Permeabilidad de los suelos

PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS
INTRODUCCIÓN
La permeabilidad es la propiedad o capacidad de un material en permitir que un flujo lo atraviese sin alterarlo físicamente, en el caso de los suelos, estos contienen espacios vacíos, incluyendo las arcillas mas compactas, entonces es la facultad o capacidad del agua en pasarlo, lo cual depende directamente de la porosidad del material, la densidad yla presión del fluido considerado, generado una clasificación, donde suele medirse en función de la velocidad del flujo del agua durante un período determinado a través de este (coeficiente de permeabilidad en (m/s) ).

OBJETIVO PRINCIPAL DE LA PRÁCTICA
Determinar el coeficiente de permeabilidad mediante el método de cabeza constante y cabeza variable, para un flujo laminar de agua, através de suelos granulares y finos respectivamente.
OBJETIVOS SECUNDARIOS
Aclarar el concepto de permeabilidad de un suelo mediante ensayos en el laboratorio.
Conocer diferentes métodos para hallar la permeabilidad de un suelo.
Comprender y hacerse una idea de que tan rápido puede moverse el agua en un suelo.












MARCO TEÓRICO
 Henry Philibert Gaspard Darcy, científicofrancés Nacido el 10 de Junio de 1803 en Dijon Francia; realizó y contribuyo importantes investigaciones en la  hidráulica, especialmente sobre el flujo y pérdidas por fricción en tuberías, que sirvió de base para la ecuación de Darcy-Weibasch sobre flujo de agua en tuberías, también mejoró el diseño del tubo Pitot y en 1855 a 1856  realizó experimentos en columnas de suelo para establecer lo que másadelante sería conocida como Ley de Darcy ( inicialmente la desarrolló para describir el flujo a través de arenas, pero ha sido generalizada para diferentes situaciones y con amplio uso hasta el día de hoy).Entonces en el caso de la permeabilidad en el suelo Darcy dice que “la velocidad del flujo de un liquido a través de un medio poroso, debido a la diferencia de presión, es proporcional algradiente de presión en la dirección del flujo” o “un medio poroso, homogéneo e isotrópico es proporcional a la conductividad del medio poroso o conductividad hidráulica  y a una fuerza conductora o gradiente hidráulica”.

Imagen 1. Experimento de Darcy
Darcy hizo variar la longitud de la muestra L, la cabeza hidráulica h y midió el caudal Q que pasaba a través de la arena y encontró que Q eraproporcional al gradiente hidráulico i, definido como la relación entre la cabeza hidráulica h y la longitud de la muestra L, entonces definió que para las velocidades o caudal suficientemente pequeños es:

Donde:
Q = Caudal (m3/s),
=Variación del volumen con respecto al diferencial de tiempo
K = Conductividad hidráulica o de permeabilidad (m/s), i = Gradiente hidráulico (adimensional),A = Área (m2)
Observación:

Esta ley sólo se aplica cuando ocurre flujo de tipo laminar (movimiento de un fluido cuando éste es ordenado, estratificado, suave, lo cual presenta un movimiento en  láminas paralelas sin entremezclarse y cada partícula de fluido sigue una trayectoria suave, a diferencia del turbulento que se presentan a velocidades altas y viscosidades bajas, y su movimiento de esdesordenadamente y las trayectorias de estas se encuentran formando pequeños remolinos ), dado que los poros de la mayor parte de los suelos son pequeños, las velocidades del flujo son bajas y por consiguiente en casi todos los casos el flujo de aguas subterráneas es un flujo laminar.

Imagen2. Flujo turbulento y laminar
Ecuación de continuidad:

Imagen 3. Continuidad
La ecuación decontinuidad no es más que un caso particular del principio de conservación de la masa. Se basa en que el caudal del fluido ha de permanecer constante a lo largo de toda la conducción.



Donde:
Qi= Caudal
Vi = Velocidad, Ai = Área
Entonces se puede concluir claramente que el caudal debe mantenerse constante a lo largo de todo el conducto, cuando la sección disminuye, la velocidad del flujo...