Este documento describe varios métodos para determinar el coeficiente de permeabilidad de los suelos, incluyendo métodos de laboratorio, métodos in situ y métodos empíricos. Los métodos de laboratorio incluyen el permeámetro de carga constante y el permeámetro de carga variable. Los métodos in situ incluyen el ensayo de Lefranc, el ensayo de Lugeon, el método de pozos de bombeo y el método del piezómetro. También se describen varias fórmulas empíricas como la fórmula de Allen Haz

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Tabla de contenido
1. Introducción.......................................................................................................... 2
2. Objetivos............................................................................................................... 2
2.1 Objetivo General................................................................................................... 2
2.2 Objetivo específico............................................................................................... 2
3. Marco teórico........................................................................................................ 3
4. Determinación del coeficiente de permeabilidad ................................................. 4
4.1 Método de Laboratorio......................................................................................... 4
4.1.1 Permeámetro de carga constante (Suelos de textura gruesa)..................... 4
4.1.2 Permeámetro de carga variable (Suelos de textura fina)............................ 5
4.2 Método en campo (in situ).................................................................................... 6
4.2.1 Ensayo de Lefranc ....................................................................................... 6
4.2.1.1 Nivel de carga constante........................................................................... 6
4.2.1.2 Nivel de carga variable............................................................................. 6
4.2.2 Ensayo de Lugeon........................................................................................ 7
4.2.3 Ensayo en campo por el método pozos de bombeo ..................................... 8
4.2.4 Ensayo en campo por el método de permeabilidad equivalente ................. 9
4.2.5 Método del piezómetro .............................................................................. 10
4.3 Métodos Empíricos............................................................................................. 11
4.3.1 Fórmula de Allen Hazen............................................................................ 11
4.3.2 Fórmula de Schlichter ............................................................................... 11
4.3.3 Fórmula de Terzaghi ................................................................................. 11
4.3.4 Formula de Kenny ,Lau y ofoegbu ............................................................ 12
5. Conclusiones....................................................................................................... 12
6. Bibliografía......................................................................................................... 12

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1. Introducción
En el estudio de la mecánica de suelos un material es considerado permeable si
contiene poros interconectados, grietas u otras salidas a través de las cuales el agua
pueda fluir.
Para un proyecto que relacione cimentación y el tipo de suelo, se debe saber cuánta
agua fluye a través de dicho suelo en un tiempo unitario, este conocimiento se requiere
para determinar la cantidad de infiltración que habrá en las estructuras hidráulicas,
presas de tierra, etc.
Para ser este estudio necesitamos la constante de permeabilidad o también llamado
conductividad hidráulica que abordaremos más adelante y que clasificaremos de la
siguiente manera: M.de Laboratorio, M. in situ y M. Empíricos.
2. Objetivos
2.1 Objetivo General
 Establecer los métodos para determinar la permeabilidad
2.2 Objetivo específico
 Métodos de laboratorio
1.Permeámetro de carga constante
2.Permeámetro de carga variable
 Métodos en campo (in situ)
1. Ensayo de Lefranc
2. Ensayo de Lugeon
3. Ensayo en campo por el método pozos de bombeo
4. Ensayo en campo por el método de permeabilidad equivalente
5. Método de piezómetro
 Métodos empíricos
1. Fórmula de Allen Hazen
2. Fórmula de Shlichter
3. Fórmula de Terzaghi
4. Fórmula de Kenny,Lau y Ofoegbu

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3. Marco teórico
Permeabilidad
La permeabilidad es la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo
atraviese sin alterar su estructura interna.
La velocidad con la que el fluido atraviesa el material depende de tres factores básicos:
 La porosidad del material
 La densidad del fluido considerado afectado por su temperatura.
 La presión a la que está sometido el fluido
Ley de Darcy
𝑄 = 𝑘𝐴
Δℎ
Δ𝑙
Donde:
A-Es el área transversal a la dirección del flujo
k- Es el coeficiente de permeabilidad o también llamado conductividad hidráulica
Δℎ
Δ𝑙
–Es conocido como el gradiente hidráulico
Aquí mostraremos algunos valores referenciales de los coeficientes de
permeabilidad según el tipo de suelo en la siguiente tabla.

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En base a que cada tipo de suelo es diferente y para proyectos se necesita un valor
aproximado del coeficiente de permeabilidad del tipo de suelo en estudio o de
similares características, por eso determinaremos los coeficientes de permeabilidad
en base a diferentes autores como lo mostraremos a continuación.
4. Determinación del coeficiente de permeabilidad
La determinación del coeficiente de permeabilidad se puede realizar mediante tres
tipos de ensayo:
 Método de laboratorio
 Método en campo (in situ)
 Métodos empíricos
4.1 Método de Laboratorio
4.1.1 Permeámetro de carga constante (Suelos de textura gruesa)
Un arreglo típico de la prueba de permeabilidad bajo carga constante se muestra en
la FIGURA 1.0 .En este tipo de arreglo de laboratorio, el suministro de agua se ajusta
de tal manera que la diferencia de carga entre la entrada y salida permanece
constante durante el periodo de prueba .Después que se a establecido una tasa
constante del flujo, el agua es recolectada en una probeta graduada durante cierto
tiempo.
El volumen total de agua Q recolectada se expresa como:
𝑄 = 𝐴(𝑘𝑖)𝑡
FIGURA 1.0 Prueba de permeabilidad bajo carga constante
𝑘 =
𝑄𝐿
𝐴ℎ𝑡
A – Es la sección transversal de la muestra de suelo
t – Duración de la recolección de agua

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4.1.2 Permeámetro de carga variable (Suelos de textura fina)
Un arreglo típico de la prueba de permeabilidad bajo carga variable se muestra en
la FIGURA 2.0 .El agua de una bureta fluye a través del suelo. La diferencia inicial
de carga h1 , en tiempo t=0 es registrada y se permite que el agua fluya a través de
la muestra de suelo de manera que la diferencia final de carga en el tiempo t=t2 sea
h2 .
La tasa de flujo q del agua ,a través de la muestra en cualquier tiempo t se expresa
por:
𝑞 = 𝑘
ℎ
𝐿
𝐴 = −𝑎
𝑑ℎ
𝑑𝑡
Donde:
a – Es el área de la transversal de la bureta
A – es el área de la sección trasversal de la muestra de suelo
FIGURA 2.0 Prueba de permeabilidad bajo carga variable
𝑘 =
𝑎𝐿
𝐴𝑡
ln(
ℎ1
ℎ2
)
t – Duración de la recolección de agua

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4.2 Método en campo (in situ)
4.2.1 Ensayo de Lefranc
Aplicable a suelos, permite hallar el coeficiente de permeabilidad en suelos
permeables o semipermeables, de tipo granular, situados por debajo del nivel
freático y en rocas muy fracturadas .Existen dos métodos para realizar el ensayo de
Lefranc a nivel constante y a nivel variable
4.2.1.1 Nivel de carga constante
Para este procedimiento se debe saturar primero el suelo hasta que el aire de los
vacíos sea expulsado y con esto lograr que haya una infiltración más uniforme en
el suelo, todo esto para que se pueda introducir un caudal conocido de manera que
se mantenga un nivel constante dentro de la perforación. Cuando se estabiliza este
proceso, con la medida conocida del caudal introducido, la longitud y el diámetro de
la perforación, es posible calcular la permeabilidad de dicho suelo.
Donde:
K: coef. de permeabilidad
Q: caudal inyectado
hm:altura del agua dentro del sondeo
C: factor forma
4.2.1.2 Nivel de carga variable
En este procedimiento lo que se hace es introducir o extraer un volumen de agua
súbitamente en un sondeo1
y medir tiempo-cambio en la altura, con la medición de
estos descensos en un tiempo determinado, se puede obtener la permeabilidad.
Donde:
K:coef. de permeabilidad
h1,h2 :Altura al principio y al final del
ensayo
t:Tiempo transcurrido
L Longitud de zona filtrante
d:Diametro de la zona filtrante
de: Diámetro de la entubación

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4.2.2 Ensayo de Lugeon
Es un ensayo en campo que se realiza con sondeos, únicamente en rocas consolidadas,
para medir la permeabilidad. Consiste en medir el volumen de agua (V) que se inyecta
durante un tiempo (t), es decir, el caudal Q= V/t en un tramo de sondeo de longitud (L)
a una presión (Ht).
Con este ensayo se busca tener una idea de la permeabilidad en grande, es decir, la
debida a las fisuras de la roca o del material granular cementado en estudio.
Supongamos una perforación invadida hasta una cierta profundidad, a partir de esta se
perforan unos 5 metros y luego se fija un obturador en la parte superior de este tramo
virgen y se inyecta agua a presión con una bomba. Un manómetro colocado en la boca
del pozo, un contador de agua y una válvula de descarga, permiten medir los caudales
inyectados a una presión dada
El ensayo es hecho en cinco estados, en los cuales la presión con la que el agua es
inyectada, varía entre cada uno de ellos. Antes de empezar, se define la presión máxima
que va a ser utilizada, esta no debe exceder la presión de confinamiento esperada de
la profundidad de la perforación; sobre esta presión máxima se trabaja durante el ensayo
para no generar fracturas en la roca a causa de la presión generada por el agua.
Cada estado consiste en bombear cuanta cantidad de agua sea necesaria para
mantener definida y constante la presión de la misma, ésto se hace, generalmente, en
intervalos de 10 minutos. Esta presión es incrementada en cada estado subsecuente,
hasta llegar a la presión máxima ya establecida. Una vez ésta es alcanzada, la presión
del agua debe ser reducida pasando por las mismas presiones de los estados
anteriores.
Los cinco estados son:
Estado 1 Estado 2 Estado 3 Estado 4 Estado 5
Bajo
0.50*PMA
Medio
0.75*PMAX
Máximo
PMAX
Medio
0.75*PMAX
Bajo
0.50*PMA

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Siendo PMAX la presión máxima definida a la cual el agua debe ser inyectada.
Para conocer la permeabilidad en el macizo rocoso, se tiene entonces la ecuación:
Donde:
K: Permeabilidad
Q: Velocidad constante del flujo en la perforación
L: Longitud del tramo ensayado
Ht: Presión de sobrecarga a la profundidad del ensayo
R: radio de la perforación
4.2.3 Ensayo en campo por el método pozos de bombeo
Los ensayos en los pozos de bombeo son utilizados para determinar el nivel de la napa
freática en pozos individuales y la permeabilidad de materiales subterráneas in situ .Para
ello es necesario contar con un pozo de bombeo y uno o más pozos de observación.
La boca de los pozos deben estar niveladas de manera que los niveles piezómetricos
en las mismas puedan señalarse a un mismo plano de referencia la distribución típica
de pozos de muestra en la siguiente imagen:
FIGURA 3.1
En las figuras 4.2 y 4.3 representan esquemas básicos que nos ayudaran a determinar
el valor del coeficiente de permeabilidad para un acuífero libre y un acuífero confinado
respectivamente.
FIGURA 3.2 Acuífero libre

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FIGURA 3.3 Acuífero confinado
Donde
k- coeficiente de permeabilidad
Q- caudal que expulsa la bomba
hi – nivel freático en el pozo
ri – Distancia al pozo de bombeo
4.2.4 Ensayo en campo por el método de permeabilidad equivalente
Los depósitos de suelo transportados consisten generalmente en capas con diferente
permeabilidades .Para determinar el coeficiente de permeabilidad equivalente (keq ) se
obtienen muestras representantitas de cada capa y se ensayan independientemente .
FIGURA 4.1 Suelos estratificados

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El coeficiente de permeabilidad equivalente en sentido horizontal viene dado de la
siguiente manera:
𝑘ℎ(𝑒𝑞) =
1
𝐻
(𝑘 𝐻1. 𝐻1 + 𝑘 𝐻2. 𝐻2 + 𝑘 𝐻3. 𝐻3 + ⋯ 𝑘 𝐻𝑛. 𝐻 𝑛)
El coeficiente de permeabilidad equivalente en sentido verticalEscriba aquí la ecuación.
viene dado de la siguiente manera:
𝑘ℎ(𝑒𝑞) =
𝐻
(
𝐻1
𝑘 𝑣1
) + (
𝐻2
𝑘 𝑣2
) + ⋯ + (
𝐻 𝑛
𝑘 𝑣𝑛
)
4.2.5 Método del piezómetro
El principio de este método se asemeja al del sondeo,excepto en que se inserta un
tubo en el orificio para dejar una pequeña cavidad en el fondo como se muestra en la
FIGURA 5.1
FIGURA 5.1 Método del piezómetro
Procedimiento
 Retirar la capa dura superficial
 Hacer un agujero con un barreno hasta una profundidad por debajo de la tabla
de agua a la cual se desea medir la conductividad hidráulica
 Insertar el piezómetro en el orificio ,de tal manera de dejar una cavidad no
protegida en el fondo del agujero
 Esperar que el agua en el tubo alcance el equilibrio con la napa freática
 Extraer parte del agua en la cavidad por medio de un bailer
 Medir la velocidad de elevación del agua dentro del tubo en forma similar como
el método del agujero del barreno.

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La conductividad hidráulica se calcula con la siguiente formula
𝑘 =
𝜋𝑟2
𝐶(𝑡2 − 𝑡1)
ln(
𝑧(𝑡1)
𝑧(𝑡2)
)
Donde
k- Coeficiente de permeabilidad
r – Radio interior del piezómetro en (cm)
zt1 y zt2 – profundidad del nivel de agua en el tubo por debajo de la napa freática
,respectivamente en los tiempos t1 y t2
(t2-t1) – Intervalo de tiempo requerido
4.3 Métodos Empíricos
4.3.1 Fórmula de Allen Hazen
Para el caso de las arenas sueltas muy uniformes para filtros (coeficiente de
uniformidad<=2) Hazen obtuvo la siguiente ecuación.
Donde :
C – constante que varía de 0.40 – 1.40
D10 – Tamaño efectivo en cm
4.3.2 Fórmula de Schlichter
Introduce a la fórmula de Hazen una corrección por compacidad, en función a la
compacidad 𝜂 mirar TABLA 1.
𝑘 = 771
𝐷10
2
𝐶
[𝑐𝑚/𝑠]
TABLA 1
4.3.3 Fórmula de Terzaghi
Terzagui en su fórmula para el calcula del coeficiente de permeabilidad, introduce una
constante que tiene en cuenta la porosidad y el tipo de suelo como se muestra en la
siguiente ecuación, mirar TABLA 2
[𝑐𝑚/𝑠]
Donde :
n- Porosidad
C0 – Coeficiente que depende del suelo
TABLA 2

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4.3.4 Formula de Kenny ,Lau y ofoegbu
Trabajaron con arenas gruesas y gravas (0.074 a 25.4 mm),bajo condiciones de fujo
laminar
𝑘 = (0.05 𝑎 1.00)𝐷5 [𝑐𝑚/𝑠]
Donde :
D5 - Diámetro correspondiente al 5% que pasa del suelo en estudio.
5..Conclusiones
 Se pudo mostrar los métodos que se realizan en el laboratorio para determinar
el coeficiente de permeabilidad ,teniendo en cuenta que los métodos de
laboratorio tratan de simular las situaciones reales del tipo de suelo y así
determinar los coeficientes de permeabilidad
 También se pudo mostrar los métodos que se realizan en el campo para
determinar la conductividad hidráulica ,los valores que se obtienen son más
verídicos ya que se trabaja en las situaciones reales del suelo
 Sin dejar de lado también se mostró los métodos empíricos que son obtenidos
en base a la Ley de Poiseuille ,y también a tablas granulométricas .Este método
tiene mayor incertidumbre .
6. Bibliografía
Villón, Máximo.(2007),”Drenaje” .Costa Rica :Editorial tecnológica de Costa Rica
Angelone,Silvia(2006),”Permeabilidad de suelos”, Universidad Nacional de Rosario
Propiedad hidráulica de los suelos, Universidad nacional de Huancavelica
Brajan,Das(1999),”Fundamentos de la ingeniería Geotecnia”,Thonson Editores
Babodillo,Juarez(2005),”Mecánica de suelos ”,Limusa Noriega Editores