Métodos De Obtención Del Coeficiente De Permeabilidad

Métodos de Obtención del Coeficiente de Permeabilidad de los Suelos

La permeabilidad de un suelo se define como la capacidad que tiene este de permitirle a un líquido que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un suelo 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.Hay varios procedimientos para la determinación de la permeabilidad de los suelos: unos directos, así llamados porque se basan en pruebas cuyo objetivo fundamental es la medición de tal coeficiente; y otros indirectos, proporcionados, en forma secundaria, por pruebas y técnicas que primariamente persiguen otros fines. Estos métodos son los siguientes:

* Directos:

- Permeámetro decarga constante:

Ofrece el método más simple para determinar el coeficiente de permeabilidad del suelo. Una muestra de suelo de área transversal A y longitud L, confinadas en un tubo, se somete a una carga hidráulica h (Figura No. 1). 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 todoel periodo del ensayo. Los niveles de agua en el permeámetro permanecen constantes con lo cual h permanece constante. Aplicando la Ley de Darcy:

Q=K∙A∙i

Q, es el caudal de agua,
i, es el gradiente hidráulico medio: i=hL
A, es el área que atraviesa el flujo

Por definición también se tiene que Q=Vt , donde V es el volumen de agua y t el tiempo.

Combinando las ecuaciones anterioresse tiene que:

Vt= K∙A∙hL
Despejando K se obtiene la ecuación para determinar el coeficiente de permeabilidad:

K= V∙LA∙t∙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 deevaporación.

Figura No. 1. Esquema de permeámetro de carga constante.

- Permeámetro 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 No. 2, vemos dos dispositivos típicos, el (a) usado en suelos predominantemente finos, y el (b) apropiado para materiales más gruesos.Figura No. 2. Esquema de permeámetro de carga variable.
Al ejecutar la prueba se llena de agua el tubo vertical del permeámetro, observándose su descenso a medida que el agua atraviesa la muestra.

Con referencia a la Figura No. 2(a), sea:

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

dV= k ∙A∙ i∙ dt = k∙ A∙hL∙dt (1)

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

dV = -a∙ dh (2)

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

k∙A∙hL∙dt=-a∙ dh ∴ h1h2dh h= kAL0tdt

k=LaAt∙lnh1 h2=2.3LaAtlogh1 h2

Esta expresión nos permite calcular el valor del coeficiente de permeabilidad.

Cuando la caída decarga 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+h22

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...