Suelos

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LA PERMEABILIDAD (Notas de clase. Manuel Castillo. I. Af. Profesor asistente)

Esta cualidad es la que define las posibilidades que tiene el agua de moverse dentro del suelo; es una cualidad que se relaciona estrechamente con el drenaje del suelo. La propiedad que mide dicha característica se conoce como; conductividad hidráulica del suelo y se representa como Ks o simplemente K, Laconductividad hidráulica del suelo es fuertemente dependiente de su contenido de humedad y puede disminuir varios órdenes de magnitud al pasar del estado de saturación a punto de marchitez permanente (Hanks y Ashcroft, 1980).

La conductividad hidráulica del suelo es máxima cuando está saturado, pues todos los poros están llenos con agua y actúan como conductores; además, a mayor tamaño de poros,mayor es la conductividad, por lo cual es una propiedad que depende fuertemente de la estructura, la textura y la composición mineralógica de las arcillas.

El agua se mueve en el suelo debido a la diferencia de potencial, es decir, por el efecto del gradiente hidráulico que existe entre dos puntos; el movimiento es retardado por la viscosidad del agua (resistencia a la deformación) a medida quefluye a través, de los estrechos y zigzagueantes espacios porosos del suelo.
La acción del gradiente hidráulico y de la viscosidad se suma en la ley de Darcy:

Q = A V = W d K h / L = A K i ;

Donde Q es la tasa de flujo en m3/día; A es la sección transversal del flujo en m2; V es la velocidad media del flujo en m/día; W es la anchura del flujo en m; d es la profundidad del flujo en m;K es el coeficiente de permeabilidad en m/día, denominado también conductividad hidráulica o simplemente permeabilidad; h es la diferencia de presión entre los dos puntos de medida en m y L es la distancia entre los dos puntos de medida en la dirección del flujo en m.

La relación i = h / L, se conoce como gradiente hidráulico y normalmente tiene signo negativo, omitido en la ecuación, paraindicar que el movimiento se lleva a cabo de zonas de alto a bajo potencial. Las dimensiones físicas del acuífero se pueden obtener de mapas hidrogeológicos. La diferencia de potencial se mide mediante piezómetros en medio no saturado y pozos de observación del nivel freático en medio saturado. De la ecuación de Darcy se deduce claramente que la permeabilidad es la tasa a la cual el agua se mueve através del medio poroso bajo la acción del gradiente potencial unitario de energía. En condiciones saturadas, la sección transversal depende del tamaño de las partículas de suelo; mientras que en condiciones no saturadas, depende normalmente del grado de saturación del medio poroso.

El valor de K es función del peso específico y de la viscosidad del fluido y del tamaño de los poros delacuífero. Si reemplazamos el tamaño de poros por un diámetro representativo de granos d, el valor de K toma la siguiente expresión:
K = C d 2 Pea / Va.

Donde C es una constante adimensional de proporcionalidad; d es el diámetro representativo de partículas; Pea es el peso específico del agua y Va. es la viscosidad del agua. El término ed 2, se denomina permeabilidad específica, k ( = e d2), que alsustituirla en la ecuación de Darcy arroja:

Q = A i k Pea / Va

La permeabilidad específica k, normalmente se expresa en Darcy`s, siendo un Darcy igual a; 9.87 * 10- 9 m2 . En la Tabla que a continuación se destaca, se presentan los valores de conductividad hidráulica o permeabilidad K para diferentes tipos de materiales.

Tabla. Valores de permeabilidad para algunos tipos de materialgeológico (adaptado de US Geological Survey, Water Suplí Paper).

Determinación de la conductividad hidráulica saturada

La conductividad hidráulica del suelo se determina, en laboratorio, midiendo el tiempo que gasta en pasar un volumen determinado de agua a través de una columna de él, saturado con agua; para hacer esta prueba se utilizan los permeámetros, los cuales pueden ser de...
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