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La '''permeabilidad''' es la capacidad de un material para permitir 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 factores básicos: | |||
* la [[porosidad]] del material; | |||
* la [[densidad]] del fluido considerado, afectada por su [[temperatura]]; | |||
* la [[presión]] a que está sometido el fluido. | |||
Se la denomina también [[ | Para ser permeable, un material debe ser poroso, es decir, debe contener espacios vacíos o [[poro]]s que le permitan absorber fluido. A su vez, tales espacios deben estar interconectados para que el fluido disponga de caminos para pasar a través del material. | ||
== Unidades == | |||
La permeabilidad en el [[SMD]] se mide en cm<sup>2</sup> o m<sup>2</sup>. La unidad derivada de la Ley de Darcy<ref> Ley descubierta por H. [[Darcy]] en el laboratorio de hidráulica de París en 1851, aproximadamente</ref> es el darcy, y habitualmente se utiliza el milidarcy: | |||
'''Conversión:''' <math>1\,\mathrm{Darcy}\,=\,9{,}86923\,\cdot\,10^{-13}\,\mathrm{m}^2</math> | |||
== Determinación de la permeabilidad intrínseca == | |||
La permeabilidad intrínseca de cualquier material poroso, se determina mediante la fórmula de Darcy: | |||
{{ecuación| | |||
<math>{\kappa}_{I}=C \cdot d^2</math> | |||
||left}} | |||
donde | |||
:<math>{\kappa}_{I}\,</math>, permeabilidad intrínseca [L<sup>2</sup>] | |||
:<math>C\,</math>, constante adimensional relacionada con la configuratión del fluido. | |||
:<math>d\,</math>, [[diámetro]] promedio de los [[poro]]s del material [L] | |||
La permeabilidad se puede determinar directamente mediante la [[Ley de Darcy]] o estimarla utilizando tablas empíricas derivadas de ella. | |||
La permeabilidad es una parte de la constante proporcional en la Ley de Darcy, que se relaciona con las diferencias de la velocidad del fluido y sus propiedades físicas (por ejemplo, su [[viscosidad]]) en un rango de presión aplicado al promedio de porosidad. La constante proporcional específica para el [[agua]] atravesando una porosidad media es la [[conductividad hidráulica]]. La permeabilidad intrínseca es una función de la porosidad, no del fluido. | |||
== Permeabilidad del 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 [[falla]]s, grietas, juntas u 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 ==== | |||
{| {{tablabonita}} width="600" | |||
| bgcolor="#FAEBD7" | Permeabilidad relativa | |||
| colspan="4" align="center" bgcolor="#FAEBD7"|'''Permeabilidad''' | |||
| colspan="4" align="center" bgcolor="#FAEBD7"|'''Semi-Permeable''' | |||
| colspan="5" align="center" bgcolor="#FAEBD7"|'''Impermeable''' | |||
|- | |||
| bgcolor="#FAEBD7" | [[Arena]] o [[grava]] no consolidada | |||
| colspan="2" align="center" | Grava contínua (o redondeada) | |||
| colspan="3" align="center" | Arena continua o mixta | |||
| colspan="4" align="center" | Arena fina, cieno, [[Loess]], [[Loam]] | |||
| colspan="4" | | |||
|- | |||
| bgcolor="#FAEBD7" | Arcilla no consolidada y materia orgánica | |||
| colspan="4" | | |||
| colspan="2" align="center" | [[Turba]] | |||
| colspan="3" align="center" | Estrato [[Arcilla|arcilloso]] | |||
| colspan="4" align="center" | Arcilla expansiva | |||
|- | |||
| bgcolor="#FAEBD7" | Roca consolidada | |||
| colspan="4" align="center" | Rocas muy fracturadas | |||
| colspan="3" align="center" | Roca [[petróleo|petrolífera]] | |||
| colspan="2" align="center" | Piedra arenisca | |||
| colspan="2" align="center" | Roca sedimentaria, [[dolomita]] | |||
| colspan="2" align="center" | [[Granito]] | |||
|- | |||
| bgcolor="#FAEBD7" | ''κ'' (cm²) | |||
| 0.001 | |||
| 0.0001 | |||
| 10<sup>−5</sup> | |||
| 10<sup>−6</sup> | |||
| 10<sup>−7</sup> | |||
| 10<sup>−8</sup> | |||
| 10<sup>−9</sup> | |||
| 10<sup>−10</sup> | |||
| 10<sup>−11</sup> | |||
| 10<sup>−12</sup> | |||
| 10<sup>−13</sup> | |||
| 10<sup>−14</sup> | |||
| 10<sup>−15</sup> | |||
|- | |||
| bgcolor="#FAEBD7" | ''κ'' (miliDarcys) | |||
| 10<sup>+8</sup> | |||
| 10<sup>+7</sup> | |||
| 10<sup>+6</sup> | |||
| 10<sup>+5</sup> | |||
| 10,000 | |||
| 1,000 | |||
| 100 | |||
| 10 | |||
| 1 | |||
| 0.1 | |||
| 0.01 | |||
| 0.001 | |||
| 0.0001 | |||
|} | |||
=== Incidencia de los factores químicos === | |||
También los factores [[química|químicos]] tienen una influencia directa en la permeabilidad. La estructura del suelo se ve influenciada por la naturaleza y la cantidad de [[ion]]es 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 cm<sup>3</sup> de agua filtrada en una hora en un mismo terreno [[arcilla|arcilloso]] saturado con diversos cationes, sin modificar el [[gradiente hidráulico]] o diferencia de presión: | |||
{| {{tablabonita}} width="300px"; | |||
| bgcolor="#FAEBD7"|'''Catión''' | |||
| bgcolor="#FAEBD7"|[[Hidrógeno|H]] | |||
| bgcolor="#FAEBD7"|[[Bario|Ba]] | |||
| bgcolor="#FAEBD7"|[[Calcio|Ca]] | |||
|bgcolor="#FAEBD7"| [[Potasio|K]] | |||
| bgcolor="#FAEBD7"|[[Sodio|Na]] | |||
| bgcolor="#FAEBD7"|[[Litio|Li]] | |||
|- | |||
|bgcolor="#FAEBD7"|cm<sup>3<sup> | |||
| 51 | |||
| 44 | |||
| 37 | |||
| 18 | |||
| 14 | |||
| 13 | |||
|- | |||
|} | |||
=== Permeabilidad y drenaje === | |||
De la mencionada ley de [[Henry Darcy|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: | |||
:<math>{Q=K*I*A}</math> | |||
Donde: | |||
* <math>Q=</math> Cantidad de agua drenada a través de la muestra por unidad de tiempo, (cm<sup>3</sup>/h) | |||
* <math>K=</math> Conductividad hidráulica o coeficiente de permeabilidad. Se expresa generalmente en (cm/h). | |||
* <math>I=</math> = gradiente piezométrico disponible; (m/m) | |||
* <math>A=</math> Sección transversal por donde se filtra el agua en la muestra (cm<sup>2</sup>). | |||
Cuando se mide la filtración tanto en el campo como en laboratorio, al inicio de la prueba los valores son 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 V<sub>f</sub>. | |||
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 (V<sub>f</sub>) para los diversos suelos se presentan en la tabla siguiente. | |||
{| {{tablabonita}} width="300px"; | |||
| '''Textura''' | |||
| V<sub>f</sub> (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 | |||
|- | |||
|} | |||
=== Recomendaciones === | |||
Según recomendación del "Soil Conservation Service"<ref> Servicio de Conservación del Suelo, Estados Unidos.</ref>" de los [[Estados Unidos]] la permeabilidad se clasifica de la siguiente forma: | |||
{| {{tablabonita}} | |||
| ||<small>Muy lenta</small>||<small>Lenta</small>||<small>Moderadamente lenta</small>||<small>Moderada</small>||<small>Moderadamente elevada</small>||<small>Elevada</small>||<small>Muy elevada</small> | |||
|- | |||
| 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 | |||
|} | |||
Para efecto del [[riego]], se recomiendan generalmente los siguientes límites: | |||
*Suelos con valores de K < 10<sup>–6 </sup> m/sec ó V<sub>f</sub> < 0,5 cm/h, es decir, que son casi impermeables, no pueden regarse sin mejorar previamente la estructura. | |||
* Suelos con valores 10 <sup>–6</sup> < K < 5 x10 <sup>–6</sup> m/sec ó 0,5 < V<sub>f</sub> < 1,5 cm/h, son muy poco permeables y deben regarse con mucha precaución. | |||
* Suelos con valores 5x10 <sup>–6</sup> < K < 5 x10 <sup>–5</sup> m/sec ó 1,5 < V<sub>f</sub> < 7,5 cm/h, son moderadamente permeables hasta permeables, y se adaptan al riego superficial por escurrimiento, por bordes o surcos. | |||
* Suelos con valores de K > 5 x10 <sup>–5</sup> m/sec o V<sub>f</sub> > 7,5 cm/h, son muy permeables y se prestan a ser regados por [[aspersión]]. | |||
== Referencias == | |||
<div class="references-small"> | |||
* Costantinidis, C. (1970). ''Bonifica ed Irrigazione.'' Bologna: Edagricole. | |||
* Lambe, T. W. & Whitman, R. V. (1997). ''Mecánica de suelos.'' México. ISBN 968-18-1894-6 | |||
<references/> | |||
</div> | |||
== Véase también == | |||
* [[Ley de Darcy]] | |||
* [[Relación agua-suelo]] | |||
== Enlaces externos == | |||
* <small>(en inglés)</small> [http://www.swcs.org/ Sociedad de conservación de suelo y agua - EEUU] | |||
* [http://www.redaguas.unalmed.edu.co/default.php?link=recursos&sub=suelo&item=degradacion Degradación de suelos - Univesidad Nacional de Colombia] | |||
* <small>(en inglés)</small> [http://soils.usda.gov/use/worldsoils/gsr/ Tutorial y recursos sobre calidad del suelo] | |||
* [http://www.fao.org/index_es.htm Organización de las Naciones Unidas para la agricultura y la alimentación] | |||
* [http://www.revfacagronluz.org.ve/v16_4/v164z009.html Variación de la conductividad hidráulica en suelos saturados en relación a la concentración de sodio presente en soluciones - <small>Facultad de Agronomía Universidad de Zulia, Venezuela</small>] | |||
[[Categoría:Magnitudes físicas]] | |||
[[Categoría:Mecánica de suelos]]{{w}} |