Metodo de Porchet2

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUÑEZ DE MAYOLO” “Año

de la Integración Nacional y el Reconocimiento de Nuestra Diversidad”

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE CIENCIAS AGRARIAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGRÍCOLA

PRUEBA DE PERMEABILIDAD Y INFILTRACION METODO DE PORCHET CURSO

: INGENIERIA DE DRENAJE

PROFESOR

: ING. JAVIER COTOS VERA

INTEGRANTES

:



LEYVA GUERRERO ERICK



MORENO JAIMES ROGER



SIFUENTES CASTILLO TANIA



TORRES VILLAFANE SHEILA

Huaraz, setiembre 2012

CURSO DE ING. DRENAJE

EVOTRANSPIRACIÓN

UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUÑEZ DE MAYOLO”

Frase Celebre: La vida es muy peligrosa. No por las personas que hacen el mal, sino por las que se sientan a ver lo que pasa. (Albert Einstein)


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I.

INTRODUCCIÓN

La infiltración es el proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo. La permeabilidad es la propiedad que tiene el suelo de transmitir el aguaaire y es una de las cualidades más importantes que han de considerarse en todo proyecto de drenaje; Cuando se usa el término permeabilidad de un suelo, se está haciendo referencia al grado de facilidad con que el agua pasa a través del suelo. Es así entonces cuando se habla de que un suelo es muy permeable en la medida en que haya buena facilidad para que se mueva el agua a través de su espacio poroso y que es poco permeable, en el caso que se presente dificultad a ese movimiento. Existen diferentes métodos para determinar la conductividad hidráulica. Estos métodos se pueden clasificar de laboratorio unos y de campo otros. Los métodos en campo son tal vez los más comunes, debido a los trabajos frecuentes que se hacen en el campo, y por la necesidad de obtener resultados de una forma más rápida. Entre los diversos métodos de campo que existen se destacan, el método de Auger Hole (Pozo Barrenado) en presencia de nivel freático y el método del pozo invertido (Método de Porchet) en ausencia de este.

En el presente informe analizaremos la permeabilidad e infiltración a través del

método de

Porchet, se

profundidad 40 cm,

excava

un cilindro de radio 10 cm

y

luego se agrega agua a una altura de 30 cm. Para

realizar las medidas se coloco dentro del pozo un flotador con una wincha, El trabajo se realizó en el

Campo deportivo de CHALLHUA–HUARAZ –

ANCASH. Los alumnos


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II. 2.1.

2.2.

OBJETIVOS

Objetivo General: -

Determinar la infiltración del campo deportivo de challhua.

-

Determinar la permeabilidad del campo deportivo de Challhua.

Objetivos Específicos: -

Determinar la curva de infiltración vs tiempo

-

Determinar la curva de velocidad de infiltración vs tiempo

-

Determinar la curva de permeabilidad vs tiempo


METODO DE PORCHET 4


III. 3.1.

MARCO TEÓRICO

INFILTRACIÓN Es el proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo. En una primera etapa satisface la deficiencia de humedad del suelo en una zona cercana a la superficie, y posteriormente superado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte del agua subterránea, saturando los espacios vacíos.

3.2.

VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN DEL AGUA EN EL SUELO: Cuando la intensidad de lluvia o de regadío es menor que el valor de la conductividad hidráulica saturada del suelo, la velocidad de infiltración se determinara teóricamente por la intensidad de lluvia o de riego (que es la condición de contorno).

TABLA DE VELOCIDADES DE INFILTRACION.

3.3.

Muy arenosos

20-25 mm/h

Arenosos

15-20 mm/h

Limo-arenosos

10-15 mm/h

Limo-Arcillosos

8-10 mm/h

Arcillos

< 8 mm/h

CAPACIDAD DE INFILTRACION DEL AGUA EN EL SUELO: Se denomina capacidad de infiltración a la cantidad máxima de agua que puede absorber un suelo en determinadas condiciones, valor que es variable en el tiempo en función de la humedad del suelo, el material que conforma al suelo, y la mayor o menor compactación que tiene el mismo.


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3.4.

FACTORES DE CAPACIDAD DE INFILTRACION DEL AGUA EN EL SUELO: Influyen en el proceso de infiltración: entrada superficial, transmisión a través del suelo, capacidad de almacenamiento del suelo, características del medio permeable, y características del fluido.  







3.5.

Entrada superficial: La superficie del suelo puede estar cerrada por la acumulación de partículas que impidan la entrada de agua al suelo. Transmisión a través del suelo: El agua no puede continuar entrando en el suelo con mayor rapidez que la de su transmisión hacia abajo, dependiendo de los distintos estratos. Acumulación en la capacidad de almacenamiento: El almacenamiento disponible depende de la porosidad, espesor del horizonte y cantidad de humedad existente. Características del medio permeable: La capacidad de infiltración está relacionada con el tamaño del poro y su distribución, el tipo de suelo – arenoso, arcilloso, la vegetación, la estructura y capas de suelos. Características del fluido: La contaminación del agua infiltrada por partículas finas o coloides, la temperatura y viscosidad del fluido, y la cantidad de sales que lleva.

FACTORES QUE AFECTAN LA INFILTRACIÓN: Los factores que más influyen son aspectos tales como: textura, estructura, materia orgánica, pendiente, cubierta vegetal y rugosidad del terreno. Estos factores pueden ordenarse como:  Favorables: agregar materia orgánica, aplicar abono verde, encalado de suelos ácidos y lavados de suelos.  Desfavorables: compactación del suelos, dispersión del suelo( riego con aguas de mala calidad) y alteración de la estructura del suelo.

3.6.

MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LA INFILTRACIÓN: Para medir la velocidad de infiltración, existen varios métodos, entre ellos:



Lisímetros: Es un depósito enterrado, de paredes verticales, abierto en su parte superior y relleno del terreno que se quiere estudiar. La superficie del suelo está sometida a los agentes atmosféricos y recibe las precipitaciones naturales. El agua de drenaje es medida, al igual que la humedad y la temperatura del suelo a diferentes profundidades. Los inconvenientes son la necesidad de períodos largos, la reconstrucción del suelo no es adecuada ya que no se reproduce exactamente igual el


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





proceso que el mismo sufrió debido al accionar de la naturaleza y el hombre. Simuladores de lluvia: Aplican agua en forma constante reproduciendo lo más fielmente el acontecer de la precipitación. Las gotas son del tamaño de las de la lluvia y tienen una energía de impacto similar, comparándose los efectos. Varían en tamaño, cantidad de agua necesaria y método de medición. El área de lluvia es variable entre 0,1 m2 y 40 m2. La diferencia entre precipitación y escorrentía representa la valoración del volumen infiltrado. Infiltrómetros: Son dos anillos concéntricos, usándose el interior, de 23 cm. de diámetro para determinar la velocidad de infiltración, mientras que el exterior de 35 cm se inunda a las mismas profundidades para disminuir los efectos de frontera en el anillo interior. Los anillos se insertan en el suelo a la profundidad mínima necesaria para evitar las fugas de los mismos. La medición es menor que la anterior y más concordante con la capacidad real del suelo. Ensayo de infiltración: Los ensayos de infiltración permiten conocer la variación de la capacidad de infiltración en función del tiempo, decreciente a medida que transcurre el mismo. Los ensayos más simples y difundidos son los que se desarrollan con los anillos concéntricos. Los datos obtenidos de campo se vuelcan en una planilla registrándose las distintas alturas de agua y los tiempos correspondientes. Los intervalos de tiempo dependen del suelo donde se hace la medición. Con los datos de altura y tiempo se obtienen los deltas de ambos. La capacidad de infiltración se obtiene haciendo el cociente entre cantidad de agua infiltrada y el intervalo de tiempo: f = Variación altura / Variación de tiempo. Se obtienen dos curvas: De lámina acumulada, y la curva de capacidad de infiltración, ambas en función del tiempo.


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

Método de Porchet. Para la estimación de la tasa de infiltración en terreno se puede utilizar el método de Porchet, el cual consiste en excavar un cilindro de radio R y se llenarlo con agua hasta una altura h.

Superficie de infiltración: S=2R(x+R/2)

H

x

Ecuaciones Empíricas para Estimar la Infiltración Horton

Dónde: K: constante de decaimiento


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GRAFICA DE HORTON

3.7.

CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA O COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD: Es la constante que define la capacidad del suelo (medio poroso) de transmitir agua. También se define como la velocidad de infiltración que sucede en un medio poroso cuando la gradiente hidráulica es igual a la unidad, es decir si i=1, se tiene de la ecuación anterior: V=K

Tiene unidades de velocidad, y se mide en m/día o cm/hora. La conductividad hidráulica depende del fluido (viscosidad y densidad) y del medio poroso. La permeabilidad depende sólo del medio poroso (suelo).



TRANSMISIVIDAD Transmisibilidad es el producto de la conductividad hidráulica por el espesor del acuífero, considerando el flujo principal horizontal. T=DK

T= transmisibilidad (m2/día ó cm2/hora) K= conductividad hidráulica (m/día o cm/hora) D= espesor del acuífero (m ó cm). El T y la K son los parámetros que definen la capacidad de transmitir agua en los acuíferos. CURSO DE ING. DRENAJE

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IV.

MATERIALES Y EQUIPOS.

Para el desarrollo del presente trabajo se emplearon los siguientes materiales y equipos: MATERIALES: -

Computadoras

-

Lap Tops

-

Software ( Excel 2010, Word 2010)

-

Material de escritorio.

-

USB’s

-

Internet

-

Libros

EQUIPOS: -

Balde de 4 litros

-

hilo

-

barreta y pico

-

Wincha

-

equipo Porchet


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V. 5.1.

METODOLOGÍA.

METODO: PRUEBA DE PORCHET: Para determinar infiltración y permeabilidad realizamos los siguientes pasos: 1)

BUSCAR EL LUGAR PARA DESARROLAR LA PRUEBA Debido a que la prueba se debe realizar en un lugar que no tenga nivel freático, y como es necesario medir la permeabilidad en un campo deportivo porque de eso depende su mejor uso, entonces decidimos realizar la prueba en el campo deportivo de challhua. Buscamos un lugar del campo deportivo adecuado para realizar la prueba y empezamos.

2) PREPARACIÓN DEL HOYO DE PRUEBA - Con un hilo hicimos la medición del diámetro del hoyo de 20 cm como se muestra en la figura:




-

Haciendo uso de una barreta y el pico empezamos a cavar el hoyo a una profundidad de 40cm, dándole forma y retirando todo el material suelto.

3) INICIO DE LA PRUEBA DE PORCHET Se coloca el equipo en el hoyo y luego llenamos 4 litros de agua.




4) MEDICIÓN DEL DESCENSO DEL NIVEL DE AGUA Empezamos a medir el descenso del nivel de agua para cada 5 minutos y controlamos el aumento de la altura referencial, hasta los 60 minutos.




VI.

APLICACIÓN Y RESULTADOS.

6.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL CAMPO DEPORTIVO CHALLHUA:

ZONA DE PRUEBA

CHALLHUA

6.1.1. UBICACIÓN POLITICA: -

DEPARTAMENTO

: Ancash

-

PROVINCIA

: Huaraz

-

DISTRITO

: Huaraz

6.1.2. UBICACIÓN GEOGRÁFICA: -

Este: 221903.48 m E

-

Sur: 8944799.87 m S

-

Altitud: 3036 m.s.n.m




6.2.

CALCULO DE LA INFILTRACIÓN Y LA VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN

N° de lecturas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

-

Tiempo 0 5" 10" 20" 50" 1':50" 2':50" 7':50" 12':50" 22':50" 32':50" 1:02':50" 1:32':50"

T (min) 0 0.083 0.17 0.33 0.83 1.83 2.83 7.83 12.83 22.83 32.83 62.83 92.83

T acum Altura Agua (min) (cm) 0 49.5 0.083 49.5 0.253 49.5 0.583 49.5 1.413 49.5 3.243 49.8 6.073 49.9 13.903 50.2 26.733 50.4 49.563 50.8 82.393 51.1 145.223 52 238.053 52.4

Altura Agua acum. (cm) 49.5 99 148.5 198 247.5 297.3 347.2 397.4 447.8 498.6 549.7 601.7 654.1

Altura inf. (cm) 0 0 0 0 0 0.3 0.1 0.3 0.2 0.4 0.3 0.9 0.4

I acum (cm) 0 0 0 0 0 0.3 0.4 0.7 0.9 1.3 1.6 2.5 2.9

i (cm/min) 0.000 596.386 291.176 150.000 59.639 27.213 17.633 6.411 3.928 2.225 1.557 0.828 0.564

Gráfico De La Velocidad De Infiltración VS Tiempo

VELOCIDAD DE INFILTRACION 700.000 600.000 Vel de Infilt.

500.000 vel. De infiltracion

400.000 300.000

Power (vel. De infiltracion)

y = 49.871x-0.992 R² = 1

200.000 100.000 0.000 0.01

-

0.1

1

10

100

Gráfico De La Infiltración VS Tiempo




Infiltracion vs Tiempo

y = 0.1582x0.538 R² = 0.9959

Infiltracion vs Tiempo Power (Infiltracion vs Tiempo)

-

Según el método de Porchet tenemos:




f=

R

Ln( 2h1 + R )

2(t2 - t1)

2h2 + R

Datos: R = 12.50 cm h1 = 30.00 cm h2 = 27.10 cm t1 = 0.00

min

t2 = 238.05 min

f = 0.002 cm/min

A. Calculo de la Permeabilidad (

Dónde: r= ht1 = htn = t1 = tn = Permeabilidad =

12.5 30 27.1 0 92.83

(

cm cm cm min min

)

(

)

)

(Radio del Agujero)

0.01 cm/min 0.08 m/día




I. CONCLUSIONES  La velocidad de infiltración f

= 0.002 cm/min.

 La permeabilidad del suelo es de 0.08 m/día.  Con la permeabilidad obtenida su movimiento es lento debido a que encuentra dentro del rango 0.03 - 0.12m/día.  El suelo tiene una textura franco arcilloso mal graduado debido a que la permeabilidad obtenida se encuentra dentro del rango 0.02 – 0.2 m/día.




VII.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1- CONCLUCIONES. -

La evapotranspiración de referencia por un método con respecto al otro tienen una significativa diferencia en valores, esto quiere decir que uno de los métodos está más lejano de mostrar la realidad de la zona.

-

Actualmente el método que se acerca más a la realidad en cuanto al cálculo de la evapotranspiración es el método del tanque tipo A.

-

La evapotranspiración referencial es de mucha importancia porque sin ella no se puede determinar las necesidades hídricas de los cultivos. Esta evapotranspiración debe ser determinada por cada zona donde se pretenda hacer un proyecto agronómico.

-

La evapotranspiración referencial calcula para la zona de ocros es 1.46 mm/día, con datos de los meses de marzo a agosto.

6.2- RECOMENDACIONES. -

Se debe tener especial cuidado con los datos tomados por las estaciones ya que están aún a prueba por sus recientes usos.

-

Los datos tomados para el presente informe fueron de la estación de ocros que pertenece a la red de estaciones de la unasam cuya vigencia es muy reciente por lo que algunos datos presentan ciertos errores de medición.




VIII.

BIBLIOGRAFIA.

 ALLEN R.G., PEREIRA L.S., RAES D., SMITH M. 1998. Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper No. 56. FAO, Roma, Italia, 300 p.  CHEREQUE MORAN Wendor.1975. Hidrología. Segunda Edición. Perú. Ediciones San Marcos. Pág. 43 

GRASSI, C. 1988. Fundamentos del Riego. Mérida. Serie Riego y Drenaje RD., Venezuela. 350 p.

 JENSEN, M.E., BURMAN, R.D., y ALLEN, R.G. 1990. Evapotranspiration and Irrigation Water Requirements. New York, Estados Unidos de América, 360 p.  MÁXIMO VILLÓN, Béjar. 2002. Hidrología, Segunda Edición, Lima-Perú. 433 p.  ENLACE: http://es.wikipedia.org/wiki/chiqui%c3%a1n




IX.

ANEXOS.

CUADRO 1: CORRECION POR LATITUD



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