Pruebas de permeabilidad

Pruebas de permeabilidad

Objetivo: determinar el coeficiente de permeabilidad de un suelo ante el paso de fluidos a través de él.
La medida de la permeabilidad de un suelo se lleva a cabo en el laboratorio por medio de permeámetros. Entre los permeámetros clásicos destacan el de “carga constante” y el de “carga variable”. Tanto uno como otro pueden ser de flujo ascendente o descendente.Carga constante (permeable):

Este aparato fue creado básicamente para medir la permeabilidad de suelos gruesos (k >10-3 cm/s), sin embargo es muy difícil ensayar este tipo de suelos con su estructura original por lo que únicamente se podrá llevar un control en el laboratorio conociendo su estado de compacidad en campo. Se trata de un cilindro de lucita donde se coloca la muestra conel estado de compacidad programado.
El agua se hace pasar a través de la muestra con la diferencia de niveles, h, a la entrada y a la salida hasta que el gasto permanece constante (flujo establecido); mediante la probeta graduada y un cronómetro se mide el volumen de agua, V, que atraviesa el suelo en un tiempo, t, obteniéndose así el gasto. Cabe señalar que se deben hacer variasdeterminaciones para obtener el valor más probable del parámetro. Si la temperatura del agua de la prueba es distinta de 20º C, deberá hacerse una corrección del valor obtenido del coeficiente de permeabilidad.
Según la ley de Darcy, el coeficiente de permeabilidad viene dado por la fórmula:

Siendo:
V = volumen de agua que atraviesa el suelo en el tiempo t.
H = distancia entre piezómetros extremos.S = área de la sección de la muestra.
t = tiempo.
h = diferencia de nivel del agua en los piezómetros extremos.

Carga variable (impermeable):
En la variante de pared rígida, este aparato tiene su campo de aplicación en materiales un poco menos permeables que los mencionados para el caso del permeámetro de carga constante, tales como arenas finas, arenas finas limosas, o arenaslimosas con poca arcilla (10-1 a 10-4 cm/s). Sin embargo, a diferencia de la anterior, para realizar esta prueba es necesario contar mucha experiencia, evitando la formación de natas que este tipo de materiales pueden llegar generar y por consiguiente reportar un valor del coeficiente de permeabilidad menor al “real”. En el tipo de pared delgada, en este aparato se pueden ensayar suelos con coeficientesde permeabilidad entre 10-4 y 10-9 cm/s, además de que es posible someter a la muestra a diferentes esfuerzos de confinamiento para obtener la variación de k con el esfuerzo medio. El mecanismo se muestra esquemáticamente en la figura 3.6; Se trata de un tubo de pared rígida o flexible donde se monta la muestra; en el caso del de pared flexible es posible aplicar presiones a la muestra para medirel coeficiente de permeabilidad en función del esfuerzo confinante.
En la parte superior se coloca un tubo de diámetro menor o igual al que lleva la muestra. Durante la prueba el nivel del agua en el tubo pequeño pasa de una altura h0 a una menor h1 en un tiempo “t”.  La prueba de consolidación permite obtener las características de compresibilidad de un suelo fino saturado. El suelo seintroduce dentro de un anillo metálico que lo confina lateralmente; después se colocan dos piedras porosas, una en la parte inferior y otra en la superior de la pastilla de suelo, con objeto de que el agua contenida en el material pueda ser drenada cuando se apliquen las cargas. Se coloca una placa metálica sobre la piedra porosa superior para uniformizar las cargas y el conjunto se coloca dentro de unacazuela. Se cubre la parte superior de la cazuela con papel de envoltura para conservar alimentos, con objeto de evitar las pérdidas de humedad. Se coloca una esfera metálica sobre la placa y la cazuela se monta en el consolidómetro para aplicar las cargas. 
El permeámetro de carga variable se emplea sólo para ensayos en suelos relativamente impermeables.



Integrando entre 0 y t1,...