INFORME DE PRUEBA DE INFILTRACION - IRREGACION.pdf

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA

man

ASPECTOS GEOMORFOLOGICOS DE LA CUENCA DEL

PRUEBA DE INFILTRACIONES RIO LOCUMBA - TACNA ASPECTOS

CCE

CURSO: IRRIGACIONES

-1-

DOCENTE:


PROFESOR:

CURSO: IRRIGACIONES

ALUMNO: CUSI LAURA, Benjamín Félix

CURSO: IRRIGACIONES

-2-

DOCENTE:


ÍNDICE

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN

05

OBJETIVOS

07

PROCEDIMIENTO

09

MARCO TEÓRICO

15

CALCULOS Y RESULTADOS

44

CONCLUSIONES

56

ANEXOS

58

CURSO: IRRIGACIONES

-3-

DOCENTE:


I.- INTRODUCCION

CURSO: IRRIGACIONES

-4-

DOCENTE:


1. INTRODUCCIÓN El presente informe detalla información en base a una prueba de infiltración que se realizó en el campus de la universidad Privada de Tacna, como concepto sabemos que la infiltración viene a ser La el movimiento del agua de la superficie hacia el interior del suelo. La infiltración es un proceso de gran importancia económica. Del agua infiltrada se proveen casi todas las plantas terrestres y muchos animales; alimenta al agua subterránea y a la vez a la mayoría de las corrientes en el período de estiaje. Para determinar la capacidad de infiltración y la velocidad que puede tener un determinado suelo existen métodos como el realizado en esta práctica que es utilizando cilindros infiltrometros y obteniendo resultados con los métodos de horton como el de los cuadrados mínimos. Estos cilindros tienen las ventajas que son muy portátiles y requieren poca agua para su funcionamiento. La importancia radica en tener la capacidad de determinar la cantidad de agua que entra en el suelo por las precipitaciones, y con ello su humedad a lo largo del año, para determinar si el suelo donde se realiza la práctica de infiltración es apto o no para un proyecto a efectuar. El propósito principal del riego es el de restituir agua a la zona de raíces mediante diversos métodos de riego, mediante los que se aplica el agua a la superficie del terreno para que penetre en él y quede disponible para las plantas. En estas condiciones, la velocidad con que el agua penetra en el suelo, denominada velocidad de infiltración, reviste gran importancia, particularmente por la variación de las características de suelo tanto temporal como espacial, durante el proceso dinámico que se produce por la interacción de la fase líquida del agua con la sólida de las partículas de suelo. La velocidad de infiltración es un parámetro que debe ser estudiado y determinado con detención, pues tiene un rol primordial en el manejo del agua a nivel predial.

CURSO: IRRIGACIONES

-5-

DOCENTE:


II.- OBJETIVOS

CURSO: IRRIGACIONES

-6-

DOCENTE:


2. OBJETIVOS Nosotros como estudiantes de ingeniería debemos de tener el conocimiento de recursos hídricos, esta práctica nos permite determinar el comportamiento del agua dentro de este proceso de la infiltración con respecto al tipo de suelo, además de aprender cómo se realiza este ensayo que es muy práctico, útil y efectivo. 2.1.

Objetivo generales.

El objetivo de este trabajo es el conocimiento de la calidad del suelo frente al manejo del agua, sirviéndonos de las ecuaciones que describen las curvas de infiltración del agua en el suelo. Los resultados obtenidos permiten definir la calidad de los suelos mediante la valoración conjunta de las constantes “a” y “b” que definen las curvas de infiltración, igualmente, permite explorar los resultados obtenidos a otros suelos. 2.2.

Objetivo específico. Determinar la infiltración de un suelo mediante el ensayo en campo: Método de los cilindros concéntricos. Comprender el proceso de infiltración del agua a través del suelo, métodos de campo para determinar la capacidad de infiltración. Aplicar modelos teóricos para hallar la infiltración, desde datos de campo. Calcular los parámetros de la curva con diferentes métodos de ajuste. Utilizando las aplicaciones agronómicas y tecnológicas más importantes de la infiltración acumulada, velocidad de infiltración e infiltración básica.

CURSO: IRRIGACIONES

-7-

DOCENTE:


III.- PROCEDIMIENTO

CURSO: IRRIGACIONES

-8-

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA 3. METODO CILINDRO INFILTROMETRO El método más ampliamente usado para determinar la infiltración de un suelo es el del cilindro infiltrómetro, el cual es adecuado para métodos de riego que permiten mojar directamente una gran superficie de suelo (bordes, regueros en contorno, aspersión). El flujo radial es minimizado por medio de un área tampón alrededor del cilindro central. El movimiento del agua es en dirección vertical hasta que pasa a la parte inferior de la orilla del cilindro, desde donde puede producirse un flujo bidimensional, gobernado por el potencial matricial del suelo. 3.1.

MATERIALES Y EQUIPOS

En general los materiales usados en la determinación de la infiltración con este método son: cilindro infiltrómetro, martillo, regla graduada en cm y mm, cronómetro, pala, balde, trozo de plástico y hoja de registro. Cilindros de diámetros 25

Cronómetro.

cm y 40 cm

Balde.

Masa o martillo.

Agua.

Wincha metálica.

Libreta de campo.

Nivel de albañil.

regla graduada en cm

Cilindros concéntricos

Balde- agua

CURSO: IRRIGACIONES

-9-

DOCENTE:


Cronómetro

Masa o martillo grande

Nivel de burbujas

Pala o lampa

3.2.

Libreta

Wincha metálica

Horno de laboratorio

UBICACIÓN DEL TERRENO UPT.

Ubicado el terreno en el cual se llevó a cabo la práctica de infiltración, se ubica en el terreno dentro de la Universidad Privada de Tacna. El ensayo se realizó el día Viernes 19 de Julio del 2013 a las 9:30 am.

CURSO: IRRIGACIONES

- 10 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA 3.3.

PROCEDIMIENTO

En primer lugar, lo que se hizo fue la ubicación del lugar en donde se llevarían a cabo las pruebas de infiltración ya que este debería contar con algunas características especiales como la poca humedad presente en este suelo para que de esta manera no dificulte el movimiento del agua en el suelo y así no afecte la muestra. Ver la foto. Seguidamente se procedió a limpiar el sitio y luego a nivelar el terreno en donde se realizara la muestra de manera que el agua cuando baje lo haga uniformemente. Ver la foto

Después de esto viene la colocada de los anillos de infiltración para tomar la muestra, como en nuestro caso eran tres anillos colocamos cada anillo a una distancia de 80cm para que los cambios ocurridos en alguno de los anillos no afectaran a los otros.

Después de colocados los anillos hay que nivelarlos, esto se hace de una manera muy cuidadosa para que al moverlos no altere el suelo en donde se va a realizar el muestreo de infiltración y de esta manera no nos altere los resultados. Ver la foto.

CURSO: IRRIGACIONES

- 11 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA Una vez nivelados los anillos el paso a seguir es colocar de la regla ya que esta nos va a servir para tomar el tiempo cada vez que este baje medio centímetro de la regla. Esta regla se coloca por dentro del primer anillo y la regla debe ser de un color oscuro de manera que se note bien la numeración. Luego dentro de los anillos de infiltración hay que vaciar agua hasta que en el primero este casi lleno aproximadamente unos 8cm para alcanzar a tomar varios datos y el segundo debe quedar más o menos a la mitad de lo que se llenó el primer anillo. Después de haberle vaciado agua a los anillos inmediatamente hay que empezar a tomar el tiempo con el cronometro y de ahí en adelante seguir registrándolo cada vez que el agua haya bajado 0.5cm según lo marcado en la regla hasta completar la cantidad de datos necesaria para la muestra. En caso en que la altura del agua después de haber infiltrado se encuentre muy baja, añadir el líquido hasta una nueva altura y midiendo dicha altura volver a realizar la medición después de un tiempo. Tomar los datos de las alturas mientras el agua

infiltra

en

el

suelo

para

posteriormente realizar los cálculos de la infiltración según los modelos estudiados.

CURSO: IRRIGACIONES

- 12 -

DOCENTE:


Procedimiento para las pruebas del segundo horizonte son iguales a las hechas en el primero.

Items

lectura

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

16.9 16.0 15.6 15.5 15.3 15.1 14.9 14.7 14.4 14.2 14.0 13.6 13.3 12.9

15 16 17 18

16.0 15.6 15.4 14.4

3.4.

Datos de campo; Prueba de infiltración Tiempo A infiltración Dt(min) (min) (cm) 0 1 1 1 2 2 3 3 3 5 5 5 10 10 0 10 15 20 20

Lac (cm)

Vi. (cm/min)

DESPUES DE 25 Y 48 HORAS RECOGER LA MUESTRA. Luego de 24 horas volver al sitio y tomar muestras de suelo para obtener el contenido humedad gravimétrico en el sitio preparado anteriormente. Tome muestras por triplicado a profundidades de 0 a 10 cm, 10 cm a 20 cm y 20 cm a 30 cm empleando el equipo de anillos metálicos de volumen conocido. Sellar las muestras para evitar perdida de agua por evaporación y trasladarlas al laboratorio. En el laboratorio obtener peso húmedo de cada muestra y colocarlas al horno a 105 grados centígrados hasta obtener peso constante (24 a 48 horas). Retirar las muestras del horno, enfriar a temperatura ambiente y obtener el peso seco. Medir el peso vacio, el diámetro y la altura del cilindro que contiene cada muestra del suelo.

CURSO: IRRIGACIONES

- 13 -

DOCENTE:


IV.- MARCO TEORICO

CURSO: IRRIGACIONES

- 14 -

DOCENTE:


4. FUNDAMENTO TEORICO. 4.1.

ANTECEDENTES

El método del Infiltrómetro de doble cilindro o anillo consiste calcular la saturación de una porción de suelo limitada por dos cilindros concéntricos para a continuación medir la variación del nivel del agua en el cilindro interior y exterior. Es posible que al inicio de la experimentación el suelo esté seco o parcialmente húmedo y por lo tanto en condiciones de no saturación, los valores inicialmente muy elevados irán descendiendo con gran rapidez como consecuencia de la presión ejercida por la columna de agua, mayor cuanto más alta sea ésta columna o el volumen de agua de los cilindros. El tiempo que transcurra hasta alcanzarse las condiciones finales de saturación dependerá de la humedad previa, la textura y la estructura del suelo, el espesor del horizonte por el que discurre el agua, y la altura del agua en el cilindro interior. Esta información ayuda muchas veces en el campo del Medio Ambiente, por ejemplo: se puede decidir cuál es el tipo de riego óptimo de un suelo determinado, qué caudal deben aportar los goteros, con este tipo de riego evitar la pérdida y muerte de las plántulas de una reforestación por falta o exceso de agua.

Figura 1: Evolución de la tasa de infiltración CURSO: IRRIGACIONES

- 15 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA Lógicamente el tiempo de saturación será menor cuanto: Mayor sea la humedad previa del suelo. Mayor sea el tamaño individual de las partículas de suelo (textura). Mayor sea la cantidad y estabilidad de los agregados del suelo (estructura). Mayor sea el espesor del horizonte del suelo por el que circula el agua. Mayor sea la altura de la lámina de agua en el cilindro interior El método original desarrollado por Munz parte de la idea de que colocados los dos cilindros y obtenida la situación de saturación, la diferencia de nivel del agua (H) en los cilindros interior y exterior provoca un flujo de agua que será de entrada hacia el cilindro interior si la altura es mayor en el tubo exterior, o de salida si es inferior.

A

B

Figura 2: Efecto de la diferencia de niveles de agua entre ambos cilindros. 2A el flujo entra hacia el cilindro interior 2B El flujo abandona del cilindro interior. En cualquier caso, además de la componente del flujo de agua (QH) debida a la diferencia de nivel H entre los dos cilindros, el agua abandona ambos cilindros por la superficie del suelo en el que están instalados como consecuencia de su porosidad. Por tanto, el flujo neto que abandona (o penetra en su caso) el cilindro interior es en realidad el resultado de dos componentes: la componente debida a la diferencia de nivel de agua en los cilindros, el “leakage”; y la componente debida a la capacidad de absorción del suelo, la infiltración. El problema radica precisamente en poder aislar para cada condición de H la componente del flujo “leakage” de la componente de infiltración a partir del valor del flujo neto del tubo interior (valor objeto de la medición). Para ello se adopta la CURSO: IRRIGACIONES

- 16 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA hipótesis de que la componente debida a la absorción es constante durante la realización de la experiencia y no resulta afectada por los cambios del nivel del agua en el cilindro interior. La hipótesis efectivamente es válida si las medidas se realizan en un corto espacio de tiempo y si H se mantiene relativamente pequeño. De otra parte, si H=0 entonces el flujo en el tubo interior se debe únicamente a la absorción del suelo, siendo éste precisamente el propósito de la técnica propuesta en esta sección. El cilindro exterior también tiene como función el evitar la infiltración horizontal del agua por debajo del cilindro interior, de tal forma que las medidas se correspondan con seguridad al flujo vertical.

Figura 3: Flujo de agua en el suelo generado por el doble cilindro 4.2.

MARCO TEORICO.

La infiltración es el proceso por el cual el agua superficial se introduce en las capas internas del suelo debido básicamente a las fuerzas gravitatorias, aunque también intervienen fuerzas de tipo capilar así como otras de naturaleza más compleja como química, etc. El agua infiltrada puede llegar a los acuíferos, ríos, lagos o al mar, o bien puede quedar retenida en el suelo y volver a la atmósfera por fenómenos de evaporación y/o transpiración. La infiltración depende de:

CURSO: IRRIGACIONES

- 17 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA Las características del suelo, permeabilidad y estado de humedad del mismo. Las características de la cubierta vegetal. La intensidad y duración de la lluvia. El estado de la superficie del suelo, laboreo, etc. Las características del agua, temperatura, impurezas, etc.

4.2.1. CAPACIDAD DE INFILTRACION: En hidrología, se denomina capacidad de infiltración a la velocidad máxima con que el agua penetra en el suelo. La capacidad de infiltración depende de muchos factores; un suelo desagregado y permeable tendrá una capacidad de infiltración mayor que un suelo arcilloso y compacto. Si una gran parte de los poros del suelo ya se encuentran saturados, la capacidad de infiltración será menor que si la humedad del suelo es relativamente baja. Si los poros del suelo en las camadas superiores del mismo ya se encuentran saturados, la infiltración se hará en función de la permeabilidad de los estratos inferiores.

CURSO: IRRIGACIONES

- 18 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA El índice de infiltración o capacidad media de infiltración es utilizado para calcular el escurrimiento en grandes áreas, donde sería difícil aplicar la curva de capacidad de infiltración. Este es equivalente a la velocidad media de infiltración.

Curva de la capacidad de infiltración Lamina acumulada: Es cantidad de agua expresada en centímetros que se per cola en el suelo durante un tiempo determinado contado desde el momento de su aplicación. Si graficamos 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 infiltración: Es la relación entre la lámina que se infiltra y el tiempo que tarda en hacerlo. Se expresa en cm./hr o en cm./min. La velocidad de infiltración depende de muchos factores entre ellos. 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 CURSO: IRRIGACIONES

- 19 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA 4.2.2. FORMAS DE AGUA EN EL SUELO En el suelo se distinguen clásicamente tres tipos fundamentales de agua: 4.2.2.1.

Agua de retención

Es el agua retenida en los poros o alrededor de las partícula de suelo en contra de la acción dela gravedad. Se distinguen dos situaciones: El agua higroscópica, que está fijada fuertemente a las partículas del suelo. El espesor de esta capa de agua que rodea las partículas es muy reducido. La fuerza de unión entre el agua y las partículas del suelo tiene lugar por medio de enlaces químicos entre los dipolos del agua y las valencias libres que existen en la superficie de los minerales. Se trata de un agua inmovilizable desde el punto de vista práctico y que no puede ser desplazada más que en estado de vapor. La cantidad de agua retenida de esta manera varía en función de la granulometría y porosidad del material; así pues, puede estimarse del orden de 0.2-0.5% en partículas gruesas y del 15-20% en materiales finos (limos y arcillas). El agua pelicular, que envuelve a las partículas del suelo y al agua higroscópica con una pequeña película cuyo espesor no sobrepasa las 0.1 micras. Se puede desplazar en estado líquido por el juego de atracciones moleculares de las partículas vecinas. La retención de esta agua se debe a fenómenos de tensión superficial. La cantidad de agua pelicular en el suelo depende también de la granulometría, de tal forma que podemos encontrar valores muy dispares, del orden de 30-40% en arcillas y 1-2% enarenas. 4.2.2.2.

Agua capilar

El agua capilar es el agua retenida en conductos de pequeño tamaño (micro poros) por fenómenos de capilaridad y tensión superficial. Se pueden diferenciar: Agua capilar aislada o colgada: no está ligada a la zona no saturada. Esta agua se ubica en los microporos más pequeños del suelo. Se puede eliminar por centrifugación.

CURSO: IRRIGACIONES

- 20 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA Agua capilar continua: ligada a la zona no saturada. La granulometría influye en la cuantía de esta agua; así, su presencia puede alcanzar varios metros de altura en materiales arcillosos y pocos milímetros en materiales gravosos. 4.2.2.3.

Agua gravífica

El agua gravífica se define como la porción de agua que se desplaza libremente por el suelo bajo el efecto de la gravedad. Ocupa los espacios libres de los poros, de los intersticios y de las fisuras de las rocas. Constituye la parte activa de las aguas subterráneas y es la principal responsable del transporte de solutos, como los nitratos por ejemplo. Los esfuerzos de modelización se centran particularmente en esta fracción de las aguas del suelo. 4.2.3. DISTRIBUCIÓN VERTICAL DEL AGUA EN EL SUELO Suponiendo un material homogéneo y con una porosidad intersticial dada, se pueden diferenciar una serie de zonas en profundidad en función del tipo de agua presente en cada una de ellas. En la zona más superficial, los poros están ocupados por aire y agua. Se trata de la zona de aireación o zona no saturada. En esta zona se distinguen las siguientes sub zonas: 4.2.3.1.

Sub zona de evapotranspiración:

Es la parte del suelo en contacto directo con la atmósfera. En ella se instalan las raíces de las plantas herbáceas y las raíces superficiales de las plantas superiores. En esta zona es en donde se dan con mayor intensidad los procesos de evapotranspiración. Los tipos de agua existentes en esta sub zona son principalmente agua higroscópica, pelicular y capilar aislada, pero no existe agua gravífica, a no ser que esté de tránsito hacia zonas inferiores en episodios inmediatos a una precipitación. En esta zona es donde se da la mayor parte de la absorción de agua y nutrientes por parte delos vegetales.

CURSO: IRRIGACIONES

- 21 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA 4.2.3.2.

Sub zona intermedia:

Se halla inmediatamente debajo de la zona de evapotranspiración, con menor proporción de poros y conductos. En ella se encuentran ubicadas las raíces profundas de las plantas superiores. También se dan fenómenos de absorción de agua y nutrientes por los vegetales, así como procesos de evapotranspiración, pero con menor intensidad, porque las fuerzas de retención del agua son mayores que las de succión de las raíces situadas sobre ella. En consecuencia, el flujo es sensiblemente más lento que en la zona radicular. En esta zona existe agua higroscópica y pelicular (en menor proporción que en la zona anterior y también agua capilar aislada. 4.2.3.3.

Franja capilar:

Abarca desde la zona intermedia hasta la superficie freática. Su amplitud depende de la granulometría del material, ya que puede tener varios metros de espesor en arcillas y pocos milímetros en gravas. En esta zona existen todos los tipos de agua, excepto el agua gravífica, pero fundamentalmente el agua capilar continua, ligada a la zona saturada. Debajo de la zona de aireación se halla la zona saturada, separada de la primera por la superficie freática. Si se analiza en un perfil del suelo la distribución vertical del agua en profundidad Figura 4 se pueden distinguir la zona no saturada y la zona saturada separadas una de otra por una superficie ideal denominada superficie piezométrica o freática (definida como el lugar geométrico de los puntos cuya presión hidrostática coincide con la atmosférica y que constituye la superficie libre de un acuífero).

CURSO: IRRIGACIONES

- 22 -

DOCENTE:


Figura 4: Distribución vertical del agua en el suelo. En la zona no saturada y en las partes más próximas a la superficie, el contenido de humedad del suelo fluctúa debido a las variaciones de la evaporación y la transpiración delas plantas, constituyendo la zona de evapotranspiración. Inmediatamente por debajo de la anterior se encuentra la zona vadosa, en la cual el agua se desplaza por los poros sin llegar a saturarlos. Por último, se distingue la franja capilar, donde el agua satura los poros y que, dependiendo de la granulometría, puede ascender por capilaridad. En relación con la zona saturada, todos sus poros están ocupados o saturados con agua, su límite inferior corresponde a una roca cuya porosidad no permite la circulación del agua en profundidad.

4.2.4. PARÁMETROS DE UTILIDAD Y CARACTERIZACIÓN DEL MEDIO FÍSICO En diferentes estudios de zonas no saturadas requiere un control continuo de ciertos parámetros variables y la determinación precisa de características intrínsecas del medio. Para tener la posibilidad de alcanzar los objetivos previstos y, en cualquier caso, para optimizar el rendimiento del trabajo, es necesario planificar cuidadosamente la investigación de manera que cualquier omisión no invalide otros datos o les reste eficacia.

CURSO: IRRIGACIONES

- 23 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA Según las normas de muestreo (ASTM, 1990, 1992, 1993, 1995). Se hace la mención de algunos de los parámetros más habitualmente utilizados y que constituyen los elementos básicos en estudios de zona no saturada: 4.2.4.1.

Textura

El estudio del flujo del agua y, especialmente, de los procesos físico-químicos que ocurren en la ZNS no puede llevarse a cabo sin conocer la distribución granulométrica del suelo. En general, las fracciones gruesas se determinan por tamizado y la diferenciación entre limos y arcillas se consigue fácilmente por densimetría (aerómetro de Boyoucos). Suele ser suficiente determinar la textura en muestras seleccionadas

del perfil del suelo cuyo número depende dela

homogeneidad litológica vertical y horizontal.

Relación general entre textura y características de agua en el suelo. 4.2.4.2.

Mineralogía

La cuantificación aproximada de cada tipo de arcilla (illita, caolinita, esmectitas.) presente en el suelo es de gran interés en el estudio de ciertos procesos de adsorción (cambio iónico) que dependen, entre otros factores, de la capacidad de cambio, y de procesos de degradación de plaguicidas y otros compuestos orgánicos. CURSO: IRRIGACIONES

- 24 -

DOCENTE:


Densidad

La densidad aparente (db) se refiere a la masa de suelo seco por volumen de suelo. La densidad mineral (dm) es la masa de suelo seco por volumen de sólidos del suelo. 4.2.4.4.

Humedad

El grado de humedad (q) se mide por el contenido volumétrico (cm3/cm3) de agua en el suelo (qv), o por el contenido gravimétrico (gr/gr) de masa de agua por masa de suelo seco (qg). Los valores de q están comprendidos entre 0, para un suelo totalmente seco, y un máximo de saturación (G), cuando todos los poros están ocupados por agua. Grado de saturación es la relación entre el volumen de agua y el volumen de agua a saturación. Después de que un suelo saturado ha drenado por gravedad alcanza la llamada capacidad de campo. El contenido de humedad correspondiente a este estado es la capacidad de retención.

Estados de humedad del suelo.

CURSO: IRRIGACIONES

- 25 -

DOCENTE:


Densidad mineral Densidad aparente Porosidad Humedad gravimétrica Humedad volumétrica

rs = Ms / Vs rb = Ms / Vt n = Vf /Vt w = Mw / Ms q = Vw / Vf

4.2.5. TASA DE INFILTRACIÓN La tasa de infiltración es la velocidad con la que el agua penetra en el suelo a través de su superficie. Normalmente la expresamos en mm/h y su valor máximo coincide con la conductividad hidráulica del suelo saturado. Ten en cuenta que las tasas de infiltración obtenidas con el método del doble cilindro o doble cilindro en condiciones de no saturación no son muy fiables y tampoco son indicativas del comportamiento del suelo en condiciones de campo, no es habitual, ni aún siquiera cuando se riega a manta, que sobre la superficie del terreno haya una lámina de agua de varios cm de altura y sólo es así en condiciones excepcionales como las inundaciones o las grandes avenidas de agua. 4.2.6. INFILTRACIÓN La infiltración es el movimiento del agua de la superficie hacia el interior del suelo. La infiltración es un proceso de gran importancia económica. Del agua infiltrada se proveen casi todas las plantas terrestres y muchos animales; alimenta al agua CURSO: IRRIGACIONES

- 26 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA subterránea y a la vez a la mayoría de las corrientes en el período de estiaje; reduce las inundaciones y la erosión del suelo.

Figura 5: Infiltración del agua a una cuenca subterránea En el proceso de infiltración se pueden distinguir tres fases: 4.2.6.1.

Intercambio

Se presenta en la parte superior del suelo, donde el agua puede retornar a la atmósfera por medio de la evaporación debido al movimiento capilar o por medio dela transpiración de las plantas. 4.2.6.2.

Transmisión.

Ocurre cuando la acción de la gravedad supera a la de la capilaridad yobliga al agua a deslizarse verticalmente hasta encontrar una capa impermeable. 4.2.6.3.

Circulación.

Se presenta cuando el agua se acumula en el subsuelo debido a la presencia de una capa impermeable y empieza a circular por la acción de la gravedad,obedeciendo las leyes del escurrimiento subterráneo.

CURSO: IRRIGACIONES

- 27 -

DOCENTE:


Curvas de infiltración

4.2.7. CAPACIDAD DE INFILTRACIÓN Es la cantidad máxima de agua que un suelo puede absorber por unidad de superficie horizontal y por unidad de tiempo. Se mide por la altura de agua que se infiltra, expresada en mm/hora. La capacidad de infiltración disminuye hasta alcanzar un valor casi constante a medida que la precipitación se prolonga, y es entonces cuando empieza el escurrimiento. A la lluvia que es superior a la capacidad de infiltración se le denomina lluvia neta(es la que escurre). A la lluvia que cae en el tiempo en que hay lluvia neta se le llama lluvia eficaz, por lo tanto, la lluvia neta equivale a la lluvia eficaz. 4.2.8. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE INFILTRACIÓN La infiltración se define como el proceso por el cual el agua penetra por la superficie de suelo y llega hasta sus capas inferiores.

CURSO: IRRIGACIONES

- 28 -

DOCENTE:


Figura N°6. Perfil de humedad en el proceso de infiltración. Muchos factores del suelo afectan el control de la infiltración, así como también gobiernan el movimiento del agua dentro del mismo y su distribución durante y después de la infiltración. Si se aplica agua a determinada superficie de suelo, a una velocidad que se incrementa en forma uniforme, tarde o temprano se llega a un punto en que la velocidad de aporte comienza a exceder la capacidad del suelo para absorber agua y, el exceso se acumula sobre la superficie, o escurre si las condiciones de pendiente lo permiten. La capacidad de infiltración conocida también como “infiltrabilidad del suelo” es el flujo que el perfil del suelo puede absorber a través de su superficie, cuando es mantenido en contacto con el agua a la presión atmosférica. Mientras la velocidad de aporte de agua a la superficie del suelo sea menor que la infiltrabilidad, el agua se infiltra tan rápidamente como es aportada y la velocidad de aporte determina la velocidad de infiltración (o sea, el proceso es controlado por el flujo). Sin embargo, una vez que la velocidad de aporte excede la infiltrabilidad del suelo es ésta última la que determina la velocidad real de infiltración; de ese modo el proceso es controlado por las características del perfil En este contexto, la infiltración acumulada, es la integración en el tiempo de la velocidad de infiltración, con una dependencia curvilínea del tiempo y una pendiente que decrece gradualmente. La infiltrabilidad del suelo y su variación en el tiempo dependen del contenido de agua inicial y de la succión, así como de la textura, estructura y uniformidad(o secuencia de los estratos) del perfil del suelo. CURSO: IRRIGACIONES

- 29 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA Kiastiakov, en 1962, fue el primero que propuso el uso de una ecuación empírica, para la velocidad de infiltración expresada normalmente en unidades de longitud por unidad de tiempo. Ι = K x Tn -1 < n < 0 (1) Donde: I T K n

= Velocidad de infiltración instantánea = Tiempo en minutos. = Constante que representa la velocidad de infiltración para t = 1. = Pendiente de la curva de velocidad de infiltración con respecto al tiempo.

La infiltración acumulada, se obtiene integrando (1):

dT (2) Donde, D es la infiltración acumulada o lámina de agua acumulada (L). Por otra parte, la relación matemática que existe entre la velocidad de infiltración y el tiempo está representada por una función exponencial inversa. Así también, cada cambio en las características del suelo provocará instantáneamente un comportamiento singular del proceso de infiltración, que obviamente se verá reflejado en una gráfica de estas variables. De eta manera, es posible visualizar una familia de curvas de infiltración para cada tipo de suelo.

Figura N° 7. Curvas de infiltración, según textura del suelo

CURSO: IRRIGACIONES

- 30 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA 4.2.9. FACTORES

QUE

INTERVIENEN

EN

LA

CAPACIDAD

DE

INFILTRACIÓN. 4.2.9.1.

Tipo de suelo:

Entre mayor sea la porosidad, el tamaño de las partículas y el estado de fisura miento del suelo, mayor será la capacidad de infiltración. 4.2.9.2.

Grado de humedad del suelo:

La infiltración varía en proporción inversa a la humedad del suelo, es decir, un suelo húmedo presenta menor capacidad de infiltración que un suelo seco 4.2.9.3.

Presencia de substancias coloidales:

Casi todos los suelos contienen coloides. La hidratación de los coloides aumenta su tamaño y reduce el espacio para la infiltración del agua. 4.2.9.4.

Acción de la precipitación sobre el suelo:

El agua de lluvia al chocar con el suelo facilita la compactación de su superficie disminuyendo la capacidad de infiltración; por otra parte, el agua transporta materiales finos que tienden a disminuir la porosidad de la superficie del suelo, humedece la superficie, saturando los horizontes más próximos a la misma, lo que aumenta la resistencia a la penetración del agua y actúa sobre las partículas de substancias coloidales que, como se dijo, reducen la dimensión de los espacios inter granulares. La intensidad de esta acción varía con la granulometría de los suelos, y la presencia de vegetación la atenúa o elimina. 4.2.9.5.

Cubierta vegetal:

Con una cubierta vegetal natural aumenta la capacidad de infiltración y en caso de terreno cultivado, depende del tratamiento que se le dé al suelo. La cubierta vegetal densa favorece la infiltración y dificulta el escurrimiento superficial del agua. Una vez que la lluvia cesa, la humedad del suelo es retirada a través de las raíces, aumentando la capacidad de infiltración para próximas precipitaciones. CURSO: IRRIGACIONES

- 31 -

DOCENTE:


Acción del hombre y de los animales:

El suelo virgen tiene una estructura favorable para la infiltración, alto contenido de materia orgánica y mayor tamaño de los poros. Si el uso de la tierra tiene buen manejo y se aproxima a las condiciones citadas, se favorecerá el proceso de la infiltración, en caso contrario, cuando la tierra está sometida a un uso intensivo por animales o sujeto al paso constante de vehículos, la superficie se compacta y se vuelve impermeable. 4.2.9.7.

Temperatura:

1. Las temperaturas bajas dificultan la infiltración. 2. Las variaciones de la capacidad de infiltración pueden ser clasificadas en dos categorías: A. Variaciones en áreas geográficas debidas a las condiciones físicas del suelo B. Variaciones a través del tiempo en una superficie limitada: Variaciones anuales debidas a la acción de los animales, deforestación, etcétera. Variaciones anuales debidas a diferencias de grado de humedad del suelo, estado de desarrollo de la vegetación, temperatura, etcétera. Variaciones a lo largo de la misma precipitación.

4.2.10. INSTRUMENTOS DE MEDICION: 4.2.10.1. CILINDROS INFILTROMETROS: El aparato que se usa es muy sencillo, es el infiltrómetro. El más común consiste en un cilindro de 15 cm de largo y fijo, aproximadamente de 20 cm; se pone en él una determinada cantidad de agua y se observa el tiempo que tarda en infiltrarse. A este aparato se le atribuyen algunos defectos: el agua se infiltra por el círculo que constituye el fondo, pero como alrededor de él no se está infiltrando agua, las zonas del suelo a los lados del aparato participan también en la infiltración, por lo tanto, da medidas superiores a la realidad.

CURSO: IRRIGACIONES

- 32 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA El error apuntado se corrige colocando otro tubo de mayor diámetro (40 cm) alrededor del primero, constituye una especie de corona protectora. En éste también 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 expandir La medición es menor que la que se hubiera obtenido antes y más concordante con la capacidad real del suelo. El infiltrometro de cilindro es la manera más popular para establecer las características de infiltración de un suelo. Estos cilindros tienen las ventajas que son muy portátiles y requieren poca agua para su funcionamiento. Tienen una desventaja de que el área de infiltración es pequeña y a veces no es representativo del terreno en general. Esto puede requerir muchas pruebas en un terreno para llegar a un valor confiable para infiltración representativa. Otras desventajas son que a veces es difícil de instalación de éstos en terrenos pedregosos, y que la instalación tiene que ser sumamente cuidadosa para asegurar que no se disturba el suelo dentro del cilindro. Causando cambios en características de infiltración o infiltraciones a través de las paredes del cilindro.

4.2.11. MÉTODO DE LOS CILINDROS INFILTRÓMETROS Este método se utiliza para determinar la velocidad de infiltración en suelos en los que se establecerán métodos de riego, tales como acequias en contorno, bordes, tazas, aspersión y goteo. Según Gurovich, los materiales necesarios para la ejecución adecuada de éste, son: Cilindro metálico de acero, y un diámetro no inferior a 30 cm y de 0,5 cm de grosor. Martillo (pesado para labores de penetración en el suelo) Estanque de agua de 10 a 15 litros. Agua de igual calidad. Regla milimétrica. Protector de erosión (plástico, madera en el fondo del cilindro) Cronómetro o reloj.

CURSO: IRRIGACIONES

- 33 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA El aparato que se usa para este método es muy sencillo, es el infiltrómetro. El más común consiste en un cilindro de 15 cm de largo y fijo, aproximadamente de 20 cm; se pone en él una determinada cantidad de agua y se observa el tiempo que tarda en infiltrarse. A este aparato se le atribuyen algunos defectos: el agua se infiltra por el círculo que constituye el fondo, pero como alrededor de él no se está infiltrando agua, las zonas del suelo a los lados del aparato participan también en la infiltración, por lo tanto, da medidas superiores a la realidad. El error apuntado se corrige colocando otro tubo de mayor diámetro(40 cm) alrededor del primero, constituye una especie de corona protectora. En éste también 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 expandir.

Figura 8: La medición es menor que la que se hubiera obtenido antes y más concordante con la capacidad real del suelo El registro de las mediciones, se realiza en base a una tabla con distintas alturas de agua en el cilindro, a intervalos periódicos, de modo de registrar intervalos a los 5, 10, 20, 30, 45, 60, 90....; de igual forma su representación gráfica puede apreciarse en la Tabla N°1 y gráfico Nº 1.

CURSO: IRRIGACIONES

- 34 -

DOCENTE:


Tiempo Altura Altura Diferencial Infiltración (min) (cm) (cm) (cm) (mm/hr) (1) (2) (3) (4) (5) 0 18 0 5 16 2,0 240 10 15,2 0,8 96 20 13,4 1,8 108 30 12,5 0,9 54 45 10,8 18* 1,7 68 60 16,1 1,9 76 90 12,5 3,6 72 Promedio de infiltración 65 mm/h Tabla N° 1. Determinación de la velocidad de infiltración de los suelos METODO DE HORTON:(1940): Horton supuso que el cambio en la capacidad de infiltración puede ser considerada proporcional a la diferencia entre la capacidad de infiltración actual y la capacidad de infiltración final, introduciendo un factor de proporcionalidad. Capacidad infiltración:

mm/h El tiempo acumulado y la lámina acumulada se hallan sumando sucesivamente los tiempos y láminas parciales METODO DE MINIMOS CUADRADOS(Kostiakov 1932): Existen varias fórmulas que pretenden expresan matemáticamente el fenómeno de infiltración. Entre esta una racional de Philips, que presenta el inconveniente de ser solo aplicable en casos especiales, no siendo muy práctica. Se ha generalizado, para salvar este inconveniente, la utilización de ecuaciones empíricas cuyos parámetros se deducen en base a datos experimentales. Una de ellas es la denominada fórmula de KOSTIAKOV (1932, Rusia), la cual expresa.

CURSO: IRRIGACIONES

- 35 -

DOCENTE:


L= lámina de agua total infiltrada en el tiempo T o infiltración acumulada. T= tiempo que permanece el agua sobre el suelo. b y m = son constantes, las cuales tratan de interpretar dentro de los límites de uso de la ecuación todas las variables que afectan al proceso. La ecuación de Kostiakov ajusta

los

datos

experimentales bastante

bien,

particularmente para períodos de tiempo relativamente cortos. Esta ecuación puede ser usada en trabajos de riego debido a su simplicidad y por qué ajusta razonablemente bien a períodos de tiempo que no excedan unas pocas horas, que es lo que se necesita para riego. El parámetro “b” nos da una idea del contenido de humedad al iniciarse el proceso, y el parámetro “m” nos da idea del ritmo de la infiltración, generalmente su valor está entre 0 y 1. Si la ecuación (1) la derivamos con respecto al tiempo, obtendremos la expresión correspondiente a la Velocidad de Infiltración (I) o Infiltración Instantánea (Ii). I= m.b.Tm-1 [cm/min ó mm/min] I= 60.m.b.Tm-1 [cm/hora ó mm/hora] , según con que unidad se toma la lectura de Lámina y Tiempo. Para simplificar podemos tomar: B = 60.m.b -n = m-1 Teniendo: I = B.T-n [cm ó mm/hora]. Límite de uso:

CURSO: IRRIGACIONES

- 36 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA No se pueden tomar tiempos mayores a 24 horas (en riego nunca ocurre), se invalida esta ecuación al llegar a condiciones de saturación. Esto se debe a su carácter netamente empírico. DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS b Y m: La determinación de los parámetros necesariamente se basa en el análisis de los datos de un ensayo a campo de infiltración. Veremos a continuación que tipo de ensayo se puede realizar a campo: Primero debemos aclarar que para cada sistema de riego (distinto), se necesitará un tipo de ensayo, también distinto. Así para riego por surcos o amelgas, un ensayo en una porción de surcos o melgas tipo. Para aspersión reproducir lo mejor posible el efecto del golpeteo de las gotas sobre el suelo (simulador de lluvia), este efecto produce como consecuencia una disminución de los valores de infiltración en comparación con los registrados con equipos que no simulen el efecto del golpeteo de las gotas. Por último para riego por inundación, el que mejor representa las condiciones, es el infiltrómetro de dobles anillos. Como se comprenderá estos distintos tipos tratan de representar, de la manera más cercana posible a la realidad, cada uno de los distintos sistemas de riego. Muchas veces el técnico choca en la práctica con hechos tan concretos como el de no poder contar con una parcela nivelada y con el trazado de surcos o melgas tipo; menos aún con un simulador de lluvia. Por eso que se recurre muchas veces a un infiltrómetro de doble anillos. 4.2.12. CAPACIDAD DE CAMPO (CC) Es aquel nivel de humedad en que ocurre un equilibrio entre el potencial métrico y el potencial gravitacional para realizarlos mediante muestreos gravimétricos. Este dato puede ser muy variable incluso en el mismo suelo a lo largo del tiempo. Esta variable se determinó mediante los muestreos de suelo antes y después del riego, cuando estaba instalado el sistema de riego para observar si mostraban diferencias y se calcula mediante la fórmula:

CURSO: IRRIGACIONES

- 37 -

DOCENTE:


4.2.13. DENSIDAD APARENTE (DA), DENSIDAD REAL (DR) Estas variables se determinaron mediante los muestreos y textura del suelo. En el laboratorio de suelo y agua de la Universidad Nacional Agraria, las ecuaciones para la determinación son las siguientes:

4.2.13.1. Porosidad total (Poros) Los terrenos arenosos son ricos en macro poros, permitiendo un rápido pasaje del agua, pero tienen una muy baja capacidad de retener el agua, mientras que los suelos arcillosos son ricos en micro poros, y pueden manifestar una escasa aeración, pero tienen una elevada capacidad de retención del agua. Esta variable se determinó mediante la siguiente fórmula, una vez obtenida la densidad aparente y la real:

4.2.13.2. Área humedecida El diámetro mojado dependerá de la jornada del riego, textura del suelo. Esta variable se determinó midiendo con una regla milimetrada el área mojada generada por los goteros en las tres láminas de riego posteriormente comparados con los diámetros mojados establecidos por la FAO con respecto a la textura de los suelos. Se puso en funcionamiento el sistema de riego cuando este cumplió con el tiempo establecido se corta la alimentación del agua y se midieron las áreas mojadas generadas por los goteros. Las mediciones se realizaron en las tres normas de riego establecidas, obteniendo datos promedios (Cuadro 4). CURSO: IRRIGACIONES

- 38 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA Cuadro 5. Promedios de diámetros y profundidades humedecidas por los goteros.

El área mojada mayor obtenida fue la norma de 30 min (0.0025 l/s por planta) con diámetros de 20-25 cm y profundidades de 10-18 cm. Este comportamiento fue similar en las tres parcelas experimentales, las raíces del cultivo tenían una profundidad promedio que osciló 15-20 cm, compensando las necesidades hídricas del cultivo. Estos datos se compararon con el método de determinación de diámetros mojados de la FAO y programa Curbifit mostrando ecuaciones que determinan las profundidades y diámetro mojado en el (Cuadro 6) se reflejan los datos promedios.

Cuadro 6. Promedios de diámetros mojados obtenidos por la ecuación del Curbifit.

En el Cuadro 6 se reflejan los promedios de profundidades humedecidas generadas por los emisores, en el cual al comparar los datos reales con los expuestos por la FAO se encuentra cierta semejanza entre ambos resultados, con coeficientes de determinación con un grado de error inferior al 10 % de confianza. 4.2.13.3. Coeficiente de rendimiento (Ky) El coeficiente de rendimiento de un cultivo está determinado principalmente por sus características genéticas, factores climáticos como la temperatura, radiación solar, etapa vegetativa total del cultivo de fresa. Esta variable se determinó con datos climáticos de la zona, mediante el cálculo de la evotranspiración, producción potencial y producción esperada del cultivo de fresa CURSO: IRRIGACIONES

- 39 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA y láminas de aguas aplicadas con el riego más la suma de las precipitaciones durante el período vegetativo del cultivo haciendo uso del sistema computarizado Cropwap:

K

= Coeficiente del cultivo

Pp

= Producción potencial

Pe

= Producción esperada

R

= Riego

Evpmax

= Evo transpiración máxima

Ppanual

= precipitación anual

4.2.14. PROCEDIMIENTO: 4.2.14.1. LUGAR DE PRÁCTICA: El lugar donde se realiza la práctica debe ser un lugar libre de fisuras, piedras, materia orgánica.se debe evitar sitios donde hay mucho pisoteo de animales o maquinaria, el lugar escogido fue un suelo de cultivo de textura arenoso ubicado en la universidad Privada de Tacna.

4.2.14.2. INSTALACION: Se procede a colocar el cilindro con mucho cuidado introducirlo al terreno con el tablón y comba previamente nivelado el terreno. El cilindro debe entrar CURSO: IRRIGACIONES

- 40 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA verticalmente al terreno. La profundidad de entrada al suelo debe ser de por lo menos 15 cm, solo se utilizó un cilindro.

4.2.14.3. FUNCIONAMIENTO: Se procede a llenar el cilindro con agua a una profundidad de 27 cm 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. Hacer la medida inicial rápidamente después de echar agua en el cilindro para minimizar el error de infiltración durante el tiempo inicial. Registrar la medida y el tiempo correspondiente. Las medidas se dió a un minuto minutos correspondientes.

4.2.14.4. INDICES DE INFILTRACION Los índices de infiltración pueden clasificarse de la manera siguiente:

CURSO: IRRIGACIONES

- 41 -

DOCENTE:


Muy Lenta: Velocidad de infiltración menor de 0.25 cm/hora. Suelos arcillosos. Lenta: Velocidad de infiltración de 0.25 – 1.3 cm/hora. Suelos arcillosos y pobres en M.O. y de poca. Moderada: Velocidad de infiltración 1.3- 2.5 cm/hora. Suelos franco arenosos y franco limosos. Rápidas: Velocidad de infiltración >2.5 cm/hora. Suelos arenosos y profundos, franco limosas bien agregados.

CURSO: IRRIGACIONES

- 42 -

DOCENTE:


V.- CÁLCULO Y RESULTADOS

CURSO: IRRIGACIONES

- 43 -

DOCENTE:


5. CÁLCULOS Y RESULTADOS 5.1.

Calculo Capacidad de campo (cc)

Es el contenido de humedad de un suelo, después que el exceso ha sido drenado y la velocidad de descenso disminuida en grado considerable.

“VERITAS ET VITA”

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE IRRIGACIONES

PROYECTO

: ESTUDIO DE SUELOS

UBICACIÓN

: UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

FECHA

: JULIO 2013

SUPERVISION

: ING. ELIAS SALAS PINTO

INFILTRACION N°01

MUESTRA UND. FECHA :

19/07/2013

PROFUNDIDAD DEL HOYO

A B C D E F G

ENSAYO

m

-0.15

-0.15

Peso del Recipiente

gr

85.60

74.90

Peso de la Muestra + Recipiente

gr

405.10

645.60

Peso de la Muestra Seca + Recipiente

gr

348.50

546.60

Peso del Agua (B-C)

gr

56.60

99.00

Peso de la Muestra Seca (C-A)

gr

262.90

471.70

PORCENTAJE DE HUMEDAD (D/E)

%

21.53

20.99

PROMEDIO DE CONTENIDO DE HUMEDAD (%)

%

21.26

Se ha determinado en laboratorio, que cuando un suelo está en capacidad de campo, el contenido de agua está retenido con una tensión de 1/3 de atmósfera aproximadamente. Un suelo está a capacidad de campo después de dos o cinco días de aplicado el riego.

CURSO: IRRIGACIONES

- 44 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA El método utilizado para la obtención de la capacidad de campo fue el método de la manguera o llamado también método de la columna de suelo, y se utilizó la siguiente formula.

Psh = Peso suelo húmedo. Pss = Peso suelo seco.

% De acuerdo a la clase textural a la cual pertenece un determinado suelo se puede considerar los siguientes rangos admisibles de capacidad de campo: En la tabla 1 se presenta la hoja de registros de infiltración con datos originales, obtenidos en terreno, y su consiguiente representación en los gráficos:.

CURSO: IRRIGACIONES

- 45 -

DOCENTE:

UNIVERSIDAD PRIVAD TACNA Tabla 1. Hoja de registro para la medición de infiltración acumulada (Iac) y velocidad de infiltración (Vi), utilizando cilindro infiltro metro.

Hora

CURSO: IRRIGACIONES

Tiempo (min) parcial

Lectura (cm) parcial

9:39:45 9:40:45 9:41:45 9:42:45

0’

16.9

1’

16.0

1’

15.8

1’

15.6

9:44:45 9:46:45 9:49:45 9:52:45 9:55:45 10:00:45 10:05:45 10:10:45 10:20:45 10:30:45 10:40:45 10:55:45 11:15:45 11:35:45

2’

15.5

2’

15.3

3’

15.1

3’

14.9

3’

14.7

5’

14.4

5’

14.2

5’

14.0

10’

13.6

10’

13.3

10’

12.9

16.0

15’

15.6

20’

15.4

20’

14.4

- 46 -

DOCENTE:


5.2.

MÉTODOS DE CÁLCULO DE INFILTRACIÓN

A) MÉTODO ESTADÍSTICO:

Lámina Infiltrada (cm) Lectura Parcia Acumulad Acumulado parcial (cm) Parcial l o (a) (Sa) (b) (Sb) 0 0 16.9 1 1 16 0.9 0.9 1 2 15.8 0.2 1.1 1 3 15.6 0.2 1.3 2 5 15.5 0.1 1.4 2 7 15.3 0.2 1.6 3 10 15.1 0.2 1.8 3 13 14.9 0.2 2 3 16 14.7 0.2 2.2 5 21 14.4 0.3 2.5 5 26 14.2 0.2 2.7 5 31 14 0.2 2.9 10 41 13.6 0.4 3.3 10 51 13.3 0.3 3.6 10 61 12.9 0.4 4 15 76 12.5 0.4 4.4 20 96 12.3 0.2 4.6 20 116 11.3 1.0 5.6 Tiempo (min)

Hora

09:39:45 09:40:45 09:41:45 09:42:45 09:44:45 09:46:45 09:49:45 09:52:45 09:55:45 10:00:45 10:05:45 10:10:45 10:20:45 10:30:45 10:40:45 10:55:45 11:15:45 11:35:45

CURSO: IRRIGACIONES

- 47 -

Velocidad de Infiltración (cm/hr.) Instantánea

Promedio

(b*60/a)

(Sb*60/Sa)

54.0 12.0 12.0 3.0 6.0 4.0 4.0 4.0 3.6 2.4 2.4 2.4 1.8 2.4 1.6 0.6 3.0

54.0 33.0 26.0 16.8 13.7 10.8 9.2 8.3 7.1 6.2 5.6 4.8 4.2 3.9 3.5 2.9 2.9

DOCENTE:


5.3.

MÉTODOS DE CÁLCULO DE INFILTRACIÓN

A) MÉTODO INFILTRACION ACUMULADA: Hora

Tiempo

Muestreo

Lamina Infiltrada

Velocidad Infiltracion

Hora

Parcial

Acumulado

Parcial

Acumulado

hora

min

seg

min

min

min

cm

cm

cm/hora

cm/hora

9

39

0

579.0

0

0

0.0

0.0

0.0

0.0

9

40

0

580.0

1

1

0.9

0.9

54.0

54.0

9

41

0

581.0

1

2

0.2

1.1

12.0

33.0

9

42

0

582.0

1

3

0.2

1.3

12.0

26.0

9

44

0

584.0

2

5

0.1

1.4

3.0

16.8

9

46

0

586.0

2

7

0.2

1.6

6.0

13.7

9

49

0

589.0

3

10

0.2

1.8

4.0

10.8

9

52

0

592.0

3

13

0.2

2.0

4.0

9.2

9

55

0

595.0

3

16

0.2

2.2

4.0

8.3

9

60

0

600.0

5

21

0.3

2.5

3.6

7.1

10

5

0

605.0

5

26

0.2

2.7

2.4

6.2

10

10

0

610.0

5

31

0.2

2.9

2.4

5.6

10

20

0

620.0

10

41

0.4

3.3

2.4

4.8

10

30

0

630.0

10

51

0.3

3.6

1.8

4.2

10

40

0

640.0

10

61

0.4

4.0

2.4

3.9

10

55

0

655.0

15

76

0.4

4.4

1.6

3.5

11

15

0

675.0

20

96

0.2

4.6

0.6

2.9

116

1.0

5.6

3.0

2.9

11

35

CURSO: IRRIGACIONES

0

695.0

20

- 48 -

Instantanea Promedio

DOCENTE:


Curva de Velocidad de Infiltracion instantanea

Curva de Infiltracion Acumulada

CURSO: IRRIGACIONES

- 49 -

DOCENTE:


Curva de Velocidad de Infiltracion instantanea Infiltracion Acumulada

Linea Logaritmica de Infiltracion

CURSO: IRRIGACIONES

- 50 -

DOCENTE:


B) CALCULO DE LA FUNCION DE LA INFILTRACIÓN ACUMULADA (Método de Mínimos Cuadrados) Funciones de infiltración acumulada:

I cum  A T B

Y  N  BX

CURSO: IRRIGACIONES

Log I cum  LogA  BLogT Y  Log Ia N  Log A X  Log T

- 51 -

DOCENTE:


n

Tiempo

Velocidad

Acumulado

Infiltracion

X Log To

Y Log Ia

X*Y

X2

y2

min

cm/hora

1

1

54.0

0.000

1.732

0.000

0.000

3.001

2

2

12.0

0.301

1.079

0.325

0.091

1.165

3

3

12.0

0.477

1.079

0.515

0.228

1.165

4

5

3.0

0.699

0.477

0.333

0.489

0.228

5

7

6.0

0.845

0.778

0.658

0.714

0.606

6

10

4.0

1.000

0.602

0.602

1.000

0.362

7

13

4.0

1.114

0.602

0.671

1.241

0.362

8

16

4.0

1.204

0.602

0.725

1.450

0.362

9

21

3.6

1.322

0.556

0.736

1.748

0.309

10

26

2.4

1.415

0.380

0.538

2.002

0.145

11

31

2.4

1.491

0.380

0.567

2.224

0.145

12

41

2.4

1.613

0.380

0.613

2.601

0.145

13

51

1.8

1.708

0.255

0.436

2.916

0.065

14

61

2.4

1.785

0.380

0.679

3.187

0.145

15

76

1.6

1.881

0.204

0.384

3.537

0.042

16

96

0.6

1.982

-0.222

-0.440

3.929

0.049

17

116

3.0

2.064

0.477

0.985

4.262

0.228

20.902

9.744

8.326

31.619

8.522

SUMATORIA

C) CALCULO DE LA FUNCION DE LA INFILTRACIÓN INSTANTANEA (Método de Mínimos Cuadrados) Velocidad de Infiltración:

CURSO: IRRIGACIONES

I  aT b

Log I  Log a  b Log T

Y  N  bX

Y  Log I N  Log a X  Log T

- 52 -

DOCENTE:


n

Tiempo

Velocidad

Acumulado

Infiltracion

X Log To

Y Log Ia

X*Y

X2

y2

min

cm/hora

1

1

54.0

0.000

1.732

0.000

0.000

3.001

2

2

12.0

0.301

1.079

0.325

0.091

1.165

3

3

12.0

0.477

1.079

0.515

0.228

1.165

4

5

3.0

0.699

0.477

0.333

0.489

0.228

5

7

6.0

0.845

0.778

0.658

0.714

0.606

6

10

4.0

1.000

0.602

0.602

1.000

0.362

7

13

4.0

1.114

0.602

0.671

1.241

0.362

8

16

4.0

1.204

0.602

0.725

1.450

0.362

9

21

3.6

1.322

0.556

0.736

1.748

0.309

10

26

2.4

1.415

0.380

0.538

2.002

0.145

11

31

2.4

1.491

0.380

0.567

2.224

0.145

12

41

2.4

1.613

0.380

0.613

2.601

0.145

13

51

1.8

1.708

0.255

0.436

2.916

0.065

14

61

2.4

1.785

0.380

0.679

3.187

0.145

15

76

1.6

1.881

0.204

0.384

3.537

0.042

16

96

0.6

1.982

-0.222

-0.440

3.929

0.049

17

116

3.0

2.064

0.477

0.985

4.262

0.228

20.902

9.744

8.326

31.619

8.522

SUMATORIA

D) CALCULO DE LA FUNCION DE LA INFILTRACIÓN PROMEDIO CURSO: IRRIGACIONES

- 53 -

DOCENTE:


Ip  60 CT

a 1

0.38

I acum=

0.81

T -1.00

I p=

0.81

T

(cm/min)

-0.62

I p=

48.46

T

(cm/hora)

Ip = CTa -1(cm/min) Ip = 60CTa 1 (cm/hora)

A) CALCULO DE LA INFILTRACIÓN BASICA

Ib= Ib=

CURSO: IRRIGACIONES

6.93 0.55

cm/hrs. cm/min.

- 54 -

DOCENTE:


VI.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CURSO: IRRIGACIONES

- 55 -

DOCENTE:


6. CONCLUSIONES Al realizar esta práctica de campo para determinar la capacidad de campo y la velocidad de infiltración de agua en el suelo hemos visto que la misma es fundamental para calcular el tiempo de riego, diseño de los sistemas de riego y los caudales que pueden manejarse en las parcelas. Podemos decir también que conforme la humedad penetra en el suelo y satura las capas superiores, su velocidad disminuye debido a la mayor resistencia del suelo y a la reducción en el diámetro de los poros hasta llegar a un valor constante denominado infiltración básica, que se usa para calcular el tiempo de aplicación al suelo en el caso del riego por gravedad y cuando se trata de riego a presión, se utiliza para compararla con el grado de aplicación (precipitación horaria), el cual debe ser menor que la infiltración básica. Los resultados obtenidos en esta prueba están en los parámetros confiables lo cual significa que la prueba se hizo de manera correcta La determinación de la velocidad de infiltración así como la lámina y la capacidad de infiltración nos permite reconocer el suelo como apto o no para un proyecto a efectuar. Se aprendió a realizar la aplicación del método del cilindro infiltrometro aplicando directamente en el campo lo cual nos da una idea para nuestros parámetros de diseño en sistema de riego en un futuro proyecto de riego.

CURSO: IRRIGACIONES

- 56 -

DOCENTE:


6.1.

RECOMENDACIONES Esta práctica necesita de concentración para llevar el tiempo exacto y realizar

las medidas y el enrase a tiempo. Se recomienda obtener más cilindros infiltrometros para tener mayor precisión en los trabajos de investigación, ya que en la práctica solo se realizó con un solo cilindro. La limitación más seria para el uso de cilindros infiltrómetros es que su emplazamiento en el suelo provoca un cierto grado de alteración de sus condiciones

naturales

(destrucción

de

la

estructura

o

compactación

produciendo cierta variación en la cantidad de agua que penetra en el suelo. Además, la interface entre el suelo y el lado del cilindro metálico puede causar una entrada anormal de agua, resultando un mayor volumen de agua que se infiltra en un tiempo dado. Otra de las limitaciones que presenta el uso de cilindros es el problema del aire atrapado al interior de la columna de suelo. La incapacidad del aire para escapar desde el suelo bajo condiciones de flujo saturado, generalmente crea un cojín interno de aire que resulta en un impedimento para el movimiento vertical del agua, resultando velocidades de infiltración menores. Observaciones: Tener en cuenta que la ecuación de Kostiakov es empírica y por lo tanto se deben respetar las unidades de cada variable L y T ya que al variar estas se obtendrán distintos b y m, no siendo homogéneos al compararlos con valores de otros ensayos. Hacer varias repeticiones en lugares estratégicos del ensayo (ya que el método de anillos dobles es netamente puntual) y luego promediar los valores (para cada T promediar los distintos valores de L).

CURSO: IRRIGACIONES

- 57 -

DOCENTE:


ANEXOS

En la imagen llevando equipos para el prueba de infiltración – lugar UPT.

Escoger el terreno para realizar la prueba de infiltración – ver la imagen

Instalado los equipos de para esta prueba – ver la imagen

CURSO: IRRIGACIONES

- 58 -

DOCENTE:


Es importante tener la altura inicial del cilindro interior, pues en base a ello se harán las siguientes lecturas durante el ensayo. Es recomendable que se realice con una regla metálica para mayor precisión. Ver la imagen

Como se indicó en la parte de procedimiento del ensayo, es recomendable colocar plásticos para amortiguar la fuerza del agua al caer al suelo, para evitar erosión de la zona de estudio. Ver la imagen. ADJUNTADO EN EL CD: EL VIDEO DEL PROCEDIMIENTO PRUEBA DE INFILTRACION HOJAS DE CALCULO EN EXCEL

CURSO: IRRIGACIONES

- 59 -

DOCENTE:

INFORME DE PRUEBA DE INFILTRACION - IRREGACION.pdf

Recommend Documents