Marco Teórico 1.1 Concepto De Permeabilidad

CAPITULO 1 MARCO TEÓRICO 1.1 CONCEPTO DE PERMEABILIDAD

Permeabilidad es la velocidad con la que el fluido atraviesa el material del suelo, depende del tipo de material, de la naturaleza y presión del fluido, y de la temperatura.

1.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PERMEABILIDAD

 Las Fuerzas de superficie  Porosidad  Tortuosidad de los vacíos del suelo  Relación de vacíos del suelo  Temperatura del fluido y suelo  Viscosidad del fluido en movimiento  Estructuración del suelo  Humedad del suelo.

1.3 LA PERMEABILIDAD EN EL SUELO

Otro efecto de la textura y de la estructura del suelo es su permeabilidad. Esta propiedad depende principalmente de las características de la porosidad considerando que el agua circula más rápidamente a través de los macroporos que a través de los microporos .

Se comprende así, como la permeabilidad es mayor en los suelos arenosos que en los suelos pesados.

Todos los factores que intervienen en la estructura tienen una influencia directa en la permeabilidad del suelo. La estructura es influenciada, además de otros factores, también por la naturaleza y la cantidad de iones presentes, es decir de los elementos que participan directa o indirectamente en todas las actividades hidrodinámicas, químicas y biológicas del suelo. 5

Evaluation notes were added to the output document. To get rid of these notes, please order your copy of ePrint 5.0 now. 1.3.1 Ley de Darcy (conceptos previos)

La fórmula conocida como fòrmula de Darcy relaciona el volumen de agua que

atraviesa una muestra de suelo, con la característica de permeabilidad del

suelo y el diferencial de presión, antes y después de la muestra.

 Altura piezométrica, potencial o carga hidrostática u h  z   t h = carga hidrostática. z = altura de elevación u = presión

t = presión del líquido u Altura de presión  t  Gradiente hidráulico h h   is lim s s  0 s  Velocidad de flujo Vector cuya componente en una dirección es el caudal que atraviesa la cantidad de superficie perpendicular a la dirección. q v = s v = magnitud del vector q = caudal que atraviesa el tubo s = área de la sección transversal de dicho tubo Henry Darcy demostró experimentalmente, en el año 1856, para el flujo unidireccional del agua la siguiente ley: v = ki

Siendo k una constante de proporcionalidad que recibe el nombre de “coeficiente de permeabilidad”, y que tiene dimensiones de una velocidad.

Evaluation notes were added to the output document. To get rid of these notes, please order your copy of ePrint 5.0 now. La ecuación anterior, extendida a tres dimensiones, toma la forma vectorial:  v  kh

En general, en un líquido newtoniano la ecuación queda: k  v = -   h  t  = coeficiente de viscosidad del fluido

t = peso específico k´= constante de proporcionalidad que se llama permeabilidad física, la unidad de carga de k´ en el sistema c.g.s. es el cm2.

Condiciones hidrodinámicas necesarias para que se cumpla la ecuación: Medio poroso continuo. Aplicación análisis diferencial. Las fuerzas de inercia son despreciables respecto a las fuerzas de viscosidad, como consecuencia el flujo es laminar. Los poros están saturados. Existe proporcionalidad entre el esfuerzo de corte aplicado al fluido y la velocidad de deformación al corte. El sólido poroso es rígido e isótropo.

Evaluation notes were added to the output document. To get rid of these notes, please order your copy of ePrint 5.0 now. 1.3.2 Flujo del agua en el suelo y ecuación de Energía de Bernoulli.

Alturas a una línea arbitraria de referencia.

2 p   1  v 1  EnergiaTot al  Cte . h 1 Z 1  2 g w

2 p 2 v 2    h 2 Z 2 2 g  w

 h  h 1  h 2

2 q Entra  q Sale  Av

v 1  v 2  Cte .

p  p  h    1 2 z 1 z 2  w

Sí h= 0 No puede haber Flujo.

P1 y P2 Presión Atmosférica.

Evaluation notes were added to the output document. To get rid of these notes, please order your copy of ePrint 5.0 now. 1.4 CLASIFICACIÓN DE LA PERMEABILIDAD

Clases Permeabilidad en Plg /hº Lenta 1.- Muy Lenta < de 0.05 2.- Lenta 0.05 – 0.20 Moderada 3.- Moderada Lenta 0.20 a 0.80

4.- Moderada 0.80 a 2.50 5.- Moderada Rápida 2.50 a 5.00 Rápida 6.-Rápida 5.00 a 10.00 7.- Muy Rápida Mas de 10.00

Tabla. 1 Clasificación de la permeabilidad hº Tasas a través de muestras de suelos saturados con ½ Plg. De carga de agua.

1.5 TIPOS Y COPOSICIÓN DEL SUELO.

Según su estructura: Fina o gruesa. Por su estructura: Floculada o agregada o dispersa Por sus características químicas:

 No evolucionados: Suelos brutos, muy próximos a la roca madre y apenas tienen aporte de materia orgánica.  Poco evolucionados: dependen en gran medida de roca madre. Ranker : Más o menos ácidos Rendzma: Sobre una roca madre carbonatada. Estepa: climas continentales y mediterráneo subárido, castaños o rojos  Evolucionados: Se encuentran en todo tipo de humus.

Evaluation notes were added to the output document. To get rid of these notes, please order your copy of ePrint 5.0 now. Cinco clases distintas.

 Muy fina o muy delgada  Fina o delgada  Mediana  Gruesa o espesa  Muy Gruesa o muy espesa.

1.6 MECANICA DE SUELOS Y CIMENTACIONES

Suelos cuyo origen se debe a la descomposición física y/o Química de las rocas inorgánicas.

Orgánicos

 Gravas : (Más de 2 mm de diámetro) Fragmentos de rocas. Desde 7.62 cm (3”) hasta 2.0 mm.

 Arenas: Granos finos ( 2mm a 0.05 mm). Pueden verse con facilidad.

 Limos : Suelos de granos finos con poca ó ninguna plasticidad ( 0.05 mm a 0.0005 mm) se ven sin la ayuda de un microscopio, parecen harina.

 Arcillas: Partículas sólidas de 0.005 mm y cuya masa tiene la propiedad de volverse plástica al mezclarse con agua. Invisibles sin instrumentos y forman una masa viscosa cuando se mojan.

 Caliche.

 Loess: (0.01 mm y 0.05mm)

 Diatomita: Origen marino

Evaluation notes were added to the output document. To get rid of these notes, please order your copy of ePrint 5.0 now.  Gumbo: Arcilloso fino, libre de arena parece cera pegajoso, muy plástico y esponjoso.

 Tepetate.

Los suelos ricos en materia orgánica son menos susceptibles a la compactación.

1.7 CARACTERÍSTICAS HIDRÍCAS DE LOS SUELOS .

 Agua Estructural: Contenida en los minerales del suelo (Hidrodinámica, óxidos hidratados, etc.)

 Agua Hidroscó pica: Agua inmóvil, removida solamente por calentamiento ó sequía prolongada.

 Agua Capilar: Agua contenida en los microporos por fuerza de capilaridad, el agua de los capilares mayores puede percolar pero no puede drenar fuera del perfil.

 Agua Gravitacional: Agua retenida en los macroporos y puede drenar fuera del perfil.

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 Feozem: Suelos con superficie oscura, de consistencia suave rica en materia orgánica y nutrientes.

 Fluvisol: suelos de consistencia suave y de gran permeabilidad.

 Regosol: Poco desarrollados, consta de material suelto semejante a la roca.

 Xerosol: áridos que contienen materia orgánica, la capa superficial es clara, debajo de esta puede haber acumulación de minerales arcillosos y/o sales.

 Litosol: Muy delgados, su espesor < 10 cm, descansa sobre un estrato duro y continuo, tal como roca, tepetate o caliche.

 Cambisol : Suelo de color claro con desarrollo débil, presenta cambios en su consistencia debido a su exposición a la intemperie.

 Luvisol: áridos que contienen materia orgánica la capa superficial es clara, debajo de esta puede haber acumulación de minerales arcillosos y/o sales.

 Solonchack: Una permeabilidad aceptable.

 Vertisol: Suelos muy arcillosos con grietas anchas y profundas cuando estan secos; si se encuentran húmedos son pegajosos, su drenaje es deficiente.

 Yermosol: Suelos semejantes a los xerosoles difieren en el contenido de materia orgánica.

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Feozem: Aconchi, Arivechi, Bacadehuaci, Bacanora, Banamichi, Benito Juárez, Cananea, Cumpas, Fronteras, General Plutarco Elíaz Calles, Granados, Huachinera, Huásabas, Huépac, Naco, Nácori Chico, Nacozari de García, Nogales, Sahuaripa, San Pedro de la Cueva, Santa Cruz, Soyopa, Suaqui Grande, Yécora.

Regosol: Aconchi, Agua Prieta, Alamos, Altar, Arivechi, Arizpe, Atil Bacadehuaci, Bacerac, Bacoachi, Baviácora, Bavispe, Benito Juárez, Caborca, Cajeme, Carbó, La Colorada, Cucurpe, Cumpas, Divisaderos, General Plutarco Elías Calles, Guaymas, Hermosillo, Huachinera, Huépac, Imuris, Magdalena, Mazatán, Moctezuma, Naco, Nácori Chico, Nacozari de García, Navojoa, Nogales, Onavas, Opodepe, Oquitoa, pitiquito, Quiriego, Rayón, Rosario, Sahuaripa, San Felipe de Jesús, San Javier, San Luis Río Colorado, San Miguel de Horcaditas, San Pedro de la Cueva, Santa Ana, Santa Cruz, Saric, Tepache, Trincheras, Ures, Villa Hidalgo, Villa Pesqueira, Yécora.

Xerosol: Aconchi, Agua prieta, Benjamín Hill, Cajeme, La Colorada, Etchojoa, Fronteras, General Plutarco Elías Calles, Hermosillo, Magdalena, Mazatán. Naco, Navojoa, Opodepe, Pitiquito, Quiriego, Rayón, San Luis Río Colorado, San Miguel de Horcasitas, Santa Ana, Trincheras, Ures, Villa Hidalgo, Villa Pesqueira, Yécora.

Luvisol: Arivechi, Benito Juárez, General Plutarco Elías Calles, Huachineras, Sahuaripa, Soyopa, Suaqui Grande, Villa Hidalgo, Villa Pesqueira, Yécora.

Fluvisol: Cajeme.

Litosol: Agua Prieta, Álamos, Altar, Arizpe, Bacadehuaci, Bacanora, Bacerac, Bacoachi, Banámicihi, Bavispe, Benito Juárez, Caborca, Cajeme, Cananea, La Colorada, Cucurpe, Empalme, Fronteras, General Plutarco Elías Calles, Guaymas, Hermosillo, Huachinera, Huásabas, Imuris, Moctezuma, Naco, Nacori Chico, Nacozari de García, Nogales, Opodepe, Pitiquito, Rosario, Sahuaripa, San Javier, San Pedro de la cueva, Trincheras, Yécora. 13

Evaluation notes were added to the output document. To get rid of these notes, please order your copy of ePrint 5.0 now. Cambisol: Álamos, Arivechi, Arizpe, Bacadehuachi, Bacanora, Bacerac, Bacoachi, Banamichi, Baviácora, Cajeme, Cumpas, Divisaderos, Granados, Huásabas, Moctezuma, Nácori Chico, Nacozari de García, Navojoa, Onavas, Quiriego, Rosario, Sahuaripa, San Javier, San Pedro de la Cueva, Soyopa, Suaqui Grande, Tepache, Villa Hidalgo, Villa Pesqueira.

Solonchack: Bácum, Empalme, Etchojoa, Guaymas, Hermosillo, Huatabampo, Puerto Peñasco

Vertisol: Bavispe, Cajeme, Etchojoa, Huatabampo, Onavas, Quiriego, Rosario.

Yermosol: Altar, Atíl, Caborca, Etchojoa, Guaymas, Hermosillo, Huatabampo, Imuris, Magdalena, Navojoa, Opodepe, Oquitoa, Pitiquito, Puerto Peñasco, San Miguel de Horcaditas, Santa Ana, Saric, Trincheras.

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