HIDROLOGIA PERMEABILIDAD LEY DE DARCY.pdf

HIDROLOGIA Permeabilidad La "permeabilidad" o "conductividad hidráulica" de una roca es su capacidad de permitir un flujo de agua a través de si. La permeabilidad depende de los tipos de vacíos y los propiedades específicocs de ellos. (Por ejemplo: los vacíos pueden ser poros o grietas, conectados entre sí o no etcétera.)

La "Ley de DARCY" Basando en sus trabajos sobre la mecánica de flujos, el ingeniero francés HENRY DARCY (1803 - 1858) descubrió que existe una relación entre: • • • •

la cantidad de agua ("Q", unidad: [m/s]) que fluye a través de un superficie el superficie ("A", unidad: [m2]), el gradiente hidráulico ("i", determinado por la distancia "l" recorrido y la diferencia "h" de la altura del nivel freático) y el coeficiente de permeabilidad kf (un coeficiente especifico para cada tipo de roca

(véase dibujo abajo).

Como resumen de sus trabajos se puede expresar la "ley de DARCY" en la forma:

Q = kf x A x i (con i = h/l)

o también: kf = Q/(i x A) (unidad para kf: [m/s])

El kf describe la resistencia hidraulica de una roca transcurrida por el agua y permite determinar su permeabilidad. El valor del kf depende de las propiedades del agua (temperatura, peso específico, viscosidad) y del acuífero (poros, grietas). Por definición la determinación del kf sólo es posible para un régimen de flujo laminar pero no para un régimen de flujo turbulento. Un flujo laminar del agua subterránea se puede esperar en rocas con vacíos de poros, es decir, en sedimentos / rocas no consolidadas y en rocas consolidadas muy porosas, poco cementadas como algunas areniscas o conglomerados. Algunos ejemplos para los rangos del coeficiente de permeabilidad kf (en m/s) para distintos tipos de roca no - consolidada muestra la siguiente tabla:

Grava

10-1 10-2

Arena gruesa

10-3

Arena mediana

10-31 10-4

Arena fina

10-4 -

10-5 Arena limosa

10-5 10-7

Arcilla limosa

10-6 10-9

Arcilla

< 10-9

Debido a su dimensión (m/s) el coeficiente kf expresa físicamente una velocidad. Modificando la ecuación de DARCY se puede definir la "velocidad de filtración" vf: vf = kf x i [m/s] La velocidad de filtración no corresponde a la velocidad real del flujo del agua subterránea porque la velocidad de filtración esta definido como la cantidad de agua que pasa en un cierto intervalo de tiempo por un corte transversal del suelo. Pero en realidad el agua corre en un trayecto curvado por el subterráneo, recorriendo grandes distancias. Para calcular la "velocidad real" del flujo subterráneo vr hay que incluir un parámetro en le ecuación que describe el espacio libre en el suelo que puede aprovechar el agua para correr. Este parámetro es el valor para la porosidad eficaz del suelo nef (también llamado P*):

vr = vf / nef

[m/s]

(con nef = 0,462 + 0,045 ln kf(kf en [m/s]; ecuación según MAROTZ)

El gradiente hidráulico El gradiente hidráulico se determina con la construcción del "triangulo hidráulico. En por lo menos tres sondajes de observación se mide el nivel freático (en metros sobre nivel del mar msnm). Con los datos obtenidos se puede construier un triangulo para determinar el gradiente hidráulico i de un acuífero (es decir, la inclinación del superficie del agua subterránea). El dibujo abajo muestra un ejemplo para el cálculo de i que tiene en este caso un valor de 0,02 (cifra sin dimensión).

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