HIDROLOGIA

IX PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL SUELO
Los problemas relativos al flujo de líquidos en general, pueden dividirse en dos grupos principales:
los que se refieren a flujo laminar y aquellos que tratan con flujo turbulento.
Un flujo se define como laminar cuando las líneas de flujo permanecen sin juntarse entre sí en
toda su longitud, excepción hecha del efecto microscópico de mezcla molecular.
Elflujo turbulento ocurre cuando la condición anterior no se cumple. Una línea de flujo se define
como la linda ideal que en cada punto tiene la dirección del flujo, en el instante de que se trate; en
todo punto el vector velocidad y la línea de flujo que pasa por él, serán tangentes.

Se sabe que a velocidades bajas un flujo ocurre en forma laminar, mientras que al aumentar
aquellas se llegaa un límite en que se transforma en turbulento; si en ese punto la velocidad se
reduce, el flujo volverá a ser laminar, pero la nueva transición ocurre, generalmente, a menor
velocidad que la primera. Eso indica la existencia de un intervalo de velocidades en el cual el flujo
puede ser laminar o turbulento. Reynolds probó que existe una cierta velocidad en cada líquido
debajo de la cual, paraun cierto diámetro de conducción y a una temperatura dada, el flujo
siempre es laminar. Esta velocidad se define como la crítica. Similarmente, existe una velocidad
mayor arriba de la cual el flujo siempre es turbulento. Reynolds encontró que la velocidad crítica
del agua puede expresarse por la ecuación:

Así, la velocidad crítica resulta ser inversamente proporcional al diámetro de laconducción por la
que ocurre el flujo.
En la figura se muestra la variación de la velocidad con el gradientes hidráulico en flujo laminar y
turbulento.

Estrictamente hablando, el flujo turbulento es de por sí, no establecido y no uniforme, ya que
existen en el movimientos irrestrictos de masas finitas superpuestas al movimiento del conjunto
de fluido. Es conveniente, sin embargo, distinguirentre el movimiento secundario de la
turbulencia y el primario de todo el fluido y clasificar el flujo turbulento como establecido y no
establecido, uniforme y no uniforme, rotacional e irrotacional, sin atender a las turbulencias
perturbadoras.
La velocidad media en un conducto en régimen laminar o turbulento en función de la perdida de
carga hidráulica por unidad de longitud (gradientehidráulico i). En el flujo turbulento la velocidad
es aproximadamente proporcional a √ y más exactamente a

. En el flujo laminar la velocidad

resulta ser proporciona a i, simplemente.
IX-2. LEY DE DARCY Y COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD
El flujo de agua a través de medios porosos, de gran interés en la mecánica de suelos, está
gobernado por una ley descubierta experimentalmente por Henri Darcy en1856. Darcy investigo
las características del flujo del agua a través de filtros, formados precisamente por materiales
térreos.
Trabajando con dispositivo de diseño especial, Darcy encontró que para velocidades
suficientemente pequeñas, el gasto queda expresado por:

A es el área total de la sección transversal del filtro e i el gradiente hidráulico del flujo, medido con
la expresión

Encualquier punto del flujo la altura piezometrica h es la carga de la elevación z del punto, más la
carga de presión en dicho punto (p/ˠɯ). La carga de velocidad se desprecia en razón de la
pequeñez de las velocidades que el agua tiene a través del medio poroso. La diferencia h1 – h2
representa la perdida de energía sufrida por el flujo en el desplazamiento L; esa energía perdida se
transformaen calor.

En donde ˠɯ es alguna función de presión, entre un valor inicial po y el valor p, a la altura z. sin
embargo, no es grave ignorar la variación del peso específico respecto a la distribución de presión,
considerando a ˠɯ constante.

La ecuación de continuidad del gasto establece que

Siendo A el área del conducto y V la velocidad del flujo. Llevando esta expresión, se deduce...