Permeabilidad

INTRODUCCIÓN


La permeabilidad es la capacidad de un material para que un fluido lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma 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 factoresbásicos:
La porosidad del material;
La densidad 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. A su vez, tales espacios deben estar interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a través delmaterial.
Permeabilidad de un suelo
En geología la determinación de la permeabilidad del suelo tiene una importante incidencia en los estudios hidráulicos portante del sustrato (por ejemplo previo a la construcción de edificios u obras civiles), para estudios de erosión y para mineralogía, entre otras aplicaciones. La permeabilidad del suelo suele aumentar por la existencia de fallas, grietas, juntasu otros defectos estructurales.
Algunos ejemplos de roca permeable son la caliza y la arenisca, mientras que la arcilla o el basalto son prácticamente impermeables.
Tabla de permeabilidad intrínseca de algunos tipos de suelos
Permeabilidad relative Permeabilidad Semi-Permeable Muy poco permeable
Arena o grava no consolidada Grava contínua (o redondeada) Arena continua o mixta Arena fina,cieno, Loess, Loam

Arcilla no consolidada y materia orgánica Turba
Estrato arcilloso
Arcilla expansiva
Roca consolidada Rocas muy fracturadas Roca petrolífera
Piedra arenisca Roca sedimentaria, dolomita
Granito

κ (cm²) 0.001 0.0001 10−5 10−6 10−7 10−8 10−9 10−10 10−11 10−12 10−13 10−14 10−15
κ (miliDarcys) 10+8 10+7 10+6 10+5 10,000 1,000 100 10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001

Incidenciade los factores químicos
También los factores químicos tienen una influencia directa en la permeabilidad. La estructura del suelo se ve influenciada por la naturaleza y la cantidad de iones presentes, es decir, de los elementos que participan directa o indirectamente en todas las actividades hidrodinámicas, químicas y biológicas del suelo.
En el cuadro siguiente se presenta la cantidad en cm3de agua filtrada en una hora en un mismo terreno arcilloso saturado con diferentes cationes, sin modificar el gradiente hidráulico o diferencia de presión:
Permeabilidad y drenaje
De la mencionada ley de Darcy se deriva también una fórmula que relaciona el volumen de agua que atraviesa una muestra con su permeabilidad teniendo en cuenta el diferencial de presión:
Q = K * I * A
Donde:
Q =Cantidad de agua drenada a través de la muestra por unidad de tiempo, (cm3/h)
K = Conductividad hidráulica o coeficiente de permeabilidad. Se expresa generalmente en (cm/h).
I = Gradiente piezométrico disponible; (m/m)
A = Sección transversal por donde se filtra el agua en la muestra (cm2).
Cuando se mide la filtración tanto en el campo como en laboratorio, al inicio de la prueba los valoresson mayores y progresivamente se estabilizan en los valores finales que son los que interesan para caracterizar un suelo desde este punto de vista. La velocidad final de infiltración se denomina Vf.
Para la medición de la velocidad final de infiltración, en el campo, sobre el suelo inalterado, se utiliza el infiltrómetro de doble cilindro.
Los valores finales de infiltración (Vf) para losdiversos suelos se presentan en la tabla siguiente.
Textura Vf (cm/h)
SC, SiC, C 0,25 – 0,75
SCL, CL, SiCL 0,65 – 1,90
SL (finísimo), L, SiL 1,25 – 3,80
SL 2,50 – 7,50
LS 5,00 – 10,0
S > 7,5

Clasificación de la permeabilidad

Muy lenta Lenta Moderadamente lenta Moderada Moderadamente elevada Elevada Muy elevada
K (cm/h) < 0,1 0,1 – 0,5 0,5 – 2,0 2,0 – 6,5 6,5 – 12,5 12,5 – 25,0 > 25,0...