¿Qué es el gradiente hidráulico?
El gradiente hidráulico (\(i\)) indica con qué rapidez varía la carga hidráulica a lo largo del recorrido que sigue el agua. Es una magnitud fundamental en la hidrología de aguas subterráneas y en el análisis de filtraciones, y se define como la variación de la carga hidráulica (pérdida de carga) dividida entre la distancia en la que se produce ese cambio. Al tratarse de un cociente entre dos longitudes, el gradiente hidráulico es adimensional.
Cómo usar esta calculadora
Introduce la pérdida de carga dh (la diferencia de carga hidráulica entre dos puntos, en metros) y la longitud del recorrido del flujo L (la distancia entre ambos puntos siguiendo la dirección del flujo, en metros). La calculadora devuelve el gradiente hidráulico como cociente adimensional y también en forma de porcentaje. Procura usar la misma unidad de longitud en ambos campos; si empleas pies para los dos, el gradiente no cambia, ya que las unidades se cancelan.
La fórmula explicada
La relación es $$i = \frac{\text{Pérdida de carga (m)}}{\text{Longitud de la trayectoria de flujo (m)}}$$ Una pérdida de carga grande en una distancia corta produce un gradiente pronunciado y un flujo más rápido, mientras que esa misma pérdida de carga repartida en una distancia larga da lugar a un gradiente suave. Combinado con la ley de Darcy (\(q = K \cdot i\)), el gradiente impulsa el cálculo del caudal de agua subterránea a través de un suelo o acuífero de conductividad hidráulica \(K\).
Ejemplo resuelto
Supongamos que dos pozos de observación están separados 100 m y que el nivel freático desciende 5 m entre ellos. Entonces $$i = \frac{5}{100} = 0{,}05$$ es decir, un 5 %. Esto significa que la carga disminuye 0,05 m por cada metro recorrido en la dirección del flujo.
Preguntas frecuentes
¿El gradiente hidráulico siempre es menor que 1? No necesariamente. En terrenos muy inclinados o muy alterados el gradiente puede superar el valor de 1, aunque en los acuíferos regionales suele ser mucho menor.
¿Qué unidades debo usar? Cualquier unidad de longitud, siempre que sea la misma para dh y para L. El resultado es adimensional porque las unidades se cancelan.
¿Por qué es importante? El gradiente determina la dirección y la velocidad del flujo subterráneo y resulta esencial en los cálculos de filtración, transporte de contaminantes y agotamiento (drenaje) de acuíferos.
