INFILTRACIÓN Se denomina infiltración al al proceso mediante el cual una una fracción del agua precipitada o que escurre superficialmente, penetra a través del suelo. Esta agua puede quedar retenida en el suelo suelo o en la zona de aireación, o bien puede continuar continuar su tránsito subterráneo hasta alcanzar
la zona
saturada e incorporarse a lo que se denomina agua subterránea. Superada la capacidad de campo del suelo (capacidad de incorporar agua en él) el agua desciende por la acción conjunta de la gravedad y de las fuerzas capilares. Los factores que controlan la capacidad de infiltración de un terreno son los siguientes :
La
naturaleza
del
suelo,
especialmente
sus
características
sedimentológicas
y
estratigráficas ;
El grado de compactación natural o antrópico del suelo;
La pendiente del terreno;
La humedad inicial del suelo;
La existencia de una cobertura vegetal genera esponjocidad en el terreno y por consiguiente facilita la infiltración, su no existencia tiende a disminuirla;
La temperatura del suelo, si ésta es suficientemente baja provoca la congelación y en consecuencia reduce la permeabilidad;
Si no existe suelo, el grado de fracturamiento y el tipo de fracturas que presente el terreno condicionarán la infiltración através de éste.
Ensayos de la infiltración. Los métodos para medir la infiltración se dividen en métodos directos e indirectos. Métodos directos: Valorar la cantidad de agua infiltrada sobre una superficie de suelo:
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 proceso que e l 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: Para realizar el ensayo de infiltración en el campo se utiliza el infiltrómetro. Es un aparato sencillo, de uno o dos tubos de chapa de diámetro fijo. Se clava en el suelo a una
profundidad variable, se le agrega una cierta cantidad de agua y se observa el tiempo que tarda en infiltrarse.
Tubos: Es un tubo de cilíndrico de 0,20 a 0,25 cm de diámetro y un alto de 0,60 m, que se hinca en el suelo, midiéndose el descenso del agua, con el principal inconveniente que el agua infiltrada por el círculo del fondo, en las zonas del suelo a los lados del aparato participan también en la infiltración; dando medidas superiores a la realidad.
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. El método de Muntz trabaja con los mismos anillos pero cambia la forma de medir: junto al cilindro interior se entierra una punta, colocándose una determinada cantidad de agua por encima y repitiendo la medición en intervalos de tiempo y de scenso del agua. Los principales inconvenientes, aparte del carácter local de la experiencia, son que el suelo se modifica al clavar el tubo, y no hay efectos de compactación, ni de arrastre de finos, ni del aire. Se aclara que el terreno no es preparado para el ensayo de infiltración, si no que se hace sobre el terreno natural. Como la medición varía según el estado de humedad inicial existente al momento del ensayo, deben realizarse una serie de ensayos para distintos grados de humedad.
Métodos indirectos: Se determina la capacidad de infiltración considerando una cuenca perfectamente controlada, con datos precisos de precipitación, evaporación y escorrentía, se puede determinar la infiltración.
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 o btienen 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:
MEDICION DE INFILTRACION La unidad en que comúnmente se expresa la infiltración es mm/hora o mm/día. La medición directa de este fenómeno se puede realizar mediante el emplazamiento de infiltrómetros o a través de hidrogramas de escorrentía. El instrumento de mayor difusión es el infiltrómetro tipo inundador, que entrega buenos resultados cuando se desea estudiar el fenómeno desde la base
de cuerpos de agua tales como embalses, tranques de relave y otros. Este instrumento consiste en dos cilindros de acero, concéntricos, que se hincan en el suelo, de forma que entre ambos se genere un espacio anular. Se agrega agua en el cilindro interior hasta una altura predeterminada, de manera que manteniendo dicha cota, se pueda determinar el caudal requerido para lograr la estabilización. El espacio anular debe mantenerse con una altura de agua análoga a la del cilindro interior, para evitar que desde la base de este último se desvíe lateralmente el agua infiltrada en el subsuelo (cf. Croquis adjunto).
En este caso no se requiere mantener un control sobre los caudales
incorporados al espacio anular.
CALCULO POR EL METODO DE PORCHET El sistema consiste en excavar un agujero en el suelo para luego agregar agua en su interior, controlando el tiempo que transcurre entre dos elevaciones de agua en el interior del agua. La superficie a través de la cual se infiltra el agua es :
S = R ( 2 h + R) donde
R es el radio de la calicata; y
h es la altura de agua en el interior de ella
* La variación de volumen del agua al interior de la calicata, debido a la infiltración a tasa constante a través de la superficie indicada, permite definir la siguiente expresión diferencial :
R ( 2h + R ) f = - R2 dh/dt donde f es la infiltración. Separando variables se obtiene :
dh f dt = - R -------------2h+R + La solución de la ecuación diferencial es : R
2 h1 + R
f = --------------- ln ---------------2 ( t2 - t1 )
2 h2 + R
Dependiendo de las unidades utilizadas, la tasa de infiltración queda expresada en mm/s, m/s, etc.
Gráfico Infiltración 4 3,5 ) s / l (
3
n 2,5 ó i 2 c a r 1,5 t l i f 1 n I
Serie1
0,5 0 0
10
20
30
40
50
60
Tiempo (minutos)
70
80
90
