MÉTODO PARA DETERMINAR LA VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN “MÉTODO DEL CILINDRO INFILTROMETRO”
I.
INTRODUCCIÓN: La infiltración el agua posee un rol fundamental en los procesos de escorrentía como respuesta a una precipitación dada en una cuenca, dependiendo de su magnitud lluvias de iguales intensidades, pueden producir caudales diferentes. Así también lo es, el estudio de la recarga de acuíferos. La infiltración depende de muchos factores, por lo que su estimación confiable es bastante difícil y es imposible obtener una relación única entre todos los parámetros que la condicionan. Además, el proceso de infiltración es de gran importancia práctica dado que su velocidad determina generalmente la cantidad de agua de escurrimiento, pudiendo detectarse así el peligro de erosión durante inundaciones a lluvias muy intensas. La velocidad de infiltración es máxima al inicio del riego o lluvia y generalmente va disminuyendo en forma progresiva a través del tiempo, ya sea al aumentar el contenido de humedad en el suelo o a medida que las arcillas se expanden y taponan parcialmente los poros o cuando se presentan horizontes con tendencia a taparse. Cuando el valor de la velocidad de infiltración se vuelve constante se dice que se alcanzó la infiltración básica (IB), parámetro que se utiliza para realizar los cálculos del diseño de riego. Por la facilidad para su determinación, el método más empleado para determinar la velocidad de infiltración es el del cilindro infiltrometro doble, en que se emplea un cilindro de 25 a 30 cm. de diámetro y 30 a 40 cm. de altura y otro cilindro de 55-65 cm. de diámetro y 20 a 30 cm. de altura, los que se instalan en forma concéntrica; en el cilindro interior se efectúan las mediciones mientras que el cilindro exterior tiene como objetivo evitar el flujo radial del agua durante la prueba de infiltración.
II.
Objetivos: o Capacitar al alumno para medir la velocidad de infiltración de un suelo y obtener la ecuación que describe este fenómeno. o Determinar las ventajas y desventajas de un suelo con una alta o baja velocidad de infiltración.
III.
MARCO TEÓRICO: MÉTODO DEL CILINDRO INFILTROMETRO Este método consiste verter agua en un tubo cilíndrico colocado sobre el terreno y medir en tiempos sucesivos la disminución de la altura del agua vertida en el cilindro. El agua penetra en profundidad en el área de terreno correspondiente a la base del cilindro, pero también se extiende lateralmente, lo que origina n resultado erróneo por exceso. Para evitar este inconveniente se dispone otro tubo cilíndrico de mayor diámetro concéntrico con el anterior, y se vierte agua también en el espacio comprendido entre los 2 cilindros. De este modo el agua de los dos recipientes penetra en el suelo al mismo tiempo, evitando la infiltración lateral del agua vertida en el cilindro interior, con lo cual el vaciado de este cilindro indica la velocidad de infiltración con más exactitud. Este método se utiliza en suelos en los que se establecen sistemas de riego por surcos, compartimientos cerrados o melgas, aspersión y goteo. El cilindro debe tener un diámetro de, al menos, 30 cm y una longitud superior a los 30 cm. Es recomendable que el acero tenga un espesor de 5 mm y vaya provisto de un borde con filo, con el fin de clavarlo con facilidad en el terreno sin deteriorar la estructura del suelo. La lectura de la lectura de agua se hace mediante una regla graduada o con un tornillo micrométrico.
Colocación del cilindro infiltrometro para medir la infiltración del suelo
IV.
METODOLOGÍA: En la aplicación de este método se siguen los siguientes pasos: a. Selección y Descripción del Lugar: Las pruebas deben de hacerse en los lugares representativos del terreno del cual se quiere conocer las características de infiltración. Asimismo, se determinara la textura, estructura (densidad aparente) y contenido de humedad del suelo; anotando si el suelo ha sido cultivado, cosechado recientemente, tipo de cultivo, presencia de costras, etc. b. Materiales Usados: • • • • • • • • • •
Un cilindro infiltrómetro de acero o fierro galvanizado de 2mm de espesor, de 30 cm y unos 50 – 60 de alto. Una plancha metálica o tablones de madera. Una regla graduada. Cinta adhesiva. Cronometro o reloj digital. Comba. Lámina de plástico delgada, transparente y resistente de 1x1 m 2. 2 hojas de registro. Baldes o latas de 5 GL. O más. Lápices, tiza y borrador.
Balde con agua
Plástico
Regla
Cilindro Metálico
c. Ejecución de la Prueba. Una vez elegido el lugar donde se ejecutaran las pruebas, se procede a: i.
Introducción del Cilindro Introducir el cilindro en el lugar seleccionado mediante el uso de una comba sobre el tablón de madera que se halla colocado sobre el cilindro. El cilindro se debe introducir hasta unos 15 cm. aproximadamente. o La introducción del cilindro debe efectuarse verificando a fin de evitar que se alteren sustancialmente las condiciones de la superficie del suelo. Una vez instalado el cilindro se remueve con cuidado el suelo que se encuentra adyacente a las paredes de este y se coloca la regla graduada, fijándola en la parte interna del cilindro. o
Introducción del cilindro ii.
Llenado de los Cilindros. Una vez colocado el plástico en el cilindro se procede a su llenado de agua, aproximadamente una lámina de 10 – 15 – 20 cm. se procede retirar el plástico previamente se ha tenido que haber tomado una lectura luego de haberlo retirado se inicia inmediatamente las lecturas de la carga de agua. 1° lectura con plástico: a 2° lectura sin plástico: b
1°lectura:
Llenado del cilindro iii.
Lecturas del Nivel de Agua Retirado el plástico del cilindro, se procede a efectuar las lecturas del nivel de agua en el cilindro. Dicho nivel se medirá con la regla graduada previamente instalada. Las mediciones, normalmente se continuaran con un intervalo de tiempo determinado siendo al inicio estos intervalos de 1 a 2 minutos aproximadamente y luego se irán distanciando gradualmente cada 5, 10, 15, 20, 30 minutos; hasta finalmente completar la prueba. Cuando en el cilindro se ha infiltrado una lámina de alrededor de 2.5 a 3.0 cm., se procede a llenar nuevamente, procurando alcanzar el mismo nivel inicial. Esta operación debe ser efectuada rápidamente, para lo cual debe de hacerse una lectura antes e inmediatamente después del llenado a fin de que el tiempo transcurrido en esta operación sea considerado cero. La duración de la prueba no debe ser menor a 2 horas. En suelos francos y arcillosos, la duración de la duración de la prueba debe ser de 3 a 5 horas. En forma general, se indica que la Lectura del nivel del agua
duración de la prueba debe ser hasta la tasa de infiltración sea sensiblemente constante. d. Calculo y Registro de Datos • •
Los datos de campo se anotaran en la columna (1) y (4) del formato 3. En base a los datos de campo tomados se procede al llenado del resto de columnas del formato 3.
e. Evolución de los Datos de Infiltración • • •
Efectuar un diagrama: lámina infiltrada acumulada (Icum) versus tiempo acumulado y trazar la curva de mayor ajuste. Determinar la función matemática respectiva y su coeficiente de determinación (r2). Efectuar un diagrama de velocidad de infiltración promedio y trazar la curva de mayor ajuste. Determinación de su función matemática y su coeficiente de determinación respectivo (r2).
f. Determinación de los Parámetros de la Función de la Velocidad de Infiltración y de Lámina Infiltrada Acumulada La determinación de los parámetros de la función de la velocidad de infiltración puede hacerse mediante el método gráfico el método analítico, para lo cual se utiliza la información de campo obtenida: Velocidad de Infiltración (cm/hora) y tiempo. La determinación se efectúa en forma similar a lo utilizado en el cálculo de la función de avance. i.
Método Analítico Dada la información de campo obtenida en la prueba de infiltración, y que se presenta en los formatos (3) y (4) se procede al cálculo de los parámetros de la función de la velocidad de infiltración, mediante el método de los mínimos cuadrados.
V.
Resultados:
VI.
RECOMENDACIONES: La instalación de los cilindros en terreno debe ser cuidadosa, de modo de alterar el mínimo posible el suelo, ya que de ocurrir esto se distorsionan las medidas de infiltración; cuando no es posible efectuar las pruebas con cilindros se puede construir una poceta de alrededor de 1m2. Los materiales que se requieren para efectuar las pruebas de infiltración utilizando el método del cilindro infiltrometro doble son: baterías de cilindros ( cilindros dobles), un trozo de madera, un combo, una regla graduada en cm y mm., cronómetro, pala, balde, un trozo de plástico y la hoja de registro.
VII. CONCLUSIONES Luego de terminado el experimento se obtuvo datos variados al inicio pero los últimos datos eran constantes, con lo cual comprobamos que a medida que el suelo se satura no se detendrá la infiltración, simplemente llegara a un punto donde permanecerá constante Los datos, y por consiguiente la curva, obtenida en este experimento contrastan mas o menos con la realidad sí que se podría decir el el trabajo se ha realizado con eficiencia Se determinó la velocidad de infiltración del agua, mediante el cual pudimos determinar de la textura del suelo. Se determinó la clase de cultivos adaptable para el suelo, teniendo en cuenta la capacidad de retención del mismo. Se llegó a entendedor la aplicación método del cilindro infiltro metro aplicando directamente en el campo lo cual nos da una idea para nuestros parámetros de diseño en sistema de riego en un futuro proyecto de riego. Se llegó a entender de una manera real practico la importancia de pruebas de infiltración en los campos VIII. BIBLIOGRAFÍA: • •
http://eias.utalca.cl/Docs/pdf/Publicaciones/manuales/c_modulo_curva_infilt racion.pdf http://www.buenastareas.com/ensayos/Velocidad-DeInfiltracion/3394101.html
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OFICINA DEL REGANTE. 2002. Caracterización de la infiltración.
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Gobierno de Aragón. Departamento de Agricultura, España.
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http://web.eead.csic.es/oficinaregante/riego/a2/rsup4.html
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TECNICAS DE RIEGO, FUENTES YAGÜE / GARCÍA LEGASPI
