9. PERMEABILIDAD DEL SUELO

9.0 ¿Por qué es importante determinar la permeabilidad del suelo?

Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitirel agua y el aire y es una de las cualidades más importantesque han de considerarse para la piscicultura. Un estanqueconstruido en suelo impermeable perderá poca agua porfiltración.

Mientras más permeable sea el suelo, mayor sera la filtración.Algunos suelos son tan permeables y la filtración tan intensaque para construir en ellos cualquier tipo de estanque espreciso aplicar técnicas de construcción especiales. En unvolumen de está colección que aparecerá próximamente seofrecerá información sobre dichas técnicas.

Por lo general, los suelos se componen de capas y, a menudo,la calidad del suelo varía considerablemente de una capa aotra. Antes de construir un estanque, es importante determinarla posición relativa de las capas permeables e impermeables.Al planificar el diseño de un estanque se debe evitar lapresencia de una capa permeable en el fondo para impedir unapérdida de agua excesiva hacia el subsuelo a causa de lafiltración.

Los diques del estanque se deben construir con un tipo de suelo que garantice una buena retención del agua. La calidad del suelotendrá que comprobarse, 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 ycárcavas, y es difícil hallar valores representativos de la permeabilidad a partir de mediciones reales. Un estudio serio de losperfiles de suelo proporciona una indispensable comprobación de dichas mediciones. Las observaciones sobre la textura del suelo,su estructura, consistencia, color y manchas de color, la disposición por capas, los poros visibles y la profundidad de las capasimpermeables como la roca madre y la capa de arcilla*, constituyen la base para decidir si es probable que las mediciones de lapermeabilidad sean representativas.

Nota: ya sabe usted que el suelo está constituido por varios horizontes, y que, generalmente, cada uno de ellos tiene propiedades

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fisicas y químicas diferentes. Para determinar la permeabilidad del suelo en su totalidad, se debe estudiar cada horizonte porseparado.

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 dentrodel suelo) y a la tasa de percolación (movimiento del agua a través del suelo). El tamaño y el número de los poros guardanestrecha relación con la textura y la estructura del suelo y también influyen en su permeabilidad.

Variación de la permeabilidad según la textura del suelo

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 deregadío mediante la pudelación de los campos de arroz, y en la ingeniería civil mediante la compactación * por mediosmecánicos de las presas de tierra. Se pueden aplicar prácticas similares en los estanques piscícolas con miras a reducir lafiltración de agua.

9.3 Clases de permeabilidad del suelo

La permeabilidad del suelo suele medirse en función de lavelocidad del flujo de agua a través de éste durante un períododeterminado. Generalmente se expresa o bien como una tasade permeabilidad en centímetros por hora (cm/h), milimetrospor hora (mm/h), o centímetros por día (cm/d), o bien como uncoeficiente de permeabilidad en metros por segundo (m/s) o encentímetros por segundo (cm/s).

Ejemplo

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Para fines agrícolas y de conservación, las clases de permeabilidad del suelo se basan en las tasas de permeabilidad, y para laingeniería 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 paradeterminar la aptitud de 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 espreciso tornar medídas correctivas para reducir la permeabilidad del suelo cuando existen valores más altos, en partícular cuandoalcanzan los 10 cm/d o más.

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 desuelo y se somete a condiciones determinadas, tales como saturación de agua y una carga de agua constante. El resultado lorecibirá en forma de tasa de permeabilidad (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 de1,27 cm.

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

civil

Clasesde permeabilidad de los

sue/os

Coeficiente depermeabilidad (K en m/s)

Límiteinferior

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

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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 característicasdel suelo, que, según han demostrado los edafólogos, guardan estrecha relación con las clases de permeabilidad. El factor másimportante para evaluar la permeabilidad del suelo es la estructura, su tipo, grado y características de agregación, tales como larelación entre la longitud de los ejes horizontal 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 suelotambién pueden ayudar a estimar la permeabilidad cuando se les considera conjuntamente con las características estructurales.Para evaluar visualmente la permeabilidad 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 lascaracterísticas estructurales 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

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 elborde;

Por la noche, parte del agua se habrá filtrado en el suelo;

Vuelva a llenar el hoyo de agua basta el borde y cúbralo contablas o ramas frondosas;

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Si a la mañana siguiente la mayor parte del agua permaneceen el hoyo, la permeabilidad del suelo es apta para construirun estanque piscícola 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 losperfiles del suelo;

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

Basándose en la textura y la estructura, determine loshorizontes del suelo que parezcan tener la permeabilidadmás lenta;

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

Nota: el agua se filtra en el suelo tanto en sentido horizontalcomo vertical, pero usted sólo tiene que preocuparse por lafiltración vertical, que es la que fundamentalmente tiene lugaren los estanques.

Excave un hoyo de aproximadamente 30 cm de diámetrohasta alcanzar el horizonte superior menos permeable;

Recubra completamente las paredes del hoyo con arcillapesada mojada o revístalas con una lámina de materialplástico, si dispone de ella, para impermeabilizarlas;

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

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Al principio el agua se filtrare con bastante rapidez y tendrá que reponerla a medida que desaparece. La filtración disminuirá cuando losporos del suelo 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 10cm de profundidad como antes. Si no es así, añada aguahasta alcanzar esa profundidad;

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

Compruebe el nivel del agua en el hoyo cada hora, durantevarias horas. Anote la tasa de filtración por hora. Si el aguase filtra con demasiada rapidez, añada agua hasta alcanzarnuovamente el nivel de 10 cm. Mida con sumo cuidado laprofundidad 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 de10 cm hasta que la tasa de filtración se mantenga casi igual;

Nota:un horizonte de suelo con una permeabilidad apta para elfondo de un estanque también debe tener un espesor de por lomenos 0,7 a 1 m, a no ser que existan horizontes inferiorescon la permeabilidad y el 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

5-20 Infiltración excesiva: suelo no apto a menos que pueda reducirse la infiltración como se describeinfra

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 esos casos, trate de reducir la tasa de permeabilidad destruyendo la estructura de la manera siguiente:

Pudele el suelo del fondo del hoyo a la mayor profundidadposible;

Repita el anterior ensayo de permeabilidad hasta que puedamedir un valor de filtración casi constante (véanse las dospáginas anteriores)..

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Si esta nueva tasa de permeabilidad no sobrepasa los 4 mm/h. puede considerar que este horizonte de suelo es apto para el fondo delestanque. Sin embargo, 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 permeabledebajo del horizonte en que ha realizado el ensayo. Con frecuencia se encuentran estas capas permeables entre capas de suelo queson semipermeables o incluso impermeables.

Compruébelo con el ensayo siguiente...

Excave un nuevo hoyo de 30 cm dediámetro desde la capa superior menospermeable (A) hasta la próxima capa menospermeable (B);Repita el ensayo de permeabilidad hastaobtener un valor de filtración casi constanteSi esa tasa de permeabilidad no sobrepasalos 3 m m/h, puede considerar estehorizonte de suelo apto para el fondo delestanque. No obstante, recuerde que unapermeabilidad tan lenta debe encontrarse enuna capa de no menos de 0,7 a 1 m deespesor para asegurar que la filtración através del fondo sea limitada.

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

Utilizando una barrena de sondeo, perfore en el suelo un hoyode aproximadamente 1 m de profundidad (A), en el lugardonde desea determinar 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 elhoyo hasta el borde cada cinco minutos para asegurarse deque el suelo está completamente saturado;

Añada agua basta el borde del hoyo y empiece a medir lavelocidad a que baja la superficie del agua, utilizando un relojpara medir el tiempo y una regla graduada en centímetrospara medir la dístancia (P) entre la superficie del agua y elborde del hoyo (D). Deje de medir cuando la velocidad seacasi 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 utilizandola fórmula siguiente:

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;(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 Psucesivos. 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 lafórmula (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

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(para la perforación de ensayo con H = 1.15 m y D = 0.12 m)

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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