más grandes.

Al realizar el estudio de los conceptos de permeabilidad e Infiltración se llega a la conclusión de que la permeabilidad es inversamente proporcional a la infiltración.

Realizar un estudio de permeabilidad e infiltración para la construcción de una estructura es importante, ya que estará interactuando con la base de la infraestructura, lo cual es primordial para soportar la capacidad portante.

5 RECOMENDACIONES

Utilizar el equipo necesario para cada una de las pruebas para asegurarnos de obtener datos muy exactos.

En caso de prueba de Permeabilidad dejar saturar por lo menos 72hrs, para que el material este perfectamente saturado de agua.

Etiquetar cada uno de los suelos, capsulas y contaminantes según sea el caso.

Llevar un excelente control y calidad para hacer las prácticas.



Los estudios de cálculo realizados por los diferentes métodos mencionados anteriormente van a diferir de los cálculos hechos in situ, por ello se recomienda realizar más de un cálculo en el laboratorio.


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Permeabilidad e infiltración