informe de permeabilidad

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD


Marco Teórico
Permeabilidad de Suelos
I. Definición:
Se dice 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.
❖ Ladensidad del fluido considerado, afectada 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.
II. Ecuación de Bernoulli:
De la mecánica de fluidos se sabe que, de acuerdo con la ecuación de Bernoulli, la carga total en un punto en agua en movimiento se da comola suma de las cargas de presión, velocidad y altura.
Dónde:
• h = Carga total
• v = velocidad del fluido a lo largo de la línea de corriente.
• g = aceleración de gravedad.
• y = altura geométrica en la dirección de la gravedad
• P = presión a lo largo de la línea de corriente.
• rho = densidad del fluido
Cuando se trabaja con medios porosos, la velocidad de infiltración es pequeña por loque el término que contiene la carga de velocidad se desprecia.
La carga de presión en un punto es la altura de la columna vertical de agua en el piezómetro instalado en ese punto. Las pérdidas de carga estarán dadas por:
Dh = h1-h2
A dimensionalmente se puede expresar la pérdida de carga como:
• I=Dh/L
• L= distancia entre los dos puntos
Ley de Darcy:
Ley: El principio básico que rige elmovimiento de agua en el seno del acuífero es la ley de Darcy, que establece que el flujo a través de un medio poroso es proporcional a la pérdida de carga, a la sección considerada y la conductividad hidráulica, según la ecuación
Q = k S h/L
En donde:
Q = caudal de agua
S = sección de flujo
k = conductividad hidráulica, una medida de la capacidad del medio poroso para transmitir agua
h/L =pérdida de carga
En consecuencia, la velocidad de flujo será v = k i, que es conocida como velocidad de Darcy, que asume que el flujo tiene lugar a través de toda la sección considerada, pero realmente el flujo sólo tiene lugar por los espacios porosos, por lo que la velocidad real (velocidad intersticial) será: V = v/n, en donde n es la porosidad eficaz.
En la figura siguiente se observa queentre los puntos 1 y 2, en la dirección del flujo, hay una pérdida de carga (Dh), de forma que la expresión de Darcy queda:
Q = K A Dh/L = K A i
Siendo i el gradiente hidráulico.
Actualmente, la Ley de Darcy se expresa de esta forma:
Donde:
q = Q/sección (es decir: caudal que circula por m2 de sección).
K = Conductividad Hidráulica (mejor que “permeabilidad”).
dh/dl = gradiente hidráulicoexpresado en incrementos infinitesimales.
El signo menos se debe a que el caudal es una magnitud vectorial, cuya dirección es hacia los Δh decreciente; es decir, que Δh o dh es negativo y, por tanto, el caudal será positivo.

Permeámetro de carga constante
En estos aparatos la cantidad de agua que fluye a través de una muestra de suelo, de dimensiones conocidas, en un tiempo determinado, puedeser medida.
Los niveles de agua a la entrada y salida del permeámetro se pueden mantener constantes por medio de compuertas. La pérdida de carga h, depende únicamente de la diferencia entre los niveles de agua. El diámetro D y el largo L de la muestra pueden ser medidos.
El agua a la salida es recogida en una probeta graduada y la cantidad de descarga Q es medida. Cabe destacar que estepermeámetro es aplicable a suelos relativamente permeables, por ejemplo limos, arenas y gravas.
A continuación se muestran dos modelos de permeámetros y el cálculo del coeficiente de permeabilidad k.
Para el cálculo de k se determina primero el caudal circulante una vez que el sistema se encuentra en régimen (la cantidad de agua que ingresa es igual a la que sale), midiendo el tiempo t en el cual se...