INFILTRACION

HIDROLOGIA GENERAL

2015

UNIVERSIDA SAN PEDRO

FACULTAD : INGENIERIA

ESCUELA : INGENIERIA CIVIL

TEMA : ENSAYO DE INFILTRACION

CURSO : HIDROLOGIA GENERAL

PROFESOR : ING. DANTE SALAZAR SANCHEZ

CICLO : VII

ALUMNO :

VEGA ZEGARRA GLORIA SANTIAGO DAGA MABEL CORONACION DIESTRA STHEPHANNY RAUL

GRUPO : “B”

ENSAYO DE INFILTRACION 2015

INTRODUCCION

Se tiene que tener en presente que la cuantificación de la tasa de infiltración del agua en el suelo es de gran interés para el diseño eficiente de los sistemas de riego y en estudios medioambientales y edáficos relacionados con la determinación de la erosión del suelo, el análisis de su susceptibilidad al encostra miento y la recuperación de los suelos afectados por sales.

El tiempo extenso que exigen los métodos clásicos de medida de la tasa de infiltración limita el número de ensayos y el análisis de la elevada variabilidad espacial inherente a este atributo, por lo que es necesario disponer de nuevos métodos automatizados más rápidos y precisos. Este trabajo presenta el desarrollo de un nuevo infiltrómetro de campo y su aplicación al análisis de la infiltración característica de siete suelos.

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. En este sentido, el proceso de infiltración de agua en el suelo ha sido intensamente estudiado debido a su importancia en el manejo del agua en la agricultura, la conservación del recurso suelo y otras actividades salvo agropecuarias.

Por otra parte, la velocidad de infiltración determina la cantidad de aguade escurrimiento superficial y con ello el peligro de erosión hídrica. 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.

En este marco, el presente documento tiene como finalidad determinar la velocidad de infiltración del agua en suelo, en términos del diseño hidrológico de las obras de conservación y aprovechamiento de aguas y suelos, en particular, de las zanjas de infiltración.

UNIVERSIDA SAN PEDRO HIDROLOGIA

http://www.monografias.com/trabajos33/suelos/suelos.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/diseprod/diseprod.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/mundi/mundi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICO

http://www.monografias.com/Agricultura_y_Ganaderia/index.shtml

http://www.monografias.com/trabajos6/elsu/elsu.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE

http://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCE

http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml


OBJETIVOS:

Las pruebas de infiltración tienen como objetivo primordial es de obtener los datos necesarios para el diseño de sistemas de riego que están en función de la velocidad básica promedio de infiltración y lamina acumulada a infiltrase.

Proporcionar agua al suelo, donde quedara almacenado a su capacidad de campo.

Determinar la velocidad de infiltración del agua, mediante el cual podemos predecir de la textura del suelo.

Determinará la clase de cultivos adaptable para el suelo, teniendo en cuenta la capacidad de retención del mismo.

Describir las principales propiedades hidrológicas de los suelos que deben determinarse al analizar y evaluar los problemas de drenaje de una zona.



MARCO TEORICO

Método de Infiltrómetro de doble anillo: ANILLOS DE MUNZ

El Método del Infiltrómetro de doble anillo se basa en la medición de una lámina de agua que se infiltra en un tiempo determinado. La medición de dicha lamina se hace en uno de los anillos que posee una escala (o midiendo volúmenes incorporados).Los anillos están estandarizados (para riego) en diámetro y alto. El externo es de 50 cm y el interno 30 cm. La altura de ambos es de 30cm. Los dos deben ser introducidos en el suelo unos 10 cm aproximadamente.El uso del cilindro exterior tiene la finalidad de actuar como Buffer, o sea amortiguar el efecto producido por el agua del cilindro interior en contacto con el suelo seco, obteniéndose así una infiltración cuasi vertical.Ambos cilindros se llenan con una altura de agua similar a la calculada para la dosis de riego (lamina de riego). Manteniéndose esa carga prácticamente constante volviendo a rellenar cuando se produzca una disminución aproximadamente 20 mm (minimizar los efectos de variación de la carga de agua en el valor de infiltración).



ANTECEDENTES:

El Método original desarrollado por Munz parte de la idea de que colocados los dos anillos y obtenida la saturación, la diferencia de nivel de agua (H) en los anillos interior y exterior provoca un flujo de agua que será de entrada hacia el anillo interior si la altura es mayor en el tubo exterior, o de salida si es inferior.

Efecto de la diferencia de niveles de agua entre ambos anillos: 1) El flujo entra hacia el anillo interior. 2) El flujo abandona el anillo interior.

En cualquier caso, además de la componente del fuljo de agua Q debida a la diferencia de nivel H entre los dos anillos, 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 anillo interior es en realidad el resultado de dos componentes: La componente debida a la diferencia de nivel de agua en los anillos, y la componente debida a la diferencia de absorción del suelo, la infiltración.

El anillo 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.



Los anillos que se pueden utilizar son de hierro o de acero. Sin embargo, si tenemos en consideración la elevada pedregosidad de los suelos, en la mayoría de los casos será útil utilizar cilindros de acero.En el modelo de mayor aceptación el equipo consta de tres juegos de 2 anillos cada uno de ellos. Los diámetros de los anillos pequeños son de 28, 30 y 32 cm. Y los diámetros correspondientes a los anillos externos son de 53, 55 y 57 cm.

De esta forma se puede realizar simultáneamente hasta tres experiencias en localizaciones próximas y así conseguir eliminar en mayor medida la influencia de la variabilidad espacial de los suelos que si únicamente realizaras una prueba.



TRABAJO DE CAMPO

UBICACIÓN DEL TERRENO .

El terreno a evaluar se localizó en el malecón (frente al hospital “CALETA”)

MATERIALES.


FOTO N° 01VISTA SATELITAL DEL

TERRENO (FUENTE: GOOGLE MAPS)

FOTO N° 02INTEGRANTES DEL

GRUPO.


02 Anillos Cilíndricos: De 16” Y 8” De Diámetro.

01 Comba.

01 Nivel De Mano.

01 Plástico.

01 Balde.

01 Wincha.

01 Regla.

01 Cronometro.

PROCESO:

Colocar el anillo concéntrico de diámetro mayor (8”), y fijarlo con la ayuda de la comba sobre el suelo.


FOTO N° 03MATERIALES A

UTILIZAR EN ESTA PRUEBA


Con el nivel de mano verificar la horizontalidad y verticalidad del anillo de diámetro mayor (8”) sobre el suelo.

Luego de la colocación y fijación del anillo de diámetro mayor (16”), se procede a colocar el anillo concéntrico de diámetro menor (8”).


FOTO N° 04COLOCACION Y

FIJACION DEL ANILLO MAYOR.

FOTO N° 05NIVELACION DEL ANILLO MAYOR.


Se procede a Centrar correctamente el anillo de diámetro menor (8”) dentro del anillo de diámetro mayor (16”).

Luego de haber fijado el anillo concéntrico de diámetro menor (8”) se procede a nivelarlo con el nivel de mano, para verificar la horizontalidad y verticalidad del anillo concéntrico.


FOTO N° 06COLOCACION DEL

ANILLO MENOR.

FOTO N° 07CENTRANDO EL ANILLO MENOR.


Luego de haber colocado y fijados los anillos concéntricos sobre el suelo, se procede a colocar el plástico dentro del anillo de diámetro menor (8”), para así retener el agua, y no se infiltre antes de ser evaluada. Una vez colocado el plástico dentro del anillo de diámetro menor (8”) se procede a llenarlo de agua.

Ala vez también se llena agua en el espacio formado entre el anillo de diámetro mayor (16”) y anillo de diámetro menor (8”); esto se debe para que el agua dentro del anillo de diámetro menor (8”) no desborde interiormente. Luego se procede a retirar el plástico cuidadosamente sin derramar el aguan retenido.


FOTO N° 8NIVELACION DEL ANILLO MENOR.

FOTO N° 9COLOCAMOS EL

PLASTICO.


Luego se procede a tomar la altura de agua que se encuentra dentro del anillo concéntrico de diámetro menor (8”).

Se procede a evaluar el descenso del agua con respecto al tiempo.

Esto se realiza hasta que el agua deje de infiltrarse en el suelo, lo cual no sindicara q el terreno ha quedado completamente saturado; esto suele tardar horas.


FOTO N° 10VACIAMOS EL

AGUA.

FOTO N° 11TOMAMOS LA

ALTURA DEL AGUA.


Y por último se evalúa la infiltración del agua hasta que esta deje de infiltrarse en el suelo.


FOTO N° 12EVALUANDO EL DESCENSO DEL

AGUA.


TRABAJO DE GABINETEEl trabajo realizado en campo fue trasladado a unas tablas elaboradas en Excel para así determinar la lámina infiltrada y la velocidad de infiltración según el método de regresión lineal con el cual pudimos elaborar unas gráficas y obtener una ecuación, así mismo también el factor de correlación.

PROCESO DE INFILTRACION:

Infiltración es el proceso por el cual el agua penetra en el suelo, a través de su superficie en contacto con la atmósfera. Posteriormente se moverá en el subsuelo de acuerdo a diferentes procesos, pudiendo recargar el perfil hídrico, percolar por debajo de la zona radical hacia los acuíferos, conformar el flujo subsuperficial o hipodérmico que termina en un área de drenaje (bajos, ríos, etc). Su importancia radica en que el agua infiltrada constituye el principal sustento de la vegetación y origen de las aguas subterráneas. El análisis conceptual de la infiltración es común a condiciones naturales (precipitaciones) o de regadío, aunque en este caso las condiciones de aplicación son controladas.

METODO DE KOSTIAKOV :

Para realizar la prueba de infiltración se necesita tomar datos de campo:En la columna (1) se muestra la hora en que se empieza y termina de realizar la prueba.En la columna (4) se muestra las alturas que desciende el agua según un determinado tiempo.Para el desarrollo del cuadro inferior, se tomará en cuenta lo siguiente: En la columna (2) se muestra el tiempo parcial que se obtiene:

La columna (3) observamos el tiempo acumulado que viene a ser la suma acumulada del tiempo parcial.

Para la columna (5) se muestra la altura acumulada del parcial de la lámina infiltrada.


(hora posterior−hora anterior )∗100


En la columna (6) para obtener la velocidad de infiltración instantánea :

Para la columna (7):

CUADRO N°01:

PRUEBA DE INFILTRACION

HoraTiempo (min) Lamina Infiltrada (cm)

Velocidad de infiltración (cm/hora)

Parcial Acumulado Parcial Acumulado Instantanea Promedio

9.14 09.15 1 1 2.50 2.50 150.0 150.09.16 1 2 2.10 4.60 126.0 138.09.17 1 3 1.30 5.90 78.0 118.09.18 1 4 1.20 7.10 72.0 106.59.19 1 5 1.20 8.30 72.0 99.69.20 1 6 1.10 9.40 66.0 94.09.21 1 7 1.10 10.50 66.0 90.09.22 1 8 1.10 11.60 66.0 87.09.23 1 9 1.10 12.70 66.0 84.79.24 1 10 1.00 13.70 60.0 82.29.25 1 11 1.20 14.90 72.0 81.39.26 1 12 1.00 15.90 60.0 79.59.27 1 13 1.00 16.90 60.0 78.09.28 1 14 0.90 17.8 54.0 76.39.31 3 17 2.90 20.7 58.0 73.19.34 3 20 2.80 23.50 56.0 70.59.37 3 23 2.70 26.20 54.0 68.39.4 3 26 2.70 28.9 54.0 66.7

9.45 5 31 3.60 32.50 43.2 62.99.5 5 36 3.40 35.90 40.8 59.8

9.55 5 41 3.20 39.1 38.4 57.210 5 46 3.20 42.30 38.4 55.2

10.1 10 56 6.60 48.90 39.6 52.410.2 10 66 6.40 55.30 38.4 50.3


parcial de la laminainfiltrada

( tiempo parcial(min)60 )acumuladode la laminainfiltrada

( tiempo aumulado parcial(min)60 )


10.3 10 76 6.30 61.60 37.8 48.610.4 10 86 6.10 67.70 36.6 47.210.5 10 96 19.80 87.50 118.8 54.7

10.6 10 106 20.30 107.80 121.8 61.0

CALCULO DE LA FUNCION DE LA LÁMINAINFILTRACION ACUMULADA

Para realizar la prueba de infiltración acumulada se necesita:

En la columna (1) se muestra el tiempo (min) acumulado del cuadro n°1.

En la columna (2) muestra la lámina infiltrada acumulada del cuadro n°1.

Para la columna (3) se empleara la siguiente formula:

X=log10(T )

Dónde: T = tiempo acumulado en minutos mostrado en la columna (1).


Y=log(Icum)

Dónde: Icum = lámina infiltrada acumulada en centímetros mostrada en la columna (2).

La columna (5) es la multiplicación de la columna (3) por la columna (4).

Para la columna (6) se obtendrá elevando al cuadrado los datos de la columna (3).




CUADRO N°2

CALCULO DE LA FUNCION DE LA LAMINA INFILTRACION ACUMULADA

Tiempo Acumulado

(min)To

Lámina Infiltrada

Acumulada(cm)Icum

Log T = X Log Icum = Y X.Y X2 Y2

1 2.502 4.60 0.3010 0.6628 0.19951 0.0906 0.43923 5.90 0.4771 0.7709 0.36779 0.2276 0.59424 7.10 0.6021 0.8513 0.51251 0.3625 0.72465 8.30 0.6990 0.9191 0.64241 0.4886 0.84476 9.40 0.7782 0.9731 0.75724 0.6055 0.94707 10.50 0.8451 1.0212 0.86301 0.7142 1.04288 11.60 0.9031 1.0645 0.96130 0.8156 1.13319 12.70 0.9542 1.1038 1.05330 0.9106 1.2184

10 13.70 1.0000 1.1367 1.13672 1.0000 1.292111 14.90 1.0414 1.1732 1.22175 1.0845 1.376412 15.90 1.0792 1.2014 1.29653 1.1646 1.443413 16.90 1.1139 1.2279 1.36780 1.2409 1.507714 17.80 1.1461 1.2504 1.43314 1.3136 1.563617 20.70 1.2304 1.3160 1.61923 1.5140 1.731820 23.50 1.3010 1.3711 1.78380 1.6927 1.879823 26.20 1.3617 1.4183 1.93134 1.8543 2.011626 28.90 1.4150 1.4609 2.06713 2.0021 2.134231 32.50 1.4914 1.5119 2.25476 2.2242 2.285836 35.90 1.5563 1.5551 2.42020 2.4221 2.418341 39.10 1.6128 1.5922 2.56784 2.6011 2.535046 42.30 1.6628 1.6263 2.70421 2.7648 2.645056 48.90 1.7482 1.6893 2.95323 3.0562 2.853866 55.30 1.8195 1.7427 3.17096 3.3107 3.037176 61.60 1.8808 1.7896 3.36587 3.5375 3.202686 67.70 1.9345 1.8306 3.54127 3.7423 3.351196 87.50 1.9823 1.9420 3.84959 3.9294 3.7714



106 107.80 2.0253 2.0326 4.11667 4.1019 4.1315

Sumatoria 33.9624 36.2347 50.1591 48.7719 52.1161

CALCULO DE LA FUNCION DE VELOCIDAD DE INFILTRACION

Para realizar la prueba de velocidad de infiltración se necesita:

En la columna (1) se muestra el tiempo (min) acumulado del cuadro n°1.

En la columna (2) muestra la Velocidad de infiltración (cm/hora) Instantánea del

cuadro n°1.


X=log10(T )

Donde: T = tiempo acumulado en minutos mostrado en la columna (1).


Y=log (Icum)

Donde: Icum = lámina infiltrada acumulada en centímetros mostrada en la columna (2).

La columna (5) es la multiplicación de la columna (3) por la columna (4).





CUADRO N°3:

CALCULO DE LA FUNCION DE VELOCIDAD DE INFILTRACION

Tiempo Acumulado

(min)To

Velocidad de

Infiltración(cm/hora)

I

Log T = X Log I = Y X.Y X2 Y2

1 150.002 126.00 0.3010 2.1004 0.63227 0.0906 4.41163 78.00 0.4771 1.8921 0.90276 0.2276 3.58004 72.00 0.6021 1.8573 1.11823 0.3625 3.44975 72.00 0.6990 1.8573 1.29822 0.4886 3.44976 66.00 0.7782 1.8195 1.41588 0.6055 3.31077 66.00 0.8451 1.8195 1.53769 0.7142 3.31078 66.00 0.9031 1.8195 1.64321 0.8156 3.31079 66.00 0.9542 1.8195 1.73629 0.9106 3.3107

10 60.00 1.0000 1.7782 1.77815 1.0000 3.161811 72.00 1.0414 1.8573 1.93421 1.0845 3.449712 60.00 1.0792 1.7782 1.91895 1.1646 3.161813 60.00 1.1139 1.7782 1.98076 1.2409 3.161814 54.00 1.1461 1.7324 1.98555 1.3136 3.001217 58.00 1.2304 1.7634 2.16981 1.5140 3.109720 56.00 1.3010 1.7482 2.27445 1.6927 3.056223 54.00 1.3617 1.7324 2.35905 1.8543 3.001226 54.00 1.4150 1.7324 2.45129 2.0021 3.001231 43.20 1.4914 1.6355 2.43910 2.2242 2.674836 40.80 1.5563 1.6107 2.50667 2.4221 2.594241 38.40 1.6128 1.5843 2.55518 2.6011 2.510146 38.40 1.6628 1.5843 2.63436 2.7648 2.510156 39.60 1.7482 1.5977 2.79307 3.0562 2.552666 38.40 1.8195 1.5843 2.88276 3.3107 2.510176 37.80 1.8808 1.5775 2.96697 3.5375 2.488586 36.60 1.9345 1.5635 3.02455 3.7423 2.444596 118.80 1.9823 2.0748 4.11285 3.9294 4.3049



106 121.80 2.0253 2.0856 4.22407 4.1019 4.3499

Sumatoria 33.9624 47.7842 59.2763 48.7719 85.1782

EMPLEANDO EL METODO DE KOSTIAKOV:

INFILTRACION ACUMULADA :

Dónde:

ICum : Lamina total infiltrada en el tiempo t desde el inicio de la infiltración.

A y B : Coeficientes de ajuste

t : Tiempo transcurrido desde del inicio de la infiltración (tiempo

acumulado)

ICum=A tB; Entonces linealizando la ecuación: log (ICum)=log A+B log t

Ecuación de una recta:

X=log(t );Y=log( ICum)

Dónde:

B=n (∑ xy )−∑ x∑ y

n∑ x2−(∑ x)2

A=Anti log(∑ y

n−B∑ x

n )

Coeficientes de determinación (desviación estándar):


ICum=A tB


r2=(∑ xy−∑ x∑ y

n )2

(∑ x2−(∑ x )

2

n )(∑ y2−(∑ y )

2

n )SOLUCION:

Del cuadro N°2 se obtiene los siguientes datos:

Sumatoria Log T = X

33.9624

Sumatoria Log Icum = Y 36.2347

Sumatoria X.Y 50.1591Sumatoria X2 48.7719Sumatoria Y2 52.1161

n = 27

Cálculo de los coeficientes de ajuste:

A=anti log ( Ao )

Pero:

Ao=(∑Y

n−B∑ X

n )=0.3554

Reemplazando:

A=anti log (0.3554 )=2.2667


B=n (∑ XY )−∑ X∑ Y

n∑ X2−(∑ X )2

B=0.7865


Cálculo de la Lamina total infiltrada:

ICum=A tB

ICum=2.2667¿)

Cálculo de Coeficientes de determinación (desviación estándar):

r2=(∑ xy−∑ x∑ y

n )2

(∑ x2−(∑ x )

2

n )(∑ y2−(∑ y )

2

n )r2=0.9601



0 20 40 60 80 100 1200

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

CURVA DE INFILTRACION

VELOCIDAD DE INFILTRACION:

Dónde:

I : Velocidad de infiltración

a y b : Coeficientes de ajuste

t : Tiempo transcurrido desde del inicio de la infiltración (tiempo

acumulado)

I=a t b; Entonces linealizando la ecuación: log I=loga+b log t

Ecuación de una recta:

X=log(t );Y=log(I )

Dónde:


I=a t b


b=n (∑ xy )−∑ x∑ y

n∑ x2−(∑ x )2

a=Anti log(∑ y

n−B∑ x

n )Coeficientes de determinación (desviación estándar):

r2=(∑ xy−∑ x∑ y

n )2

(∑ x2−(∑ x )

2

n )(∑ y2−(∑ y )

2

n )

SOLUCION:

Del cuadro N°3 se obtiene los siguientes datos:

Sumatoria Log T = X

36.9624

Sumatoria Log I = Y

47.7842

Sumatoria X.Y 59.2763Sumatoria X2 48.7719Sumatoria Y2 85.1782

n = 27



b=n (∑ xy )−∑ x∑ y

n∑ x2−(∑ x )2 b=0.1422

a=Anti log(∑ y

n−B∑ x

n )a=33.3537

ICum=atb

ICum=33.3537 t0.1422

r2=(∑ xy−∑ x∑ y

n )2

(∑ x2−(∑ x )

2

n )(∑ y2−(∑ y )

2

n )r2=0.0397

0 20 40 60 80 100 1200

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200CURVA DE CAPACIDAD DE INFILTRACION



I. CONCLUSION

La diferencia entre el volumen de agua que llueve en una cuenca y el que escurre por su salida están constituidas por la intercepción en el follaje de las plantas y en los techos de las construcciones, la retención en depresiones o charcos (que posteriormente se evapora o se infiltra), la evaporación y la infiltración.

La infiltración juega un papel de primer orden en la relación lluvia - escurrimiento y por lo tanto en los problemas de diseño y predicción asociados a la dimensión y operación de las obras hidráulicas.

En general, el volumen de infiltración es varias veces mayor que el de escurrimiento durante una tormenta dada, especialmente en cuencas con un grado de urbanización relativamente bajo.



Concluimos con la importancia que tiene el suelo, mientras más seco se encuentre se necesitara más agua para que se pueda saturar y así puedan formarse las escorrentías.

Los resultados obtenido en esta prueba estas en los parámetros lo más confiable lo cual significa que la prueba se hizo de manera más correcta.

Se llegó a entender de una manera real practico la importancia de pruebas de infiltración en los campos.

Se comprobó con la práctica de campo que el método teórico enseñado en clases es aplicable en estas pruebas

II. BIBLIOGRAFIA.

- Universidad Nacional Agraria La Molina – Facultad de Ingeniería Agrícola – DRAAnexo: http://tarwi.lamolina.edu.pe/~echavarri/clase_viii_infiltracion_def.pdf

- Universidad de Chile – Agronomía FormatosAnexo: http://tarwi.lamolina.edu.pe/~echavarri/clase_viii_infiltracion_def.pdf

- E. Amézketa Lizárraga, R. Gazol Lostao, R. Aragüés Lafarga - Desarrollo de un infiltrómetro automático y su aplicación en campo – Anexo: http://www.inia.es/gcontrec/pub/infiltrometro_1161160402000.pdf


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