Coeficiente de permeabilidad
La capacidad de un cuerpo poroso (suelo, roca) de transportar agua de ciertas propiedades dadas (por ejemplo, aguas subterráneas) se denota como indica esta página. La cantidad de agua que fluye a través de cierta área puede ser representada por el coeficiente de permeabilidad. El coeficiente de permeabilidad representa la pendiente de una dependencia lineal de la velocidad del flujo de agua en la gradiente de la altura total (gradiente de carga hidráulica) en la ley de Darcy se indica como:
Donde: | vs | - | Velocidad del flujo del agua a través de poros |
n | - | Porosidad | |
Kr | - | Coeficiente relativo de permeabilidad | |
Ksat | - | Matriz de permeabilidad contenedora de coeficientes de permeabilidad de suelo completamente saturados Kx,Ky los cuales pueden ser diferentes a lo largo de los distintos ejes de coordenadas. |
| - | Gradiente de altura total |
La cabeza total en un punto dado en una región de flujo, se define como la suma de las cargas de presiones y coordenadas verticales, que determina la altura del agua en el piezómetro en un momento dado:
Donde: | γw | - | Peso del agua |
Ejemplos de valores de coeficientes de permeabilidad de varios suelos (Myslivec)
Tipo de suelo | Coeficiente de permeabilidad k [m/day] | Movimiento de las partículas de agua por 1 cm de gradiente hidráulico i = 1 por hora |
Arena suave | 102 - 10 | 6 s – 10 min |
Arena arcillosa | 10-1 - 10-2 | 100 min – 18 hrs |
Limo Loess | 10-2 - 10-4 | 18 hrs – 70 days |
Limo | 10-4 - 10-5 | 70 days – 2 years |
Suelo arcilloso | 10-5 - 10-6 | 2 years – 20 years |
Arcilla | 10-6 - 10-7 | 20 -200 years |
Hay distintas formas de determinar el coeficiente de permeabilidad k. Se agrupan de la siguiente manera:
a) Medidas de laboratorio
Están disponibles distintos tipos para el rango k 104 - 10-6m/días.
b) Medidas de trabajo de campo
Existen o desaparecen pruebas, medidas de filtración de velocidad del flujo, para el rango de k 106 - 1m/días.
c) Utilización de expresiones empíricas
Adaptable para suelos no cohesivos, k 106 - 10m/días, el procedimiento indica valores, ejemplo: según Terzaghi:
Donde: | k | - | Coeficiente de permeabilidad [cm/s] |
d10 | - | Diámetro de partículas de suelo efectivas [cm] | |
e | - | Índice de vacío [-] |
d) Mediante el cálculo del proceso de consolidación en función del tiempo
Se debe conocer el coeficiente de consolidación cv y la consolidación de la curva (dependencia semi logarítmica de la deformación en el tiempo). Ésta es solo una determinación indirecta de la siguiente expresión:
Donde: | e0 | - | Índice vacío inicial |
cv | - | Coeficiente de consolidación | |
ρw | - | Unidad de densidad del agua | |
g | - | Aceleración gravitacional | |
av | - | Coeficiente de compresibilidad |