La calculadora de permeabilidad de Hazen permite estimar el coeficiente de permeabilidad k (cm/s) en arenas limpias a partir del diámetro efectivo D10 obtenido del ensayo de granulometría. Desarrollada por Allen Hazen en 1911 para filtros de arena, esta fórmula empírica sigue siendo una herramienta rápida y útil en la práctica geotécnica chilena, especialmente en estudios preliminares de suelos granulares. Su aplicación es válida para arenas con D10 entre 0.1 y 3 mm y coeficiente de uniformidad Cu menor a 5. La calculadora incorpora factores de corrección por porosidad y temperatura del agua, ajustando el resultado a condiciones reales de terreno.

¿Cuándo se aplica?

En Chile, esta calculadora se utiliza en diversas obras de ingeniería: en edificación, para estimar el caudal de infiltración en excavaciones y drenajes; en minería, para evaluar la permeabilidad de relaves arenosos y diseño de drenes; en infraestructura vial, para calcular el drenaje subterráneo en terraplenes y cortes; y en obras portuarias, para determinar la permeabilidad de suelos de fundación en muelles y rompeolas. También es útil en estudios hidrogeológicos preliminares para acuíferos libres en arenas. Su simplicidad la hace ideal para etapas de anteproyecto o cuando se dispone de datos granulométricos básicos.

Fórmula principal

k = C_H · D₁₀² · (0.7 + 0.03 · T) · (n³ / (1 - n)²)

Variables:

k: coeficiente de permeabilidad (cm/s)
D10: diámetro efectivo de la arena (mm)
C_H: coeficiente empírico de Hazen (adoptar 1.0 para arenas limpias)
T: temperatura del agua (°C)
n: porosidad del suelo (decimal)

Ejemplo numérico

Para una arena limpia con D10 = 0.25 mm, porosidad n = 0.40 y temperatura del agua T = 20°C, se tiene: k = 1.0 × (0.25)² × (0.7 + 0.03×20) × (0.4³/(1-0.4)²) = 1.0 × 0.0625 × 1.3 × (0.064/0.36) = 0.0144 cm/s ≈ 1.44×10⁻² cm/s. Este valor corresponde a una permeabilidad media, típica de arenas finas.

Normativa aplicable

NCh 1508.Of2014 — Estudio de mecánica de suelos
NCh 3171.Of2010 — Determinación de la permeabilidad en suelos
ASTM D2434 — Standard Test Method for Permeability of Granular Soils
DS61 MINVU — Reglamento de construcciones de adobe

Consideraciones para proyectos en Chile

En Chile, la alta sismicidad puede alterar la estructura de los suelos granulares, afectando la permeabilidad in situ. En zonas del norte, los suelos salinos pueden modificar la viscosidad del agua, requiriendo correcciones adicionales. En la zona central, los depósitos de arenas fluviales presentan heterogeneidades que limitan la aplicabilidad de la fórmula de Hazen. Se recomienda calibrar con ensayos de permeabilidad in situ (como Lefranc) para proyectos críticos.

Limitaciones del método

Válida solo para arenas limpias con D10 entre 0.1 y 3 mm y Cu < 5
No aplica a suelos cohesivos, limos o gravas
La fórmula original no considera el efecto de la compactación ni la anisotropía del suelo

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Calculadora de Permeabilidad Hazen: Estima k desde D10 en Arenas | Mecánica de Suelos