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 aguay el aire y es una de las cualidades más importantes que han deconsiderarse para la piscicultura. Un estanque construido en sueloimpermeable perderá poca agua por filtración.

Mientras más permeable sea el suelo, mayor sera la filtración.Algunos suelos son tan permeables y la filtración tan intensa que paraconstruir en ellos cualquier tipo de estanque es preciso aplicartécnicas de construcción especiales. En un volumen de estácolección que aparecerá próximamente se ofrecerá informaciónsobre dichas técnicas.

9. PERMEABILIDAD DEL SUELO ftp://ftp.fao.org/fi/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s09.htm

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Por lo general, los suelos se componen de capas y, a menudo, lacalidad del suelo varía considerablemente de una capa a otra. Antesde construir un estanque, es importante determinar la posiciónrelativa de las capas permeables e impermeables. Al planificar eldiseño de un estanque se debe evitar la presencia de una capapermeable en el fondo para impedir una pérdida de agua excesivahacia el subsuelo a causa 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 quecomprobarse, repetimos, teniendo presente ese aspecto.

9.1 ¿Qué factores afectan a la permeabilidad del suelo?

Muchos factores afectan a la permeabilidad del suelo. En ocasiones, se trata de factores en extremo localizados, como fisuras y cárcavas, y esdifícil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un estudio serio de los perfiles de suelo proporciona unaindispensable comprobación de dichas mediciones. Las observaciones sobre la textura del suelo, su estructura, consistencia, color y manchasde 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 yquímicas 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 latasa de percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el número de los poros guardan estrecha relación con la textura y laestructura del suelo y también influyen en su permeabilidad.

Variación de la permeabilidad según la textura del suelo


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

Suelo Textura PermeabilidadSuelos

arcillosos FinaDe muy lenta

amuy rápida

Sueloslimosos

Moderadamente finaModeradamente gruesa

Suelosarenosos Gruesa

EjemploPermeabilidad media para diferentes texturas de suelo en cm/hora

Arenosos 5.0Franco arenosos 2.5

Franco 1.3Franco arcillosos 0.8Arcilloso 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 Permeabilidad1

Laminar - Gran traslapoDe

muy lentaa

muy rápida

- Ligero traslapoEn bloquePrismáticaGranular

1 Puede variar de acuerdo 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 lapudelación de los campos de arroz, y en la ingeniería civil mediante la compactación * por medios mecánicos de las presas de tierra. Sepueden 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 Ejemplo


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del flujo de agua a través de éste durante un período determinado.Generalmente se expresa o bien como una tasa de permeabilidad encentímetros por hora (cm/h), milimetros por hora (mm/h), ocentímetros por día (cm/d), o bien como un coeficiente depermeabilidad en metros por segundo (m/s) o en centímetros porsegundo (cm/s).

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

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 aptitudde un horizonte de suelo específico:

Se pueden construir diques sin núcleo de arcilla impermeable en suelos cuyo coeficiente de permeabilidad sea inferior aK = 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 tornarmedídas correctivas para reducir la permeabilidad del suelo cuando existen valores más altos, en partícular cuando alcanzan los 10 cm/d o más.


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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 sometea condiciones determinadas, tales como saturación de agua y una carga de agua constante. El resultado lo recibirá en forma de tasa depermeabilidad (véase el Cuadro 15) o de coeficiente de permeabilidad (véase el Cuadro 16).

CUADRO 15Clases de permeabilidad de los suelos para la agricultura y su

conservación

Clases de permeabilidadde los suelos

Índice de permeabilidad1

cm/hora cm/diaMuy lenta Lenta menor de 0.13 menor de 3Lenta 0.13 - 0.3 3 - 12Moderadamente lenta 0.5 - 2.0 12 - 48Moderada 2.0 - 6.3 48 - 151Moderadamente rápida 6.3 - 12.7 151 - 305rápida 12.7 - 25 305 - 600Muy rápida mayor de 25 mayor de 600

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

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

Clasesde permeabilidad de los

sue/os

Coeficiente depermeabilidad (K en m/s)

Límite inferior Límitesuperior

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 lapermeabilidad del suelo es la estructura, su tipo, grado y características de agregación, tales como la relación entre la longitud de los ejeshorizontal 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


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ayudar a estimar la permeabilidad cuando se les considera conjuntamente con las características estructurales. Para evaluar visualmente lapermeabilidad 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 característicasestructurales 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 17AIndicadores visuales de permeabilidad: características estructurales del suelo


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


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Ensayo sencillo de campo para estimar la permeabilidad del suelo

Excave un hoyo hasta la altura de la cintura; En las primeras horas de la mañana llénelo de agua hasta el borde;


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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 tablaso ramas frondosas;


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Si a la mañana siguiente la mayor parte del agua permanece en elhoyo, la permeabilidad del suelo es apta para construir un estanquepiscícola en ese lugar;

Repita este ensayo en diferentes lugares las veces que seanecesario 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 perfilesdel suelo;

Nota: para estimar la permeabilidad, también puede utilizar el métodovisual (véanse Cuadros 17A y17B).

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

Marque con un lápiz de color en sus dibujos los horizontes del sueloque parezcan tener la permeabilidad más lenta;

Nota: el agua se filtra en el suelo tanto en sentido horizontal comovertical, pero usted sólo tiene que preocuparse por la filtraciónvertical, que es la que fundamentalmente tiene lugar en los estanques.

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

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


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

Al principio el agua se filtrare con bastante rapidez y tendrá que reponerla a medida que desaparece. La filtración disminuirá cuando los poros delsuelo 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 deprofundidad como antes. Si no es así, añada agua hasta alcanzaresa profundidad;

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


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

Cuando las mediciones por hora sean casi iguales, la tasa depermeabilidad es constante y puede dejar de medir;Si hay grandes diferencias en la filtración por hora, continúeañadiendo agua en el hoyo para mantener la profundidad de 10 cmhasta que la tasa de filtración se mantenga casi igual;

Nota:un horizonte de suelo con una permeabilidad apta para el fondode un estanque también debe tener un espesor de por lo menos 0,7 a1 m, a no ser que existan horizontes inferiores con la permeabilidad yel espesor adecuados.

Compare ahora sus resultados con los valores siguientes:

Tasa de permeabilidad enmm/h Aptitud del horizonte para fondo de estanque

Inferior a 2 Infiltración aceptable: suelo apto

2-5 Infiltración rápida: el suelo es apto SOLO si la infiltración se debe a la estructura del suelo quedesaparecerá cuando se llene el estanque


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5-20 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 esoscasos, 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 medirun valor de filtración casi constante (véanse las dos páginasanteriores)..

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. Sinembargo, 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 delhorizonte en que ha realizado el ensayo. Con frecuencia se encuentran estas capas permeables entre capas de suelo que son semipermeables oincluso impermeables.

Compruébelo con el ensayo siguiente...

Excave un nuevo hoyo de 30 cm de diámetrodesde la capa superior menos permeable (A) hastala próxima capa menos permeable (B);Repita el ensayo de permeabilidad hasta obtenerun valor de filtración casi constanteSi esa tasa de permeabilidad no sobrepasa los 3 mm/h, puede considerar este horizonte de sueloapto para el fondo del estanque. No obstante,recuerde que una permeabilidad tan lenta debeencontrarse en una capa de no menos de 0,7 a 1 mde espesor para asegurar que la filtración a travésdel fondo sea limitada.


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Nota: al construir el estanque, no es necesario que elimine una capa permeable poco profunda si existe una capa más profunda de sueloimpermeable que sirva para contener el agua. Ahora bien, los diques del estanque deben construirse hasta la capa impermeable más profundapara 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 elcoeficiente de permeabilidad:

Utilizando una barrena de sondeo, perfore en el suelo un hoyo deaproximadamente 1 m de profundidad (A), en el lugar donde deseadeterminar el coeficiente de permeabiiidad;

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


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Durante por lo menos 20 minutos (B/C), vuelva a llenar el hoyo hastael borde cada cinco minutos para asegurarse de que el suelo estácompletamente saturado;

Añada agua basta el borde del hoyo y empiece a medir la velocidada que baja la superficie del agua, utilizando un reloj para medir eltiempo y una regla graduada en centímetros para medir la dístancia(P) entre la superficie del agua y el borde del hoyo (D). Deje demedir cuando la velocidad sea casi constante;

EjemploLa 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 fórmulasiguiente:

K= (D÷2) x In (h1÷ h2) / 2 (t2- t1)

Donde (D ÷ 2) es el radio del hoyo o la mitad de su diámetro en metros;In se refiere al logaritmo natural;h1 y h2 son las dos profundidades consecutivas del agua en metros, h1 al inicio y h2 al final del intervalo de tiempo;


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(t2 - t1 ) 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 (h1 ÷ h2), tendráque utilizar una tabla de logaritmos o una calculadora de bolsillo.Recuerde también que10 - 6 = 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/sK = 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 104

K = 1 x 10-5 m/s = 86.4 cm/dia

CUADRO 18Pasos 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)


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NOTA: 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).


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