9 Permeabilidad Del Suelo

9. PERMEABILIDAD DEL SUELO 9.0 ¿Por qué es importante determinar la permeabilidad del suelo?

Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir  el agua y el aire y es una de las cualidades más importantes que qu e ha han n de conside considerarse rarse para la piscicu piscicultu ltura. ra. Un estanque estanque constru con struido ido en su suel elo o impe imperme rmeabl able e per perder derá á poca agu agua a por  filtración.

Mientras más permeable sea el suelo, mayor sera la filtración.  Algunos  Algu nos sue suelos los son tan permeables permeables y la filtración tan inten intensa sa que qu e par para a con constru struir ir en ellos cu cual alqu quier ier tipo de esta estanq nque ue es preciso apl aplicar icar técn técnicas icas de constru construcción cción especiales. especiales. En un volumen de está colección que aparecerá próximamente se ofrecerá información sobre dichas técnicas.

Por lo general, los suelos se componen de capas y, a menudo, la calidad del suelo varía considerablemente de una capa a otra. Antes de construir un estanque, es importante determinar  la posición relativa de las capas permeables e impermeables.  Al pla planificar nificar el diseño de un estan estanqu que e se debe evitar la presencia de una capa permeable en el fondo para impedir un una a pérdida pérdid a de agua excesiva excesiva ha hacia cia el subsuelo subsuelo a cau causa sa de la filtración. Los diques del estanque se deben construir con un tipo de suelo que garantice una buena retención del agua. La calidad del suelo tendrá que comprobarse, repetimos, teniendo presente ese aspecto.

9.1 ¿Qué factores afectan afectan a la permeabilidad del d el suelo?

Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata de factores en extremo localizados, como fisuras y cárcavas, y es difícil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un estudio serio de los perfiles de suelo proporci proporciona ona una una indispensable comprobación de dichas medicio nes. Las observacio nes sobre la textura del suelo, suelo, su estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposición por capas, los poros visibles y la profundidad de las capas impermeables como la roca madre y la capa de arcilla*, constituyen la base para decidir si es probable que las mediciones de la permeabilidad sean representativas. Nota:

ya sabe usted que el suelo está constituido por varios horizontes, y que, generalmente, cada uno de ellos tiene propiedades

fisicas y químicas diferentes. Para determinar la permeabilidad del suelo en su totalidad, se debe estudiar cada horizonte por  separado. 9.2 La permeabilidad del suelo se relaciona con su textura y estructura

El tamaño de los poros del suelo reviste gran importancia con respecto a la tasa de filtración (movimiento del agua hacia dentro del suelo) y a la tasa de percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el número de los poros guardan estrecha relación con la textura y la estructura del suelo y también influyen en su permeabilidad. Variación de la permeabilidad según la textura del suelo 

Por regla general, como se muestra a continuación, mientras más fina sea la textura del suelo, más lenta sera la permeabilidad: Suelo

Suelos arcillosos Suelos limosos Suelos arenosos

Textura

Permeabilidad

Fina Moderadamente fina Moderadamente gruesa

De muy lenta a muy rápida

Gruesa

Ejemplo Permeabilidad media para diferentes texturas de suelo en cm/hora Arenosos 5.0  Franco arenosos 2.5  Franco 1.3  Franco arcillosos 0.8  Arcilloso limosos 0.25  Arcilloso 0.05 

Variación de la permeabilidad según la estructura del suelo 

La estructura puede modificar considerablemente las tasas de permeabilidad mostradas anteriormente de la forma siguiente: Tipo de estructura - Gran traslapo Laminar  - Ligero traslapo En bloque Prismática Granular  1 Puede variar de acuerdo

1

Permeabilidad

De muy lenta a muy rápida

con el grado en que se desarrolle la estructura.

Existe la práctica general de alterar la estructura del suelo para reducir la permeabilidad , por ejemplo, en la agricultura de regadío mediante la pudelación de los campos de arroz, y en la ingeniería civil mediante la compactación * por medios mecánicos de las presas de tierra. Se pueden aplicar prácticas similares en los estanques piscícolas con miras a reducir la filtración de agua. 9.3 Clases de permeabilidad del suelo

La permeabilidad del suelo suele medirse en función de la velocidad del flujo de agua a través de éste durante un período determinado. Generalmente se expresa o bien como una tasa de permeabilidad en centímetros por hora (cm/h), milimetros por hora (mm/h), o centímetros por día (cm/d), o bien como un coeficiente de permeabilidad en metros por segundo (m/s) o en centímetros por segundo (cm/s).

Ejemplo

Para fines agrícolas y de conservación, las clases de permeabilidad del suelo se basan en ingeniería civil, , se basan en el coeficiente de permeabilidad (véanse los Cuadros 15 y 16).

las tasas de permeabilidad, y para la

Para la piscicultura, existen dos formás de describir la permeabilidad del suelo: Coeficiente de permeabilidad; Tasa de filtración. Para la ubicación de los estanques y la construcción de diques, el coeficiente de permeabilidad

, casi siempre, se utiliza para

determinar la aptitud de un horizonte de suelo específico: Se pueden construir diques sin núcleo de arcilla impermeable en suelos cuyo coeficiente de permeabilidad sea inferior a K = 1 x 10 -4 m/s; Se pueden construir fondos de estanques en suelos con un coeficiente de permeabilidad inferior a K = 5 x 10 -6 m/s. Para la ordenación de estanques

suele utiiizarse la tasa de filtración:

Para la piscicultura en estanques con fines comerciales se considera aceptable una tasa media de filtración de 1 a 2 cm/d, pero es preciso tornar medídas correctivas para reducir la permeabilidad del suelo cuando existen valores más altos, en partícular cuando alcanzan los 10 cm/d o más.

9.4 Medición de la permeabilidad del suelo en el laboratorio

Cuando usted (leva una muestra no alterada a un laboratorio de análisis para medir la permeabilidad, se toma una columna de suelo y se somete a condiciones determinadas, tales como saturación de agua y una carga de agua constante. El resultado lo recibirá en forma de tasa de permeabilidad (véase el Cuadro 15) o de coeficiente de permeabilidad (véase el Cuadro 16). CUADRO 15 Clases de permeabilidad de los suelos para la agricultura y su conservación Clases de permeabilidad Índice de permeabilidad 1

de los suelos Muy lenta Lenta Lenta Moderadamente lenta Moderada Moderadamente rápida rápida Muy rápida

1

cm/hora cm/dia menor de 0.13 menor de 3 0.13 - 0.3 3 - 12 0.5 - 2.0 12 - 48 2.0 - 6.3 48 - 151 6.3 - 12.7 151 - 305 12.7 - 25 305 - 600 mayor de 25 mayor de 600

Muestras saturadas bajo una carga hidrostática constante de 1,27 cm.

CUADRO 16 Clases de permeabilidad de los suelos para obras de ingeniería civil

Coeficiente de Clases permeabilidad (K en m/s) de permeabilidad de los Límite Límite sue/os inferior  superior  Permeable 2 x 10-7 2 x 10-1 Semipermeable 1 x 10-11 1 x 10-5 Impermeable 1 x 10-11 5 x 10-7

9.5 Medición de la permeabilidad del suelo en el campo

Para medir la permeabilidad del suelo en el campo, usted puede recurrir a una de las pruebas siguientes: La evaluación visual de la tasa de permeabilidad del horizonte del suelo; Un ensayo de campo sencillo para estimar la permeabilidad del suelo; Un ensayo de campo más preciso para medir las tasas de permeabilidad.

Evaluación visual de la tasa de permeabilidad de los horizontes del suelo 

La permeabilidad de los distintos horizontes del suelo se puede evaluar mediante el estudio visual de determinadas características del suelo, que, según han demostrado los edafólogos, guardan estrecha relación con las clases de permeabilidad. El factor más importante para evaluar la permeabilidad del suelo es la estructura, su tipo, grado y características de agregación, tales como la relación entre la longitud de los ejes horizontal y vertical de los agregados y la dirección y el grado del traslapo. Si bien ni la textura del suelo ni las manchas de color constituyen por sí solas indicios confiables, estas propiedades del suelo también pueden ayudar a estimar la permeabilidad cuando se les considera conjuntamente con las características estructurales. Para evaluar visualmente la permeabilidad de los horizontes de suelo, haga lo siguiente: Examine un perfíl de suelo no alterado en una calicata; Determine los horizontes de suelo presentes; Utilizando el Cuadro 17A, evalúe la clase de permeabilidad que corresponde a cada horizonte y estudie cuidadosamente las características estructurales del suelo; Confirme sus resultados mediante las demás propiedades del suelo que figuran en el Cuadro 17B; En el Cuadro 15 se puede encontrar la amplitud de variación de las tasas de permeabilidad. CUADRO 17A

Indicadores visuales de permeabilidad: características estructurales del suelo

CUADRO 17 B Indicadores visuales de permeabilidad: textura, comportamiento físico y color del suelo

Ensayo sencillo de campo para estimar la permeabilidad del suelo  Excave un hoyo hasta la altura de la cintura;

Por la noche, parte del agua se habrá filtrado en el suelo;

Vuelva a llenar el hoyo de agua basta el borde y cúbralo con tablas o ramas frondosas;

En las primeras horas de la mañana llénelo de agua hasta el borde;

Si a la mañana siguiente la mayor parte del agua permanece en el hoyo, la permeabilidad del suelo es apta para construir  un estanque piscícola en ese lugar;

Repita este ensayo en diferentes lugares las veces que sea necesario de acuerdo con la calidad del suelo.

Ensayo más preciso de campo para medir las tasas de permeabilidad  Examine cuidadosamente los dibujos que hizo al estudiar los perfiles del suelo; Nota:

para estimar la permeabilidad, también puede utilizar el método visual (véanse Cuadros 17A y17B).

Basándose en la textura y la estructura, determine los horizontes del suelo que parezcan tener la permeabilidad más lenta;

Marque con un lápiz de color en sus dibujos los horizontes del suelo que parezcan tener la permeabilidad más lenta; Nota:

el agua se filtra en el suelo tanto en sentido horizontal como vertical, pero usted sólo tiene que preocuparse por la filtración vertical, que es la que fundamentalmente tiene lugar  en los estanques.

Excave un hoyo de aproximadamente 30 cm de diámetro hasta alcanzar el horizonte superior menos permeable;

Vierta agua en el hoyo hasta que ésta alcance unos 10 cm de profundidad.

Recubra completamente las paredes del hoyo con arcilla pesada mojada o revístalas con una lámina de material plástico, si dispone de ella, para impermeabilizarlas;

 Al principio el agua se filtrare con bastante rapidez y tendrá que reponerla a medida que desaparece. La filtración disminuirá cuando los poros del suelo se saturen de agua. Entonces podrá medir la permeabilidad del horizonte de suelo en el fondo del hoyo;

Cerciórese de que el agua contenida en el hoyo tiene unos 10 cm de profundidad como antes. Si no es así, añada agua hasta alcanzar esa profundidad;

Introduzca en el agua una vara de medir y anote la profundidad exacta del agua en milímetros (mm);

Compruebe el nivel del agua en el hoyo cada hora, durante varias horas. Anote la tasa de filtración por hora. Si el agua se filtra con demasiada rapidez, añada agua hasta alcanzar  nuovamente el nivel de 10 cm. Mida con sumo cuidado la profundidad del agua;

Cuando las mediciones por hora sean casi iguales, la tasa de permeabilidad es constante y puede dejar de medir; Si hay grandes diferencias en la filtración por hora, continúe añadiendo agua en el hoyo para mantener la profundidad de 10 cm hasta que la tasa de filtración se mantenga casi igual; Nota:un horizonte de suelo con una permeabilidad apta para el

fondo de un estanque también debe tener un espesor de po r lo menos 0,7 a 1 m, a no ser que existan horizontes inferiores con la permeabilidad y el espesor adecuados. Compare ahora sus resultados con los valores siguientes: Tasa de permeabilidad en  mm/h 

Inferior a 2 2-5 5-20

Aptitud del horizonte para fondo de estanque

Infiltración aceptable: suelo apto Infiltración rápida: el suelo es apto SOLO si la infiltración se debe a la estructura del suelo que desaparecerá cuando se llene el estanque Infiltración excesiva: suelo no apto a menos que pueda reducirse la infiltración como se describe infra

Si la tasa de permeabilidad es superior a 5 mm/h , ello puede deberse a que la estructura del suelo se ha desarrollado fuertemente.

En esos casos, trate de reducir la tasa de permeabilidad destruyendo la estructura de la manera siguiente: Pudele el suelo del fondo del hoyo a la mayor profundidad posible;

Repita el anterior ensayo de permeabilidad hasta que pueda medir un valor de filtración casi constante (véanse las dos páginas anteriores)..

Si esta nueva tasa de permeabilidad no sobrepasa los 4 mm/h. puede considerar que este horizonte de suelo es apto para el fondo del estanque. Sin embargo, será preciso pudelar el fondo del estanque antes de llenarlo de agua; Si esta nueva tasa de permeabilidad sobrepasa los 4 mm/h, ello puede deberse a la presencia de un horizonte de suelo permeable debajo del horizonte en que ha realizado el ensayo. Con frecuencia se encuentran estas capas permeables entre capas de suelo que son semipermeables o incluso impermeables. Compruébelo con el ensayo siguiente... Excave un nuevo hoyo de 30 cm de diámetro desde la capa superior menos permeable (A) hasta la próxima capa menos permeable (B); Repita el ensayo de permeabilidad hasta obtener un valor de filtración casi constante Si esa tasa de permeabilidad no sobrepasa los 3 m m/h, puede considerar este horizonte de suelo apto para el fondo del estanque. No obstante, recuerde que una permeabilidad tan lenta debe encontrarse en una capa de no menos de 0,7 a 1 m de espesor para asegurar que la filtración a través del fondo sea limitada. Nota: al construir el estanque, no es necesario que elimine una capa permeable poco profunda si existe una capa más profunda de

suelo impermeable que sirva para contener el agua. Ahora bien, los diques del estanque deben construirse hasta la capa impermeable más profunda para formar una cuenca cerrada y evitar la filtración horizontal ( véase la Sección 9.0). 9.6 Determinación de los coeficientes de permeabilidad

Para obtener una medición más exacta de la permeabilidad del suelo, puede realizar el siguiente ensayo de campo que le dará un valor para el coeficiente de permeabilidad: Utilizando una barrena de sondeo, perfore en el suelo un hoyo de aproximadamente 1 m de profundidad (A), en el lugar  donde desea determinar el coeficiente de permeabiiidad;

Llene el hoyo de agua hasta el borde (B/C);

Durante por lo menos 20 minutos (B/C), vuelva a llenar el hoyo hasta el borde cada cinco minutos para asegurarse de que el suelo está completamente saturado;  Añada agua basta el borde del hoyo y empiece a medir la velocidad a que baja la superficie del agua, utilizando un reloj para medir el tiempo y una regla graduada en centímetros para medir la dístancia (P) entre la superficie del agua y el borde del hoyo (D). Deje de medir cuando la velocidad sea casi constante; Ejemplo La velocidad se hace constante

Mida exactamente la profundidad total del hoyo (H) y su diámetro (D). Exprese todas las mediciones en metros (m): H = 1,15m y D=12cm o 0,12 m

Para cada una de las dos mediciones anteriores consecutivas de tiempo/distancia, calcule el coeficiente de permeabilidad K utilizando la fórmula siguiente: K= (D÷2) x In (h 1÷ h2) / 2 (t 2- t 1) Donde (D ÷ 2) es el radio del hoyo o la mitad de su diámetro en metros; In se refiere al logaritmo natural; h 1 y h 2  son las dos profundidades consecutivas del agua en metros, h 1 al inicio y h 2  al final del intervalo de tiempo;  (t 2  - t 1 ) expresa el intervalo de tiempo entre dos mediciones consecutivas, en segundos. Note:

los valores de h se pueden calcular fácilmente como las diferencias entre la profundidad total del hoyo (H) y los valores de P sucesivos. Para obtener K en m/s cuide de expresar todas las mediciones en metros y segundos.  Ahora compare los valores de K (en m/s) con el Cuadro 16. Ejemplo Si (D ÷ 2) = 0.12 m ÷ 2 = 0.06 m y H = 1.15 m, los cálculos de los diferentes valores de K se hacen progresivamente de acuerdo con la  fórmula (véase el Cuadro 18   ). Nota:para obtener el logaritmo natural de -6

Recuerde también que10

(h1 ÷ h2), tendráque utilizar una tabla de logaritmos o una calculadora de bolsillo. = 0.000001 y 6.8 x 10 -6 = 0.000006.

Nota: recuerde que el exponente negativo de 10 refleja el lugar decimal que hay que darle al multiplicando:

K=2X 10-3 =0,002 m/s K = 5 X 10-7 = 0,0000005 m/s Si desea comparar el valor de K (m/s) con las tasas de permeabilidad (cm/día) multiplique K por 8 640 000 or 864 x 10 4 K = 1 x 10

-5

m/s = 86.4 cm/dia

CUADRO 18 Pasos sucesivos para el cálculo de los coeficientes de permeabilidad sobre la base de mediciones de campo

(para la perforación de ensayo con H = 1.15 m y D = 0.12 m)

la fórmula para calcular el coeficiente de permeabilidad es K = [(D ÷ 2) x In (h1 ÷ h2)] / 2 (t2 - t1) or A ÷ B (véase la Sección 9.6). NOTA: