INTRODUCCIÓN El suelo como medio físico es capaz de retener cierta cantidad de agua; dependiendo esta capacidad más exactamente de su textura y estructura conformante. La velocidad con que entra el agua en el perl del suelo se denomina como fenómeno de inltración. El presente informe contiene información recopilada de diversos autores acerca del tema en mención, que explicará de una manera más extensa y detallada sore !ste fenómeno, así como los instrumentos utilizados para su medición.
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CONTENIDO #$%&'()**#+$.........................................................................................................." '-E%#'/.................................................................................................................0 '-E%#' 1E$E&2L................................................................................................0 '-E%#'/ E/3E*45#*'/.........................................................................................0 2$%E*E(E$%E/.........................................................................................................6 72&*' %E+&#*'........................................................................................................8 #$5#L%&2*#+$..........................................................................................................8 3E&5#L (E 9)7E(2( (EL /)EL'...........................................................................: 52*%'&E/ )E 25E*%2$ L2 *232*#(2( *232*#(2( (E #$5#L%&2 #$5#L%&2*#+$..................... *#+$........................... ............. .........< ..< *'$(#*#'$E/ (E /)3E&5#*#E.............................................................................< *2&2*%E&4/%#*2/ (EL /)EL'.........................................................................."= *'$(#*#'$E/ 27#E$%2LE/............................................................................."> *2&2*%E&4/%#*2/ *2&2*%E&4/%#*2/ (EL 5L)#(' 5L)#(' )E #$5#L%&2...................................... #$5#L%&2............................................ ............. ....... "> *232*#(2( (E #$5#L%&2*#+$..............................................................................."> )$#(2(E/............................................................................................................"? *L2/#5#*2*#+$ *L2/#5#*2*#+$ (E L2 721$#%)( (E #$5#L%&2 #$5#L%&2*#+$............................. *#+$..................................... .............. ........"? .."? 7E(#*#+$ @ *AL*)L' *AL*)L' (E L2 *232*#(2( *232*#(2( (E #$5#L%&2 #$5#L%&2*#+$......... *#+$............... ............. ............. ........... ....."0 "0 #$5#L%&+7E%&'/.............................................................................................."0 #$5#L%&+7E%&' %#3' #$)$(2('&................................................................"0 #$5#L%&+7E%&' (E *#L#$(&'/ *'$*B$%&#*'/ C ('LE 2$#LL' D7B%'(' (E 7)$%F...................................................................................................."6 *#L#$(&' EG*2 EG*22(' 2(' E$ EL /)EL' D7B%'(' (E 3'&*9E%F....... 3'&*9E%F............. ............ ............ ......... ..."6 "6 7B%'(' (E E$%&2(2/ @ /2L#(2/..................................................................."8 L#/47E%&'/......................................................................................................."8 /#7)L2('&2('&E/ (E LL)#2........................................................................"H *&#%E&#' (E L2 *232*#(2( (E L2 #$5#L%&2 #$5#L%&2*#+$ *#+$ 7E(#2 D7B%'(' 4$(#*E IF. ": *&#%E&#' (EL *'E5#*#E$%E (E E/*)&#E$%'.............................................."< *&#%E&#' (EL 4$(#*E (E 3&E*#3#%2*#+$ 3&E*#3#%2*#+$ 2$%E*E(E$%E.................................. 2$%E*E(E$%E.............................. ....>= >= 7B%'('/ (E L'/ L'/ $J7E&'/ (E E/*)&#E$%' E/*)&#E$%' D*$F.................................. D*$F............................ ........>= ..>= 7B%'('/ E734&#*'/.......................................................................................>> E*)2*#+$ (E 2. $. K'/%#2K'.....................................................................>> E*)2*#+$ (E &. E. 9'&%'$..........................................................................>> *'$*L)/#'$E/........................................................................................................>6 #L#'1&2542..........................................................................................................>8
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ÍNDICE DE FIGURA Figura 1: Capacidad de infltración ""........... ""..................... ..................... ..................... ..................... .................. .......H H Figura 2: Perfl de humedad del suelo........... suelo..................... ..................... ..................... ............................ ..................: : Figura 3: Áreas urbanas reducen la infltración..............................................< infltración ..............................................< Figura 4: e!tura e!tura del suelo segn la infltración..........................................."= infltración..........................................."= 5igura 6 *apacidad de inltración segMn el tipo de suelo..........................."= 5igura 8 *urva *urv a capacidad de inltración, f........................... f.................................................. ......................."" "" 5igura H *lasicación de la magnitud de la inltración..............................."? Figura #: $nfltrómetro tipo inundador .........................................................."0 .........................................................."0 Figura %: $nfltrómetro de cilindros conc&ntricos.........................................."6 conc&ntricos .........................................."6 Figura 1': (&todo de Porchet )*!ca+ación del suelo,.................................."6 suelo, .................................."6 Figura 11: -imulador de llu+ia a escala........... escala ..................... ..................... ..................... ........................"H .............."H Figura 13: .ietograma.................................................................................": .ietograma.................................................................................": Figura 12: .idrograma.......... .idrograma..................... ..................... ..................... ..................... ....................................... ............................. ": Figura 14: *ectos de la +ariación del coefciente / en la ecuación de .orton .................... .............................. ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ....................... ............. >0
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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL #nvestigar y conocer los conceptos de la inltración.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS &econocer los factores que afectan la capacidad de inltración. *onocer los m!todos más utilizados para estimar la inltración. *onocer los tipos de instrumentos utilizados para la inltración.
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ANTECEDENTES El proceso de inltración dene gran parte de la futura función del agua que cae sore una supercie, o será acumul mulada en el per erl para el aprovecNamiento por parte de las plantas o deslizarse pendiente aaOo con lo que contriuiría con el escurrimiento supercial y favorecería la erosión Nídr Nídric ica. a. Lo Loss suelo sueloss que que se inco incorp rpora oran n para para uso uso en agric agricul ultu tura, ra, sufr sufren en profundas modicaciones en las propiedades físicas, que son las que tienen mayor inPuencia sore la inltración, y sí además de estas modicaciones le sumamos los inadecuados sistemas de laranzas, no adaptados a la región semiárida estas modicaciones son aMn mucNo más acentuadas. *onocer el proc oce eso de in inltra ltracción ión tiene ene impo mportancia, ya que, como se diOo anteriormente, Ouega un papel fundamental en la acumulación de agua en el perl, y por lo tanto nos denirá gran parte del rendimiento de nuestro próximo cultivo.
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MARCO TEÓRICO INFILTRACIÓN (el total de agua precipitada sore la supercie de la tierra, una parte queda detenida Dalmacenamiento supercial temporalF, otra discurre por aqu!lla Descorrentía supercialF, y nalmente, una tercera parte penetra Nacia el interior. (e esta Mltima fracción se dice que se Na inltrado. En virtud de este concepto, se dene la inltración como el proceso por el cual el agua penetra en el suelo, a trav!s de la supercie de la tierra, y qued queda a rete reteni nida da por por !l, !l, o alca alcanz nza a un nive nivell ac acuí uífer fero, o, incr increm ement entan ando do el volumen anteriormente acumulado. /uperada la capacidad de campo del suelo, el agua desciende por la acción conOunta de las fuerzas capilares y de la gravedad. En virtud de ello algunos auto autorres
sud sudiv ivid iden en
los los
conc co ncep epto tos, s,
dist distin ingu guie iend ndo o
entr entre e
inl inltr trac ació ión n
propiamente dicNa, como el paso del agua de la supercie al interior del suelo; y percolación o ltración, correspondiente a la circulación del agua en el inte interi rior or del del terr terren eno, o, y que que se Nalla Nalla en estr estrec ecNa Na vinc vincul ulac ació ión n co con n la inltración. /egM /egMn n Walter Gomez Lora !"#$%, denomina inltración al movimiento del agua en un suelo y que varía varí a en razón de las características de !ste y de su contenido de Numedad siendo su valor menor a medida que la Numedad del suelo aumenta. /egM /egMn n &orto' !"((%) denomina como capacidad de inltración de un suelo, a la máxima cantidad de agua de lluvia que el mismo puede asorer en la unid unida ad de tiem tiempo po y en condi ondici cion ones es prev previa iame ment nte e de denida idas. 3recisamente, la relación entre la intensidad de la lluvia y la capacidad de inltración es la que determina la cantidad de agua que penetra en el suelo y la que que por por esco escorr rrent entía ía dire direct cta a alim aliment enta a los ca cauce ucess de las las co corr rrien ientes tes superciales. La ca capa paci cida dad d de un suel suelo o dete determ rmin inad ado o para para aso asor rer er agua agua de lluv lluvia ia aplicada al mismo en forma continuada y excesiva, decrece gradualmente a partir de un máximo al comienzo de la precipitación, Nasta alcanzar un valor mínimo de inltración, sensilemente constante, por lo general dentro de un período no mayor a un par de Noras. La ley de variación y la duración de tal 8
decr decrec ecimi imien ento to son son funci funcion ones es del del per perll del del suel suelo. o. 9o 9ort rton on rela relaci ciona ona la capacidad de inltración con la duración de una lluvia de intensidad superior a aqu!lla en cada momento, mediante la ecuación
f Q f c R Df = R f c FS eTUt (onde
capacidad de inltración en el instante t c valor constante de la capacidad de inltración que se alcanza al cao de un cierto tiempo
' valor máximo de la capacidad de inltración al comienzo de la lluvia 0 constante positiva que depende del tipo de terreno t tiempo transcurrido desde el comienzo de la lluvia
Figura 1: Capacidad de infltración "" Fuente: .idrologa $ $ng Carlos -ereger5 $ng *sp 6ub&n
Los valores de f c y f = deen ser otenidos por medio de mediciones directas. La ca capa paci cida dad d de inl inltr trac ació ión n de un suelo suelo part partic icula ularr al co comie mienz nzo o de la precipitación, es función tanto del perl del suelo como del contenido inicial de Numedad que el mismo presente. *uando la intensidad de la lluvia sea menor que la capacidad de inltración, se alca alcanz nzar ará á una una inte intens nsid idad ad de inlt inltrac ració ión n infer inferior ior a la ca capa paci cida dad d de H
inltración. Esta constituye, por lo tanto, el valor máximo de la intensidad de inltración, para condiciones predeterminadas del suelo. En ocasiones se sustituye la función VfW por su integral V5W, que permite calcular el volumen total de agua inltrado en un tiempo t, mediante la ecuación f ∗dt =¿ t
∫
F = ¿
f c S t R
0 ) ( f c + f 0
k
SD" C eTUtF
0
PERFIL DE &UMEDAD DEL SUELO /egMn A* C+a,arr- Velar.e /001%) el perl de Numedad en el suelo se puede dividir en 0 zonas región ón some somera ra dond donde e el suelo suelo está está tota totalme lment nte e Zona de saturación, regi saturado.
Zona de transición5 se encuentra por deaOo de la zona de saturación; el espesor de amas zonas Dsaturación y transiciónF no camia con el tiempo.
Zona de transmisión, espesor que se incrementa con la duración de la inltración y cuyo contenido de Numedad es ligeramente mayor que la capacidad de campo.
Zona de humedecimiento humedecimiento, zona donde se unen la zona de transmisión y el frente NMmedo, !sta región termina aruptamente con una frontera entre el avance del agua y el contenido de Numedad del suelo.
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Figura 2: Perfl de humedad del suelo Fuente: .idrologa 8plicada $ng 8 8 Ch9+arri 7elarde
La
descripción anterior corresponde a un suelo Nomog!neo Dno estraticadoF, pues la presencia de capas de distintas conductividades Nidráulicas causa retardos en el avance del frente de Numedad, presentando de esta manera desplazamientos anormales y distorsiones en el perl estratigráco.
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FACTORES 2UE AFECTAN LA CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN CONDICIONES DE SUPERFICIE Com3a45.a. , cuando un suelo se compacta disminuye la inltración. Esta es una de las razones por las cuales campos cultivados que soportan el paso de tra tracto ctore ress y maq maquina uinaria ria agr agrícol ícola a tie tienen nen men menos os in inltra ltració ción, n, lo mis mismo mo sucede con los campos de pastoreo donde las pisadas del ganado van compactando el suelo.
T53o6 .e 673er845e6, las supercies desnudas, tienen aOa inltración por que el suelo se Nalla expuesto al cNoque directo de las gotas de lluvia, lo que puede dar lugar a una compactación del mismo. Los agregados de partículas son divididos por el agua, que arrastrará de este modo elementos más nos, con mayor posiilidad de penetrar Nacia el interior y oturar los poros y grietas, impidiendo o retardando la inltración. coertura tura vegetal natural aumenta la capacidad de Co9ert7ra ,e:etal , la coer inltración, una coertura vegetal densa favorece la inltración y diculta el escurrimiento supercial del agua. )na vez que la lluvia cesa, la Numedad del suelo es retirada a trav!s de las raíces, aumentando la capacidad de inltración para próximas precipitaciones.
Pe'.5e't Pe'. 5e'te e .e la 673e 673er845 r845e e , la pendiente del terreno inPuye por que puede mantener durante más o menos tiempo una lámina de agua de cierto espe es peso sorr so sor re e !l !l,, de es esto to se co conc ncluy luye e qu que e a ma mayor yor pe pend ndien iente te me meno norr inltración, y viceversa.
;rea6 7r9a'5za.a6 , las áreas uranizadas reducen consideralemente la
posiilidad de inltración.
Figura 3: Áreas urbanas reducen la infltración Fuente: .idrologa $ $ng Carlos -ereger5 $ng *sp 6ub&n 7illodas
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CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICA S DEL SUELO Te=t7ra e=t7ra .el 67elo 67elo, la textura del suelo inPuye en la estailidad de la estructura, en tanto sea menor o mayor la proporción de materiales nos que contenga !ste.
Figura : !etura del suelo seg#n la infltración Fuente: .idrologa $ $ng Carlos -ereger5 $ng *sp 6ub&n
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)n su suel elo o co con n gr gran an ca cant ntid idad ad de li limo moss y ar arci cill llas as,, es está tá ex expu pues esto to a la disgregación y arrastre de estos materiales por el agua, con el consiguiente llenado de poros más profundos.
Tama>o .e lo6 3oro6 , la existencia de poros grandes reduce la tensión capilar, pero favorece directamente la entrada de agua.
F5:7ra ?@ Ca3a45.a. .e 5'8ltra45' 6e:' el t53o .e 67elo Fuente: .idrologa $ $$ng ng Carlos -ereger5 $ng *sp 6ub&n 7illodas
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Entre mayor sea la porosidad, el tamaXo de las partículas y el estado de suramiento del suelo, mayor será la capacidad de inltración.
Calor e63e4584o , el calor especíco del terreno inPuirá en su posiilidad de almacenamiento de calor, afectando a la temperatura del Puido que se inltra, y por lo tanto, a su viscosidad. El aire que llena los poros lires del suelo, tiene que ser desaloOado por el agua para ocupar su lugar, lo que reduce la intensidad de la inltración, Nasta que es desaloOado totalmente, en ese momento Nará un incremento de esa intensidad, para nalmente seguir la curva característica indicada en
la 5igura 8 F5:7ra @ C7r,a 4a3a45.a. .e 5'8ltra45') 5'8ltra45') Fuente: .idrologa $ $ng Carlos -ereger5 $ng *sp 6ub&n 7illodas
A445' .el +om9re - .e lo6 a'5male6 , si el uso de la tierra tiene uen maneOo y se aproxima a las condiciones iníciales DvirgenF, se favorecerá el proceso de la inltración, en caso contrario, cuando la tierra está sometida a un uso intensivo por animales o suOeto al paso constante de veNículos, la supercie se compacta y se vuelve impermeale.
"?
CONDICIONES AMBIENTALES &7me.a. 5'545al , la inltración varía en proporción inversa a la Numedad del suelo, un suelo NMmedo presenta menor capacidad de inltración que un suelo seco. 2 medida que el suelo se Numedece, las arcillas y coloides se Ninc NincNa Nan n por por
Nidra idrata taci ción ón,, cerra errand ndo o los los vací vacíos os y dis disminu minuye yend ndo o en
consecuencia la capacidad de inltración. *uando un suelo tiene completa su capacidad de asorción de agua al comenzar la precipitación, resulta evidente que la cantidad de agua que admitirá será mucNo menor. menor.
Tem3erat7r em3erat7ra a .el 67elo) en ocasiones puede ser sucientemente aOa, como para provocar el congelamiento del agua reciida. La capa Nelada que se forma, forma, puede considerarse considerarse prácticamente prácticamente impermeale. impermeale. $o ostante, ostante, el agua de lluvia puede llegar a proporcionar calor suciente para la fusión de esa primitiva capa y penetrar en el terreno.
CARACTERÍSTICAS DEL FLUIDO 2UE INFILTRA T7r95.ez .el a:7a , por los materiales nos en suspensión que contiene, penetran en el suelo y reducen por colmatación la permeailidad, y por tanto, la intensidad de inltración. cont nteni enido do de sa sale les, s, en oc ocas asion iones es fa favor vorec ece e la Co'te'5. Co't e'5.o o .e 6ale 6ale6 6 , el co forrma fo macció ión n de Póc ócul ulos os con lo loss co colo loid ides es de dell su suel elo o, red educ ucie iend ndo o en consecuencia, por el mismo motivo anterior, la intensidad de inltración. temperatura del agua afecta a su viscosidad, viscosidad, y Tem3erat7ra .el a:7a, la temperatura en consecuencia, a la facilidad con que aqu!lla discurrirá por el suelo. 3or tal razón las intensidades de inltración son menores en invierno que en verano.
CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN La capacidad de inltración es la cantidad máxima de agua que puede asorer un suelo en determinadas condiciones, es variale en el tiempo en función de la Numedad del suelo, el material que conforma al suelo, y la mayor o menor compactación que tiene el mismo. La ca capa paci cida dad d de inl inltr trac ació ión n dism dismin inuy uye e Nast Nasta a alca alcanz nzar ar un valo valorr ca casi si constante a medida que la precipitación se prolonga, y es entonces cuando "0
empieza el escurrimiento D5igura 8F. La lluvia que es superior a la capacidad de inltración se denomina lluvia neta o lluvia ecaz. 1eneralmente la capacidad de inltración se la expresa mediante la ecuación
f Q f c R Df = R f c FS eTUt (onde capacidad de inltración en el instante t c valor constante de la capacidad de inltración que se alcanza al cao de un cierto tiempo ' valor máximo de la capacidad de inltración al comienzo de la lluvia 0 constante positiva que depende del tipo de terreno t tiempo transcurrido desde el comienzo de la lluvia La variación de la capacidad de inltración se clasica en dos categorías ariaciones en áreas geográcas deidas a las condiciones físicas del
suelo. ariaciones a trav!s del tiempo en una supercie limitada
aF ar aria iaci cion ones es anu nual ales es de eid idas as a la ac accció ión n de lo loss an anim ima ale les, s, deforestación, etc!tera. F ariaciones anuales deidas a diferencias de grado de Numedad dell su de suel elo, o, es esta tado do de de desa sarr rrol ollo lo de la ve vege geta taci ción ón,, te temp mper erat atura ura,, etc!tera. cF ariaciones ariaciones a lo largo de la misma precipitación.
UNIDADES Es corriente utilizar como unidad de medida de la inltración el mmYN, ocasio ocasionalm nalment ente e el mmYdía. mmYdía. 3a 3ara ra medicio mediciones nes directa directas, s, los interva intervalos los de tiempo entre dos medidas medidas sucesivas sucesivas son generalmente generalmente más cortos, cortos, pero el resultado se expresa reduci!ndolo a alguna de las dos unidades citadas.
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CLASIFICACIÓN DE LA MAGNITUD DE INFILTRACIÓN
F5:7ra $@ Cla6584a45' .e la ma:'5t7. .e la 5'8ltra45' Fuente: 8puntes de la materia m ateria de 6iesgo rena;e r 6odolgo
La dete determ rmin inac ació ión n de la inl inltr trac ació ión n pued puede e efec efectu tuar arse se en el ca camp mpo, o, o siguiendo algunos de los m!todos de laoratorio sore muestras alteradas yYo inalteradas. (entro de los m!todos de campo existentes, uno de los más comunes por su facilidad es el m!todo del inltrómetro de dole cilindro. 'tro m!todo es el m!todo de entradas y salidas Den surcosF.
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MEDICIÓN C;LCULO DE LA CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN La determinación de la inltración se puede Nacer empleando inltrómetros, lisímetros o parcelas de ensayo, de manera análoga a la medida de la evaporación y de la evapotranspiración desde el suelo. /in emargo, por las razone razoness expues expuestas tas con respe respecto cto al inconv inconveni enient ente e de estos estos m!todo m!todos, s, es normal Nacer determinaciones in situ. situ.
INFILTRÓMETROS Estos se usan en pequeXas áreas o cuencas experimentales. *uando Nay gran gran varia variaci ción ón en los los suelo sueloss o en la veget vegetac ació ión, n, el área área se divi divide de en pequeXas áreas uniformes y en cada una de ellas se realizan mediciones. Los inltrómetros son de dos tipos tipo inundación y simuladores de lluvia.
$%F$&!'()*!'+ !$P+ $%,%-.-+' /on generalmente tuos aiertos en sus extremos, de aproximadamente ?= cm de diámetro y 8= cm de longitud, enterrados en la tierra, unos 6= cm. /e les suministra agua, tratando de mantener el nivel constante y se mide la cantidad de agua necesaria para esto durante varios intervalos de tiempo con lo que se puede conocer la capacidad de inltración. /e dee continuar con co n la lass me medid didas as Na Nast sta a qu que e se o ote teng nga a un una a ca capac pacid idad ad de in inl ltr trac ación ión aproximadamente constante. Las desventaOas de este tipo de medición son las siguientes El impacto de las gotas de lluvia en el terreno no es tenido en cuenta
ente terrra rarr el tu tuo o se al alte tera ran n la lass co cond ndic icio ione ness de dell su suel elo o y lo loss 2l en resultados dependen astante del tamaXo del tuo.
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Figura 5: $nfltrómetro tipo inundador
$%F$&!'()*!'+ -* C$&$%-'+/ C+%C0%!'$C+/ -+&* .%$&&+ )0!+-+ -* ),%!Z4
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El más comMn consis istte en un cil iliindro de "6 cm de largo y Oo, aproximadamente de >= cm; se pone en !l una determinada cantidad de agua y se oserva el tiempo que tarda en inltrarse. 2 este aparato se le atriuyen algunos defectos el agua se inltra por el círculo que constituye el fondo, pero como alrededor de !l no se está inltrando agua, las zonas del suelo a los lados del aparato participan tami!n en la inltración, por lo tanto, da medidas superiores a la realidad.
Figura 6: $nfltrómetro de cilindros conc7ntricos conc7ntricos
El error apuntado se corrige colocando otro tuo de mayor diámetro D0= cmF alrededor del primero, constituye una especie de corona protectora. En !ste tami!n se pone agua aproximadamente al mismo nivel, aunque no se necesita tanta precisión como en el del interior; con ello se evita que el agua que interesa medir se pueda expander D5igura :F. La medición es menor que la que se Nuiera otenido antes y más concordante con la capacidad real del suelo. La construcción de la curva de capacidad de inltración se realiza llevando a las ordenadas los valores calculados de la velocidad de inltración DmmYNrF y en el eOe de las ascisas los tiempos acumulados, en Noras o minutos.
CILINDRO ECAVADO EN EL SUELO MTODO DE PORC&ET% /e excava en el suelo un Noyo cilíndrico de radio V&W, lo más regular posile, y se lo llena de agua Nasta una altura VNW. La supercie por la cual se inltra
el agua es - < )2=>=6,=h ? >=6 2 < >=6=)2=h ? 6, Figura 18: )7todo de Porchet *ca9ación del suelo4
"<
3ara ara un tiem tiempo po VdtW VdtW,, suc sucie ient nteme ement nte e pequ pequeX eXo o co como mo para para que que pued pueda a considerarse constante la capacidad de inltración VfW, en el cual se produce un descenso VdNW del nivel del agua, se vericará que >=6=)2=h ? 6,==dt < @>= 6 2 =dh <
R = ln) 2∗( t 2 2−t 1 )
2∗h 1 + R , 2∗h 2 + R
2sí, para determinar VfW DinltraciónF, asta medir pares de valores DN ",t"F y DN>,t>F , de forma que Vt "W y Vt>W no dieran demasiado, y aplicar la expresión anterior.
MTODO DE ENTRADAS SALIDAS El m!todo consiste en Nacer en el terreno, un surco, de preferencia de las misma mismass dimen dimensi sion ones es y direc direcci ción ón que que norm normalm almen ente te se real realiz izan an en ese ese terreno, se selecciona un tramo D6= a "== mF, se coloca una estructura aforadora pequeXa al nal del surco, se aplica un gasto constante a la entrada del surco D" a ? lpsF, mediante sifones calirados.
I'8ltra45' a47m7la.a Es importante seXalar que con cualquiera de los dos m!todos sea el del inltrómetro de dole cilindro o el de entradas y salida sal idas, s, puede puede otene otenerse rse la ecuaci ecuación ón de inltr inltració ación n acumul acumulada ada que se deriva de la integración de la ecuación de KostiaUovTLeZis entre los límites de tQ= y tQt. n
k t = ¿ t
I ∗dt =¿
∫¿ 0
t
∫
n+ 1
K t n +1
Z = ¿ 0
La ecuación tendrá la misma forma que el siguiente modelo A <
k n+ 1 t ( n + 1 ) 60
(onde A Q Q inltración acumulada DcmF 0 n Q n Q coecientes de la fórmula de KostiaUovTLeZis KostiaUovTLeZis
>=
El valor de 8= dado en la fórmula es un factor para expresar expresar en cm y t en min.
LISÍMETROS *ae destacar que los primeros modelos construidos tenían como oOetivo la determinación de la inltración y usaan para ello un colector de agua que atravesaa totalmente el terreno contenido en el aparato. El sistema, con co n algM algMn n perf perfec ecci cion onam amie ient nto, o, co como mo disp dispos osit itiv ivos os de succ succió ión, n, ca capa pass drenantes, etc., Na llegado a la actualidad. 2l agua recogida recogida en el colector dee aXadirse la medida del incremento incremento en retención por el terreno y una estimación de la parte de agua inltrada que se pierde pierde luego por evapotranspi evapotranspiración. ración. Esta Mltima puede despreciarse despreciarse en intervalos cortos de tiempo.
SIMULADORADORES SIMULADORADOR ES DE LLUVIA Los simuladores grandes que utilizan parcelas de ensayo de "== m > o más son Mtiles para el estudio de los tratamientos de los cultivos en condiciones similares a las de campo. Estas máquinas son caras y necesitan operarios calicados.
Figura 11: /imulador de llu9ia a escala
7B%'('/ 32&2 E/%#72& L2 #$5#L%&2*#+$ (E *)E$*2/ 25'&2(2/ *uan *uando do se tiene ienen n me medi dici cion ones es simul imultá táne neas as de lluv lluvia ia y volu volume men n de escurrimiento en una cuenca, cuenca, las p!rdidas se se pueden calcular, de acuerdo acuerdo a la siguiente ecuación
p ; ii ed ii ed >"
(onde 7 p volumen de perdidas 7 iiii volumen de lluvia 7 ed ed volumen de escurrimiento directo /i amos miemros de la ecuación se dividen entre el área de la cuenca se otiene
F;$<' (onde F inltración o lámina de p!rdidas acumulada $ altura de lluvia acumulada 6
escurrimiento directo acumulado /i a su vez la ecuación se deriva con respecto al tiempo se tiene < i r (onde r es la lámina de escurrimient escurrimiento o directo por unidad unidad de tiempo. tiempo. En cuencas aforadas se usan comMnmente dos tipos de criterios Capacidad de infltración media Díndice de inltración media IF Coefciente de escurrimiento
>>
Figura 12: ?idrograma Figura 13: ?ietograma
CRITERIO DE LA CAPACIDAD DE LA INFILTRACIÓN MEDIA MTODO ÍNDICE H% Este criterio supone que la capacidad de inltración es constante durante toda la tormenta. 2 esta capacidad de inltración se le llama tami!n índice de inltración media I. *uando se tiene un registro simultáneo de precipitación y escurrimiento de una tormenta, el índice de inltración media se calcula de la siguiente manera a. (el Nidrograma Nidrograma de la avenida avenida se separa separa el caudal caudal ase ase y se se calcula calcula el volumen de escurrimiento supercial directo D Ve6.F, que es igual al área de la gura 23, en m ?.
esd ; =rea .P . /e calc calcula ula la la altura altura de de lluvia lluvia en exc exces eso o o alt7ra .e 3re4535ta45' como mo el vo volum lumen en de es escu curr rrim imien iento to D Ded edFF di dire rect cto o ee4t5 ee 4t5,a ,a +3, co dividido entre el área de la l a cuenca D2cF
hp ;
Ved Ac
c. /e deter determin mina a el volumen volumen total total preci precipi pita tado do DtF, DtF, qu que e es igual igual a la altura lluvia total precipitada D9F durante el tiempo (, por el área de la cuenca D2cF.
t ; .c > ?
d. Ent nton oncces el el ,ol7me' 5'8ltra.o es Di F F
i ; t < escd e. Lu Luego ego la lámi lámina na inltr inltrada ada DLiF DLiF es es >?
&i ;
Vi Ac
f. /e ca calc lcul ula a el ín índi dicce de in in lt ltra raci ción ón me med dia I tr traz azan ando do un una a lí líne nea a Norizontal en el Nietograma de la tormenta, de tal manera que la suma de las alturas de precipitación que queden arria de esa línea sea igual a Np. El índice de inltración media I será entonces igual a la alt altur ura a de pr prec ecipi ipita taci ción ón co corr rres espo pond ndie ient nte e a la lín línea ea No Nori rizo zont ntal al dividida entre el intervalo de tiempo [t que dure cada arra del Nietograma. Es decir el índice de inltración media es H QLiY(. ericar valor de índice I de manera que esd sea equivalente a la lluvia efectiva.
CRITERIO DEL COEFICIENTE DE ESCURRIMIENTO *on *o n este este crit criter erio io se supo supone ne que que las las p!rd p!rdid idas as son son prop propor orcio ciona nales les a la intensidad de la lluvia, esto es
; 1i
es decir
r ; Ce>i
(onde Ce co coe eci cien ente te de escu escurr rrim imien iento to o co cons nsta tant nte e de propo proporc rcio iona nali lida dad, d, sin sin unidades r: es r: es la lámina de escurrimiento directo por unidad de tiempo i intensidad de lluvia 'tra manera de escriir es
ed ; Ce > ii ' ien
Ce ;
Ved Vii
(onde
7 ed ed volumen de escurrimiento directo >0
7 ll ll volumen total llovido
CRITERIO DEL ÍNDICE DE PRECIPITACIÓN ANTECEDENTE Las condiciones de Numedad del suelo mediante el índice de precipitación antecedente #32 está denido como
IPA IPA ! K IPA J P (onde P es la precipitación total, / es es una constante que toma en cuenta la disminución dismin ución de la Numeda Numedad d con el tiempo, cuyo valor puede tomars tomarse e como de =.:6 para cálculos diarios, y el suíndice ; suíndice ;,, indica el día en cuestión. /i se tienen tienen regis registr tros os de P y / para varias tormentas en la cuenca en estu estudi dio, o, y ademá ademáss se cuen cuenta ta co con n las prec precip ipit itac acio ione ness de algu alguno noss días días anteriores a cada tormenta, es posile construir una gráca de I contra #32. La función #32 DIF se determina mediante un análisis de regresión. 3ara formar una gráca de esta naturaleza conviene seleccionar una o varias temporadas de lluvias del registro y suponer un valor inicial de #32, por eOemplo de "= mm. Es tami!n conveniente escoger solamente las avenidas con un solo pico para evitar errores en la separación del caudal ase y por lo tanto en el cálculo de I. *on la gráca de #32 contra I es factile estimar el valor posile del índice de inltración media I a corto plazo, conociendo Mnicamente la precipitación en los días anteriores.
MTODOS DE LOS NMEROS DE ESCURRIMIENTO CN% %odos %odos los criterios antes mencionados requieren que la cuenca est! e st! aforada, es decir, que se Nayan medido los caudales de salida al mismo tiempo que las precipitaciones. Bste m!todo es utilizale cuando las cuencas no están aforadas, por lo que es necesario tener un m!todo con el cual se pueda esti estima marr la altu altura ra de prec precip ipit itac ació ión n efect efectiva iva DNpF DNpF a part partir ir del del total total y las las características de la cuenca. El B- B- -oil -oil Conser Conser+at +ation ion -er+ice -er+ice propone el m!todo de los nMmeros de escurr esc urrimie imiento nto,, D*$F, D*$F, adecua adecuado do cuando cuando no se tiene tiene mucNa mucNa inform informaci ación ón disp dispon oni ile le del del suelo suelo y medic medicio ione ness de escu escurr rrimi imien ento to de la cuen cuenca ca que que queremos estudiar, con este m!todo se otiene la llamada precipitación efectiva o la lámina que produce escorrentía supercial directa.
>6
MTODOS EMPÍRICOS Los intentos empíricos para aOustar o representar los datos experimentales, Nan dado por resultado la propuesta de mucNas ecuaciones algeraicas de la inltr inltraci ación, ón, como como por eOemplo eOemplo 2.$. 2.$. K'/%#2K '/%#2K', ', &.E. 9'&%'$ 9'&%'$,, \.9. .9. 1&EE$, 1.2. 273%, (. K#&K927T*.L.5E$@, -.& 39#L#3 @ 9.$. 9'L%2$. uizás las más sencillas y conocidas sean las dos primeras y con respecto a la ter terce cera ra,, pres presen enta ta un enfo enfoqu que e dife diferrente ente,, por por lo tant tanto, o, so son n las las que que se descrien a continuación.
*C,.C$(% -* .@ %@ A+/!$.A+ KostiaU ostiaUov ov en " desarr desarroll olló ó una expre expresió sión n empíric empírica a que interpr interpreta eta el fenómeno de la inltración. 1racó inltración ]acumulada^ en función del tiempo en papel dole logarítmico, determinando la ecuación de la recta que se forma
; cnt n 1 (onde capacidad de inltración, en mmYNr. t tiempo, en minutos, transcurrido desde el comienzo. c5n c5n coecientes El volumen inltrado DiF, en milímetros, en un tiempo tie mpo transcurrida t, será t
i ;
t c n dt = t ∫ 60 60 0
@ en forma logarítmica será log f = log(cn)+ (n-1)logt
c = AntiLog [
−0 . 372 ] 1 . 5882
En esta forma la ecuación es una línea recta en papel logarítmico, cuya pendiente de la línea es igual a Dn T "F. La fórmula de KostiaUov no permite calcular el valor de la inltración inicial, pues cuando t_=, lím f Q ` y además, para t_=, lo cual no es cierto. D*ampos 2randaF.
>8
*C,.C$(% -* '@ *@ ?+'!+% 9ort 9o rton on en "<0= "<0= dedu deduce ce su form formul ula a co cons nsid idera erand ndo o que que el ca cam mio io en la capacidad de inltración dfYdt, con signo negativo pues f decrece, puede ser considerado proporcional a la diferencia entre la inltración actual f y la capa ca paci cida dad d de inl inltr trac ació ión n nal nal fc. fc. #ntr #ntrod oduc ucien iendo do un facto factorr posi positi tivo vo de proporcionalidad U, la ecuación diferencial que se otiene es la siguiente
<
df ;B 4 c4 dt
*uya solución es
&n 4 c4 ;
; c 8 4>e 4>e
F =∫ 0
f 60
dt ;
f c∗t 60
( f + f c ) >1 e
60∗k
2l transformar la ecuación de 9orton a una forma logarítmica se otiene
&og 4 c4 ; &og 8 4 c4 B>&oge@t4
>H
Lo cual indica que la fórmula f órmula es una línea recta, al representar t en contra LogDTfTfcF LogDTfTfcF como variales x,y . La pendiente de tal recta es igual a
m;<
1 log ( e∗k )
La
ventaOa de la ecuación de 9orton estria en que para t para t D'5 lim < ' E ', ', y su desventaOa principal es que necesita ne cesita tres parámetros f =, f c y U, de los cuales f c dee ser conocido o estimado inicialmente.
Figura 1: *ectos de la 9ariación del coefciente A en la ecuación de
>:
CONCLUSIONES El concepto de inltración fácilmente puede ser confundido con el de
percolación o ltración, ya que están estrecNamente vinculados; la diferencia está en que la inltración solo es el paso del agua al interior del suelo, y la percolación o ltración es el movimiento del agua dentro del interior del suelo. factor or prin princi cipa pall que que afec afecta ta la inl inltr trac ació ión n del del suel suelo o so son n las las El fact condiciones de la supercie y la textura del suelo. En el primer factor mencionado, un eOemplo muy claro sería las zonas uranizadas y suelos desnudos, que Narán que el suelo se vuelva más compacto; en el segundo factor, un eOemplo sería el tipo de suelo arcilloso, que es menos permeale. El instrumento principalmente usado para medir la inltración es el inltrómetro de cilindros conc!ntricos o de dole anillo, ya que !ste Da Ouicio de varios autoresF es el más exacto y real en medir la inltración. m!to todo doss más más co cono noci cido doss y util utiliz izad ados os D9or D9orto ton n y Kos osti tiaU aUov ovFF Los m! nece necesi sita tan n de ciert ciertos os pará parámet metro ross para para dete determ rmin inar ar la inl inltr trac ació ión, n, además de que tienen ciertas limitaciones.
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BIBLIOGRAFÍA (&. *#/$E& *#/$E&'/ '/ 2L722 2L722$ $ &odolfo odolfo.. >==?. >==?. 8puntes de la materia de (&. 6iego rena;e /an -uan de 3otosí, olivia. *entro de #nvestigación y
estudios de 3osgrado y área á rea 2grogeod!sica. L2$*' /E3JLE(2, /E3JLE(2, &afael. "<<<. *l infltómetro de cilindro simple como m&todo de c9lculo de la conducti+idad hidr9ulica de los suelos5 e!periencias de campo de 9mbito de montaa mediterr9nea 7álaga,
EspaXa. )niversidad de 7álaga. #$1. (. /E1E&E& *arlos, #$1. E/3. E/3. #LL'(2/, &u!n. >==8. .idrologa
$ Bni+ersidad Gacional de Cuo *29)2(2 2$(#E, 2gustín, @)12& 7'&2LE/, \eimar. >==<. (aterial de apoo did9ctico did9ctico para la enseanHa aprendiHa;e aprendiHa;e de la asignatura asignatura de
.idr .idrol olog oga a
C$7 C$7@233 @233..
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*ocNaama, olivia. $.\ 9udson. 9udson. "<
de la escorrenta5 escorrenta52'. &eino )nido. )ni do. #$1. #$1. *9 *9A A2&&# 2&&# EL2& EL2&(E (E,, Edua Eduard rdo o 2. >==0 >==0.. .idrologa .idrologa 8plicada 8plicada )niversidad $acional 2graria La 7olina. Lima, 3erM
enialgo *Namorro, *rispín T #ngaramo, 'ctavio T 7oro, Enrique T 'leszczuU, -os! T (rganc, (iego T 2sselorn, 2leOandro. *l proceso de infltración en parcelas agrcolas de la pro+incia del Chaco 5acultad de *iencias 2grarias C )$$E. *orrientes, 2rgentina.
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