UNIVERSIDAD NACIONAL SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA
PRACTICA Nº 6
DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE INFILTRACION DEL AGUA EN EL SUELO INFORMACION DEL ESTUDIANTE APELLIDOS Y NOMBRES: MAURICIO HUAMAN, Mike CODIGO
:
DIA Y HORA DE PRÁCTICA: MIÉRCOLES 4-6pm
AYACUCHO-PERU 2014
DETERMINACION DE LA VELOCIDAD DE INFILTRACION DEL AGUA EN EL SUELO Método del Cilindro Infiltro metro
I.
INTRODUCCION
En la presente practica se explicara las características del cilindro infiltrómetro de doble anillo como herramienta para determinar la cantidad de agua infiltrada en el suelo por un tiempo determinado. La infiltración es el proceso de movimiento de agua en el suelo, por ello es importante para el diseño de un sistema de riego, debido a que varía con el tiempo y espacio.
II.
III.
OBJETIVOS Realizar pruebas de infiltración mediante el método del cilindro infiltrómetro. Obtener los modelos matemáticos, ecuaciones y graficas de la lámina infiltrada, velocidad de infiltración instantánea, velocidad de infiltración básica y tiempo de infiltración. FUNDAMENTOS TEORICOS
Describir los conceptos básicos relacionados a la infiltración en el suelo:
INFILTRACIÒN: La infiltración es el proceso por el cual el agua en la superficie de la tierra entra en el suelo. La tasa de infiltración, en la ciencia del suelo, es una medida de la tasa a la cual el suelo es capaz de absorber la precipitación o la irrigación. Se mide en pulgadas por hora o milímetros por hora. Las disminuciones disminuciones de tasa hacen que el suelo se sature. Si la tasa de precipitación excede la tasa de infiltración, se producirá escorrentía producirá escorrentía a menos que haya alguna alg una barrera física. Está relacionada con la conductividad hidráulica saturada del suelo cercano a la superficie. La tasa de infiltración puede medirse usando un infiltrómetro. PERCOLACIÒN: Es el proceso de filtración del agua a las capas profundas del terreno. Se opone dialécticamente a la escorrentía, como proceso en que el agua discurre superficialmente sin penetrar en el interior del suelo. La percolación está directamente relacionada con la permeabilidad del d el suelo.
Es, en principio, un factor positivo el permitir retener agua que en otro caso se perdería rápidamente por evaporación o escorrentía; sin embargo, a veces arrastra, en los regadíos, elementos nutritivos.
PERMEABILIDAD: Permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el agua y el aire y es una de d e las cualidades más importantes que han de considerarse para la piscicultura. Un estanque construido en suelo impermeable perderá poca agua por filtración. Mientras más permeable sea el suelo, mayor será la filtración. Algunos suelos son tan permeables y la filtración tan intensa que para construir en ellos cualquier tipo de d e estanque es preciso aplicar técnicas de construcción especiales. LAMINA DE INFILTRACION ACUMULADA (ICUM) Es la cantidad de agua expresada en centímetros que se per cola en el suelo durante un tiempo determinado contado desde el momento de d e su aplicación. si graficamos en escala en escala aritmética los diferentes valores de lámina infiltrada en los diferentes espacios de tiempo obtendremos una curva ascendente , una recta en caso que graficamos utilizando escala logarítmica.
VELOCIDAD DE INFILTRACION INSTANTANEA Es la velocidad con que el suelo absorbe el agua en un momento determinado; disminuye con el tiempo hasta alcanzar un valor constante. VELOCIDAD DE INFILTRACION BASICA Es la velocidad de infiltración cuando alcanza un valor constante. Se considera que se ha alcanzado cuando la disminución es de 1% en una hora. Todas se expresan en milímetros por hora o centímetros por hora. VELOCIDAD DE INFILTRACION PROMEDIO: Es la velocidad de infiltración durante un tiempo acumulado; disminuye con el tiempo. FACTORES QUE AFECTAN LA INFILTRACION La velocidad de infiltración depende de muchos factores entre ellos. ello s.
La lamina de riego o de lluvia La temperatura del agua o del suelo La estructura La compactación La textura El contenido de humedad del suelo La estratificación La agregación La actividad microbiana La configuración de la superficie de la parcela
METODOS PARA MEDIR LA INFILTRACION EN EL SUELO Es la velocidad de penetración del agua en el perfil del suelo cuando la superficie del terreno se cubre con una lámina delgada de agua.
MÉTODOS: Pueden ser: Carga constante y Carga variable. Cilindros simples.
Cilindros dobles o infiltró metros de cilindros. Surco Bloqueado. Medio surco bloqueado
MATERIALES.
Cilindros infiltro metros Plancha metálica Regla Graduada Cronometro Comba Nivel de carpintero Plástico Balde. Hoja de registro Cinta adhesiva
METODOS. SELECCIÓN Y DESCRIPCION DEL LUGAR Primero se debe seleccionar el sitio para la instalación de la prueba y debe estar en un lugar libre de fisuras y piedras, materia orgánica etc. El lugar que seleccionamos para la práctica de cilindros infiltrómetros fue en los alrededores del parque agrícola, donde se encontró un suelo removido removid o y en algunas áreas del parque parque se encontró parcelas de cultivo.
EJECUCION DE LA PRUEBA
Primero se debe seleccionar el sitio para la instalación de la prueba y debe estar en un lugar libre de fisuras y piedras , materia orgánica etc. Se procede a marcar el cilindro para introducirlo y para que las medidas siguientes siempre se hagan en el mismo lugar lu gar Luego se instala el cilindro exterior como interior, se introduce el cilindro exterior 10 cm por debajo del suelo y debe estar nivelado. Como también el cilindro interior se debe introducir 15 cm bajo el suelo, estos se hacen con una madera madera y y una comba
Colocar la lámina de plástico dentro del cilindro interior para protección contra el golpe de agua Llenar el cilindro exterior con agua hasta una altura de 10cm mantener a la misma altura durante todo el tiempo de observación Llenar el cilindro interior con agua hasta una altura de 15 cm mantener m antener a la misma altura durante todo el tiempo de observación Quitar el plástico del cilindro interior Hacer la medida inicial rápidamente después de echar agua al cilindro Registrar la medida y el tiempo correspondiente Hacer las medidas siguientes a intervalos periódicos y registrar los datos, estos intervalos se encuentra en la hoja.
INSTALACION DE LOS CILINDROS INFILTROMETROS
Seleccionar el sitio para la instalación asegurando que esté libre de fisuras, piedras, hóyales de animales, animales, materia orgánica. Evitar sitios donde hay mucho pisoteo de animales o maquinaria Asegurar que el suelo escogido sea representativo representativo del área bajo consideraciones o de variabilidad que se requiere medir Colocar el cilindro interior y con mucho cuidado introducirlo al terreno con el tablón y comba. El cilindro debe entrar verticalmente al terreno. Nunca se se tratara de introducir el cilindro pegando primero a un lado y luego al otro La profundidad de entrada al suelo debe ser de por lo menos 15 cm. La buena instalación del cilindro interior es mucho mas critica que el de cilindro exterior. La instalación de este cilindro es más profunda que le del exterior este cilindro es más largo.
FUNCIONAMIENTO:
Llenar el cilindro exterior con agua a una profundidad de por lo menos 5cm. y mantener un nivel durante la prueba. La profundidad de este no es crítica pero siempre debe haber agua en este cilindro durante la prueba. Con el plástico o tela en el fondo él cilindro interior, para protección contra el golpe del agua, se lleva el cilindro a una profundidad de 10 – 12cm. lo más rápido posible. Quitar del cilindro interior el plástico o tela Hacer la medida inicial rápidamente después de echar agua en el cilindro para minimizar el error de infiltración durante el tiempo inicial. El cilindro debe estar marcado para que las medidas siguientes siempre se hagan en el mismo lugar. Registrar la medida y el tiempo correspondiente.
Hacer medidas siguientes a intervalos periódicos y registrar los datos. Los intervalos iniciales pueden ser de 1, 2, 5 a 10 minutos al comenzar la prueba y luego de la primera hora se puede alargar estos intervalos cada 30 – 60 minutos. Se mantiene el nivel de agua de 7 – 12cm. durante la prueba entera. Cuando se agrega agua se asegura que el nivel se registre antes y después de llenar. Por diferencias en niveles se puede calcular el total de agua infiltrada a cualquier tiempo.
REGISTROS
PRUEBA DE INFILTRACIÓN MÉTODO MÉTODO :cilindro infiltrometro infi ltrometro OPERADOR : MIKE, MAURICIO HUAMAN PRUEBA N° : 01 TEXTURA : FRANCO ARCILLOSO LUGAR : CIUDAD UNIVERCITARIA CONT.H° : FECHA : 10/09/2014 OBSERVACION :SUELO REMOVIDO CUADRO N° 01 01 informacion la prueba de i nfiltracion nfil tracion TIEMPO ( mi n) LECTURA ( cm) LAMINA INFILTRADA( cm) VELOCIDAD INFILTRADA( cm/h) parc parcial ial acum acumula ulado do inicial inicial camb cambio io parc parcial ial acum acumula ulado do(la (lac) c) insta instant ntan anea ea prom promedio edio 0 0 12 0 0 0 1 1 14 9 2 2 120 1 2 10 10 1 3 60 2 4 11 11 1 4 30 2 6 12 12 1 5 30 2 8 12.8 8 0.8 5.8 24 2 10 8.8 0.8 6.6 24 5 15 10.7 1.9 8.5 22.8 5 20 12.6 7.5 1.9 10.4 22.8 10 30 11 8.5 3.5 13.9 21 10 40 11.5 6.7 3 16.9 18 15 55 10.9 4.2 21.1 17.2 20 75 15.2 10.1 4.3 25.4 12.9 20 95 14 9 3.9 29.3 11.7 25 120 13.4 4.4 33.7 10.56
cuadro N°02 informaion de la funcion de lamina infiltrada acumulada tiempo acumulado
l am.i nf i l trada cm
log To=X
log lac =Y
X.Y
x2
y2
0
0
_
_
_
_
_
1
2
0.000
0. 0.3010
0.0000
0.0000
0.0906
2
3
0.301
0. 0.4771
0.1436
0.0906
0.2276
4
4
0.602
0. 0.6021
0.3625
0.3625
0.3625
6
5
0.778
0. 0.6990
0.5439
0.6055
0.4886
8
5.8
0.903
0.7634
0.6894
0.8156
0.5828
10
6.6
1.000
0.8195
0.8195
1.0000
0.6717
15
8.5
1.176
0.9294
1.0931
1.3832
0.8638
20
10.4
1.301
1.0170
1.3232
1.6927
1.0344
30
13.9
1.477
1.1430
1.6884
2.1819
1.3065
40
16.9
1.602
1.2279
1.9671
2.5666
1.5077
55
21.1
1.740
1.3243
2.3047
3.0289
1.7537
75
25.4
1.875
1.4048
2.6341
3.5159
1.9736
95
29.3
1.978
1.4669
2.9011
3.9114
2.1517
120
33.7
2.079
1.5276
3.1762
4.3230
2.3337
19.6469
25.4776
15.3488
SUMA TORIA
16.813
13.7031
cuadro N°03 N°03 informacion de calculo de la funcion de la vel ocidad de infil tracion tiempo acumulado
DE INFILTRACIO
log To=X
logI=Y
X.Y
x2
y2
0
0
_
_
-
1
120
0.000
2.079
0.000
0.000
4.323
2
60
0.301
1.778
0.535
0.091
3.162
4
30
0.602
1.477
0.889
0.362
2.182
6
30
0.778
1.477
1.149
0.606
2.182
8
24
0.903
1.380
1.246
0.816
1.905
10
24
1.000
1.380
1.380
1.000
1.905
15
22.8
1.176
1.358
1. 1.597
1. 1.383
1.844
20
22.8
1.301
1.358
1. 1.767
1. 1.693
1.844
30
21
1.477
1.322
1.953
2.182
1.748
40
18
1.602
1.255
2.011
2.567
1.576
55
17.2
1.740
1.236
2. 2.150
3. 3.029
1.527
75
12.9
1.875
1.111
2. 2.082
3. 3.516
1.233
95
11.7
1.978
1.068
2. 2.113
3. 3.911
1.141
120
10.56
2.079
1.024
2.128 2.
4 .323 4.
1.048
21.002
25.478
27.619
sumatori a
16.813
19.303
Cálculo de los parámetros de la función de lámina acumulada Se tiene el modelo matemático
=
Calculo de B: Dónde: Dónde: n es número de datos procesados: N= 14
∑ − ∑ ∑ = ∑ ∑ − ∑ 6469− 469 − 16.81313. 1313.7031 031 = 1419.14 14 25.4776 776 −16.813 = 0.6035 Calculo de A:
= ∑ − ∑ = 13.147031 −0.6035 16.14813 = 0.2540 = = 0.2540 540 = 1.7947 Cálculo del coeficiente de determinación:
∑ ∑ ∑ [ − ] = [∑ − ∑ ] [∑ − ∑ ]
16. 8 1313. 7 031 ( 19. 6 469 − ) 15 = [25.4776− 16.813] [15.3488− 13.7031] 14 14
= 0.994427 b)Cálculo de los parámetros de la función de la velocidad de infiltración instantánea. Se tiene el modelo matemático
=
Calculo de b: Dónde: n Dónde: n es número de datos procesados:
Cálculo de a:
∑ − ∑ ∑ = ∑ ∑ − ∑ 002−16.81319.303 = 1421. 14 14 25.478 78 −16.813 = −0.412259 = ∑ − ∑ = 13.147031 − −0.412259 12259 16.14813 = 1.47389 = = 1.147389 = 14.0407
Cálculo del coeficiente de determinación
∑ ∑ ∑ [ − ] = [∑ − ∑ ] [∑ − ∑ ]
16. 8 1319. 3 03 (21. 0 02− ) 14 = [25.4776− 16.813] [27.619− 19.303] 14 14 = 0.89468 Resultados de datos tiempo acumulado
lam. Infil acumulado cm(lac)
1 2 4 6 8 10 15 20 30 40 55 75 95 120
2 3 4 5 5.8 6.6 8.5 10.4 13.9 16.9 21.1 25.4 29.3 33.7
Lamina acumulada (cm) 40
) m35 c ( a d 30 a l u 25 m u 20 c a n 15 o i c a r 10 t l i f 5 n i
y = 1.7948x 0.6035 R² = 0.9945
0 0
50
100
tiempo acumulado (min)
150
tiempo acumulado (min) 1 2 4 6 8 10 15 20 30 40 55 75 95 120
velocidad de infiltración instantánea cm/h 120 60 30 30 24 24 22.8 22.8 21 18 17.2 12.9 11.7 10.56
Velocidad de infiltración instantánea (cm/h)
140 y = 74.81x -0.412 R² = 0.8953
a 120 e n á t n 100 a t s n i 80 n o i r c h a r / 60 t l m i f c n i 40 e d d a 20 d i c o l e 0 v
0
50
100
150
tiempo acumulado (min)
6.1 CONCLUSIONES
Los resultados obtenido en esta prueba estas en los parámetros lo más confiable lo cual significa que la prueba se hizo de manera más correcta método del cilindro infiltro metro aplicando directamente en el campo lo cual nos da una idea para nuestros parámetros de diseño en sistema de riego en u n futuro proyecto futuro proyecto de riego en esta campo experimental de la UNSCH Se llegó a entender de una manera real practico pract ico la importancia de pruebas de infiltración en los campos. campos.
6.2 RECOMENDACIONES
Se recomienda seguir realizando trabajos como esto puesto que es de suma importancia para el estudiantado, su formación profesional. Se recomienda construir más cilindros infiltro metros para tener mayor precisión en los trabajos de investigación investigación.. el trabajo el trabajo para para esta prueba necesita mucha atención atención por por parte del operador porque puede dar resultados falsos que perjudicaría los cálculos.
BIBLIOGRAFÍA
ABSALON VASQUEZ V. /LORENZO CHANG. N/EL RIEGO DANIEL F. JARAMILLO J. / INTRUDUCION ALA CIENCIA DEL SUELO/VERSIIDAD NACIIONAL DE COLOMBIIA FACULTAD DE CIIENCIIAS MEDELLÍÍN . JUAN FRANCISCO SOTO HOYOS/MANUAL PARA PA RA EL DISEÑO Y GESTIÓN DE PEQUEÑOS SISTEMAS DE RIEGO POR ASPERSIÓN EN LADERAS/ INGENIERO AGRÍCOLA.
ROBINSÓN. W. "LOS SUELOS" VELASCO, L .J 1979. FÍSICA DEL SISTEMA SUELO – AGUA – PLANTA. GUROVICH, L. 1985. FUNDAMENTOS Y DISEÑO DE SISTEMA DE RIEGO.
