Calculadora de Coeficiente de Permeabilidad por Carga Constante — Online y Gratis
El ensayo de permeámetro de carga constante mide directamente qué tan fácil o difícil es para el agua atravesar una muestra de suelo, un dato fundamental en el diseño de drenajes, filtros y análisis de infiltración.
Esta calculadora obtiene el coeficiente de permeabilidad k a partir de los datos típicos de un ensayo de carga constante en laboratorio: el volumen de agua recolectado, las dimensiones de la muestra, la carga hidráulica aplicada y el tiempo del ensayo.
Este ensayo es el más adecuado para suelos granulares (arenas y gravas), que tienen permeabilidades relativamente altas y fáciles de medir en un tiempo razonable de laboratorio.
Coeficiente de permeabilidad (ley de Darcy): k = Q·L / (A·h·t)
¿Qué es Permeabilidad por Carga Constante?
La ley de Darcy establece que el caudal que atraviesa un suelo es proporcional al gradiente hidráulico (la carga aplicada dividida entre la longitud recorrida) y al área disponible para el flujo, con el coeficiente de permeabilidad k como la constante de proporcionalidad propia de cada suelo.
En el ensayo de carga constante, esa carga hidráulica se mantiene fija durante todo el ensayo mediante un sistema de rebose, así que basta con medir cuánta agua atraviesa la muestra en un tiempo conocido para despejar k directamente. ¿Por qué este método funciona mejor en suelos granulares que en arcillas? Porque las arcillas tienen permeabilidades tan bajas que el volumen de agua que las atraviesa en un tiempo razonable es casi imposible de medir con precisión; para esos suelos se usa en cambio el ensayo de carga variable, que mide el descenso de una columna de agua en vez de un volumen acumulado.
El coeficiente de permeabilidad varía enormemente entre tipos de suelo: desde cerca de 1 cm/s en gravas limpias hasta valores miles de veces menores en arcillas.
Fórmulas utilizadas
Donde Q es el volumen total de agua recolectado durante el ensayo (cm3), L es la longitud de la muestra en la dirección del flujo (cm), A es el área transversal de la muestra (cm2), h es la carga hidráulica constante aplicada durante el ensayo (cm) y t es la duración total del ensayo (s). El resultado k es el coeficiente de permeabilidad, en cm/s, la unidad estándar en geotecnia para este parámetro.
Ejemplo resuelto paso a paso
Para un ensayo con Q = 250 cm3 recolectados, muestra de L = 15 cm y A = 78.5 cm2, carga h = 45 cm y duración t = 300 s:
k = (250 × 15) / (78.5 × 45 × 300) ≈ 3.54×10-3 cm/s
Un valor típico de una arena media a fina.
¿Cuándo usar esta calculadora?
Se usa para caracterizar la permeabilidad de suelos granulares en laboratorio, un dato indispensable para el diseño de sistemas de drenaje, filtros de protección en presas y terraplenes, y análisis de infiltración de pozos y zanjas de infiltración. También sirve para clasificar de forma aproximada un suelo según su permeabilidad, comparando el resultado contra rangos típicos publicados para cada tipo de suelo. ¿Tu muestra es una arcilla o un suelo muy fino? Este método de carga constante no es apropiado para permeabilidades tan bajas; usa en su lugar el ensayo de carga variable, más sensible para esos casos.
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