Ley de darcy

Sustento Teórico
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, variableen 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 menoraltura 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:



La Ley de Darcy es una de las piezas fundamentales de la mecánica de los suelos. A partir de los trabajos iniciales de Darcy, un trabajo monumental para la época, muchosotros investigadores han analizado y puesto a prueba esta ley. A través de estos trabajos posteriores se ha podido determinar que mantiene su validez para la mayoría de los tipos de flujo de fluidos en los suelos. Para filtraciones de líquidos a velocidades muy elevadas y la de gases a velocidades muy bajas, la ley de Darcy deja de ser válida.
Para suelos de mayor permeabilidad que la arena media,deberá determinarse experimentalmente la relación real entre el gradiente y la velocidad para cada suelo y porosidad estudiados.
Uno de los estudios geotécnicos importantes a realizar antes de la construcción, es la determinación de la permeabilidad del suelo.
En caso de que hubiere agua subterránea en movimiento, en régimen permanente u ocasional, debe determinarse la permeabilidad dedicho terreno. No siempre las mediciones de permeabilidad hechas con muestras de laboratorio son confiables ni concluyentes sobre el comportamiento del terreno. Por ello es preciso efectuar ensayos in situ.
Estas mediciones son puntuales y mediante ellas se practican perforaciones para la obtención de valores indicativos de la permeabilidad del suelo.
Tipos de mediciones:
Nivel constante: se introduceun caudal conocido para mantener el mismo nivel dentro de la perforación. Al estabilizar el proceso, con ese caudal conocido y la longitud y diámetro de la perforación, se calcula la permeabilidad.

Nivel variable: se introduce o se extrae un volumen de agua en un sondeo de diámetro pequeño (entre 5 y 10 cm) en forma súbita, esto provoca un descenso o ascenso instantáneo del nivel de agua lo quepermite medir las diferencias de nivel/tiempo a medida que va recuperando el nivel original.


Descripción de la práctica
El alumno determinara el coeficiente de permeabilidad a partir de la aplicación de la Ley de Darcy en suelos.
La
Antes de la construcción de una estructura en tierra es importante verificar que las propiedades de suelo sean indicadas para garantizar su estabilidad yadecuado comportamiento.
En geología la determinación de la permeabilidad del suelo tiene una importante incidencia en los estudios hidráulicos, para estudios de erosión, entre otras.
La permeabilidad de un suelo en hidrología es aplicable para estimar la facilidad de almacenamiento de un determinado volumen de agua en un lugar con fines de saneamiento, calcular la cantidad de flujo filtrado através o por debajo de presas y diques, determinar las fueras de supresión o fuerzas de filtración bajo estructuras hidráulicas para análisis de estabilidad, para evitar la tubificacion mediante el control de velocidades de filtración, evaluar la velocidad de asentamiento debido al cambio de volumen que ocurre cuando el agua alojada en los poros del suelo es evacuado bajo un gradiente de energía...