PERMEABILIDAD DE LOS SUELOSLa permeabilidad es la capacidad de un cuerpo para permitir el paso de un fluido cualquiera atravez del cuerpo del mismo. Esta propiedad depende de la granulometra con la que est constituido un suelo y de su grado de compacidad.Segn la ley de Darcy, la permeabilidad es la cantidad de agua que pasa a travs de una seccin de 1m2 y bajo una gradiente hidrulica unitaria, medida en m3/da.Q = K*A*iDonde: Q= Flujo m3/daK= coeficiente de permeabilidad (cm/seg)A = seccin transversal (m2)I = gradiente hidrulico (hi h2) / L = hi h2 = hH = perdida de cargaL = distancia en la que se produce la perdida de carga.La permeabilidad de un suelo puede encontrarse tanto en el terreno (IN SITU) como en el laboratorio. Son ms fciles de efectuar las determinaciones de laboratorio que las de IN SITU. No siempre las mediciones de permeabilidad hechas con muestras de laboratorio son confiables sobre el comportamiento del terreno. Por ello es preciso efectuar ensayos IN SITU. Sin embargo, las pruebas de laboratorio permiten estudiar la relacin entre la permeabilidad y la relacin de vacios por lo que se suele efectuar cuando no hay medidas de campo.Estas mediciones son puntuales y mediante ellas se practican perforaciones para la obtencin de valores indicativos de la permeabilidad del suelo. Debido a que la permeabilidad depende de la estructura del suelo y debido a lo difcil que es obtener muestras de suelo representativas, suelen ser necesarias determinaciones IN SITU de la permeabilidad media.Entre los mtodos ms utilizados en laboratorio estn: 1. El permemetro de carga variable2. El permemetro de carga constante3. Prueba endomtricaEl factor que indica la permeabilidad se llama coeficiente de permeabilidad K dado por la ecuacin: K = -v / iLa seguridad de los valores que se obtienen dependen de la homogeneidad de los estratos probados y de ciertas restricciones de las formulas matemticas empleadas, sin embargo se tiene un cuidado especial en obrar de acuerdo a los procedimientos recomendados se pueden obtener excelentes resultados ya que con los trabajos de perforacin se atraviesan grandes masas de terreno.Existen dos tipos de mediciones: Nivel constante: se introduce un caudal conocido para mantener el mismo nivel dentro de la perforacin. Al estabilizar el proceso, con ese caudal conocido y la longitud y dimetro de la perforacin, se calcula la permeabilidad. Nivel variable: se introduce o se extrae un volumen de agua en un sondeo de dimetro pequeo (entre 5 y 10 cm) en forma sbita, esto provoca un descenso o ascenso instantneo del nivel de agua lo que permite medir las diferencias de nivel/tiempo a medida que va recuperando el nivel original. Se pueden presentar varias formas de ensayo, clasificndolas en 3 grupos1. Ensayos de permeabilidad en calicatas. 2. Ensayos de permeabilidad en sondeos. 3. Ensayos de permeabilidad en pozos. Cualquiera que sea el caso, el resultado es la obtencin de la permeabilidad media de la zona que ha sido afectada por el ensayo, la cual puede variar desde unos decmetros a centenares de metro. 1. Ensayos en calicatas: En las pruebas, es posible realizar ensayos de permeabilidad utilizando el llenado de agua hasta una cota que supere el nivel fretico que existe, despus se mide el descenso del nivel de agua producido en la cata al paso de un tiempo. 2. Ensayos en pozos: Indicado cuando la permeabilidad del terreno es crtica, por lo regular en grandes excavaciones bajo el nivel fretico. Son costosos ensayos, pues es necesaria la excavacin del pozo de bombeo y sondeos para alojar los piezmetros y poder medir la evolucin de la superficie libre del agua, en diferentes distancias del pozo.3. Ensayos en sondeos: Para este ensayo, se levanta la entubacin, dejando solo una parte del sondeo en el fondo sin la entubacin de los lados. Se procede entonces efectuar el ensayo, ya sea en la carga fija o variable, as como tambin en la alimentacin o el achique de agua. Si la carga es variable, se mide la descendencia del nivel de agua en cierto tiempo. Si la carga es constante, se conserva el nivel de agua en el sondeo a travs de la adicin de un caudal determinado, este se filtra, dependiendo de la permeabilidad, con la forma: Q = k. H. n Donde:H= diferencia de niveles de agua del interior del sondeo y el nivel fretico. K= coeficiente de permeabilidad del suelo. N= factor de proporcionalidad.Otros ensayos en sondeo son los Lugeon y Lefranc, que se tratan de inyectar agua a presiones crecientes, en un determinado tramo que se encuentra limitado por dos obturadores.

DESARROLLOENSAYO DE PERMEABILIDAD DE LEFRANCSon ensayos IN SITU que se utilizan para medir el valor del coeficiente de permeabilidad en suelos permeables o semipermeables. Para medir este valor se debe realizar un sondeo o una excavacin a cielo abierto.Estos ensayos pueden realizarse durante la ejecucin de la perforacin a una determinada profundidad, antes de la realizacin del ensayo debe ser limpiado el sondeo, cuando el sondeo llega hasta abajo del nivel fretico, se recomienda que se mantenga lleno de agua el sondeo durante la limpieza y especialmente cuando se sacan las herramientas, para evitar que se apriete el suelo en el fondo del tubo. Este ensayo, antes de medir tiempos y caudales, requiere que el sondeo se llene de agua, controlando que el aire es expulsado y luego se estabiliza el nivel y velocidad de descenso, lo cual indica que ya se ha logrado el rgimen permanente. Existen 2 mtodos para realizar el ensayo: ensayo con carga hidrulica constante y con carga hidrulica variable.Este ensayo consiste en rellenar de agua el sondeo y medir el caudal que se necesita para mantener constante el nivel (ensayo con carga hidrulica constante), o se mide la velocidad de descenso del nivel de agua (ensayo con carga hidrulica variable). Se mide el caudal de admisin cada 5 minutos manteniendo en la boca del sondeo el nivel constante durante 45 minutos. Si la admisin es muy alta, se mide por minuto durante 20 minutos y luego cada 5 minutos hasta completar los 45 minutos.

Ensayo con carga hidrulica constanteTanto para el caso de sondeo que sobrepasa el nivel fretico como para el caso que no pasa el nivel fretico, consiste en revestir el sondeo, mediante un tubo metlico hasta la profundidad que se requiere determinar el coeficiente. Esta profundidad puede ser encima o bajo el nivel fretico.En los dos casos es necesario alimentar de agua clara el tubo de revestimiento con un caudal constante y hasta un nivel tambin constante, este caudal se determina mediante un medidor, o en forma sencilla llenando un recipiente de volumen conocido y vaciando loen el tubo midiendo el tiempo transcurrido de vaciado.Por analoga de fenmenos elctricos se puede determinar el coeficiente de permeabilidad K, segn la siguiente frmula:

Donde:K = coeficiente de permeabilidadr = radio interno del tuboH = altura del aguaQ = gasto cte. del agua que entra al sondeoEn el primer caso la carga hidrulica H ser la diferencia entre el nivel cte. Del tubo lleno y el nivel freticoEn el segundo caso, la carga hidrulica H, ser la longitud del tubo ms la porcin sin revestir.Este mtodo tambin es conocido como Mtodo por Gravedad, pero en arcillas altamente permeables o en rocas fisuradas, el caudal debe ser introducido con una presin determinada, con el objeto de simplificar el tiempo de pruebas.Ensayo con carga hidrulica variableEn el ensayo con carga hidrulica variable se introduce o se extrae un determinado volumen de agua en la cavidad de infiltracin y se mide la variacin del nivel piezomtrico en el pozo a lo largo del tiempo. Este ensayo es, en general, utilizado para suelos poco permeables (k < 10-4 cm/s).El coeficiente de permeabilidad k se determina mediante la expresin:

Donde:C= coeficiente caracterstico de la cmara filtrante.S= seccin transversal del pozoh0= carga hidrulica en el inicio del ensayo t0 0h= carga hidrulica variable en funcin del tiempo ln= logaritmo naturalPara estos ensayos se puede utilizar cualquier sistema de unidades compatibles.Por comodidad si K se mide en pies/ao, Q se mide en gal/min y H en pies.Estos ensayos son recomendables para que se realicen en rocas blandas y en aquellas rocas fracturadas.

ENSAYO DE PERMEABILIDAD DE LUGEONLugeon (1933) propuso este ensayo, no como cuantitativo propiamente sino como un medio de clasificacin de los macizos rocosos, desde el punto de vistas de su permeabilidad respecto a la construccin de embalses.En los macizos rocosos la permeabilidad representa una de las caractersticas de mayor variabilidad dentro de la misma formacin rocosa. Es por ello que, al cuantificar la permeabilidad lo que se obtiene es un orden de magnitud. Este ensayo se efecta en el interior de sondeos, es un procedimiento muy difundido que sirve para calcular el coeficiente de permeabilidad en profundidad. Su aplicacin es muy til para valorar la permeabilidad global de un macizo rocoso, por ello se lo usa en terrenos poco permeables y cohesivos.

Consiste en la medida del volumen de agua que se puede inyectar en un tramo del sondeo, de longitud L, durante un tiempo T y a una determinada presin H que ha de mantenerse constante. El tramo donde se va a realizar el procedimiento se asla mediante un obturador superior, y es el fondo del sondeo que acta como obturador inferior. El ensayo normalizado se efecta en un sondeo entre 46 y 76 mm de dimetro y en una longitud de 2 o ms metros.Las etapas a seguir en la realizacin del ensayo son, de manera resumida, las siguientes:1. Introduccin del tubo de inyeccin en el sondeo: una vez realizado el sondeo, generalmente de unos 66 mm de dimetro, se introduce en ste el tubo por donde se realizar la inyeccin del agua a presin. Dicho tubo lleva acoplado el obturador a la profundidad adecuada segn el tramo de tramo de roca que se desea ensayar. El obturador puede ser simple si el ensayo se realiza en el fondo del sondeo o doble si se coloca un obturador superior y otro inferior. El tramo a ensayar suele tener de 0,5 a 5,0 m de largo. 2. Obturacin del tramo de ensayo: una vez colocados los obturadores a la profundidad del ensayo, mediante un mecanismo de goma a presin o cmara hinchable se obturan las bocas del tramo a ensayar (generalmente se ensayan tramos de 5 m).

3. Aplicacin de la presin de agua mediante bomba. Se aplican escalones sucesivos de carga y descarga de 0, 1, 2, 5 y 10 Kg/cm2 respectivamente. Siempre deben alcanzarse los 10 kg/cm2, si bien a veces ocurre que se fractura antes la roca.

4. Medicin del caudal perdido (admisin). Los resultados se suelen expresar en unidades Lugeon. A partir de las mediciones de caudal se pueden presentar resultados mediante grficos Profundidad-Admisin o bien grficos Presin-Caudal de cuyo anlisis se puede deducir el comportamiento del macizo rocoso frente a las filtraciones. La permeabilidad obtenida es una medida aproximada de la permeabilidad local. El ensayo es representativo en la medida en que la zona ensayada atraviese un nmero suficiente de discontinuidadesEl ensayo Lugeon o a presin se puede hacer igualmente por encima y por debajo del nivel fretico.Las formulas para determinar la permeabilidad con estos ensayos son:

Donde:K = coeficiente de permeabilidadQ = caudal constante admitidoL = tramo del sondeo ensayadoH = carga diferencial de agua = Hgrav. + Hpres.r= radio del sondeo

En estas pruebas, a la carga H debe sumarse la carga hidrulica debido a la presin.La permeabilidad obtenida se expresa en unidades Lugeon (Lg). La unidad Lugeon vale 1 litro por minuto y metro, bajo una presin de 10 kg/cm2; esto equivale aproximadamente 1 10 -7 m/s. Estas formulas tiene mayor validez cuando el espesor del estrato probado es por lo menos 5L y son mas aproximadas para el ensayo por debajo del nivel fretico que por encima de l.

CONCLUSIONLa permeabilidad de los suelos es la propiedad de los suelos mediante el cual el agua atraviesa con mayor o menor facilidad dicho suelo. Esta propiedad depende principalmente de la granulometra del suelo.Los ensayos IN SITU son aquellos que no se realizan en laboratorio sino en el sitio mismo de cualquier obra terreno que se requiera analizar, se utilizan para encontrar las propiedades fsicas, mecnicas de los suelos.Existen varios mtodos para determinar la permeabilidad de los suelos pero son dos los ms conocidos y fundamentales: el ensayo Lefranc y ensayo Lugeon.El ensayo Lefranc se utiliza para medir el coeficiente de permeabilidad en suelos permeables o semipermeables, el ensayo de Lugeon permite determinar de manera cuantitativa la permeabilidad de macizos rocosos.Al comparar estos dos ensayos podemos obtener una semejanza y una diferencia muy importante; ambos ensayos son ensayos IN SITU y sirven para obtener la permeabilidad de suelos rocosos; el ensayo Lefranc mide el coeficiente de permeabilidad en suelos permeables y rocas fracturadas mientras que el ensayo Lugeon encuentra el coeficiente de permeabilidad en macizos rocosos.