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Evaluar la infiltracin de tres tipos de sueloscon el infiltro metro y generar la
curva de infiltracin aplicando Matlab
Hyo24/09/2015
ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO
ALUMNO: FLORES FLORES EBER ROLY
CODIGO: 2010100283 B
DOCENTE: Ing. Abel Muiz Paucarmayta
UNIVERSIDAD NACIONAL
DEL CENTRO DEL PERU
FACULTAD DE
INGENIERIA CIVIL
Ao de la Diversificacin
Productiva y del Fortalecimiento
de la Educacin
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Tabla de contenido
I. INTRODUCCION ................................................................................................................. 3
II. OBJETIVO ESPECIFICO ...................................................................................................... 3
III. MARCO TEORICO............................................................................................................... 3
IV. METODOLOGIA .................................................................................................................. 8
V. CLCULO Y PRESENTACION DE RESULTADOS ................................................................. 8
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................... Error! Marcador no definido.
VII. ANEXOS ............................................................................................................................ 8
VIII.BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................. 13
RESUMEN
La velocidad de infiltracin determina la cantidad de agua de escurrimiento superficial y con ello el peligro
de erosin hdrica. En casi todos los mtodos de riego la velocidad de entrada de agua al suelo determina
los tiempos de riego y los diseos de los sistemas en cuanto al tamao de las unidades superficiales y los
caudales a utilizar.
Adems, el proceso de infiltracin es de gran importancia prctica dado que su velocidad determina
generalmente la cantidad de agua de escurrimiento, pudiendo detectarse as el peligro de erosin durante
inundaciones a lluvias muy intensas.
En este marco, el presente documento tiene como finalidad determinar la velocidad de infiltracin del agua
en suelo, en trminos del diseo hidrolgico de las obras de conservacin y aprovechamiento de aguas y
suelos, en particular, de las zanjas de infiltracin.
SUMARY
The infiltration rate determines the quantity of superficial runoff water and with it the danger of
hydric erosion. In almost all the methods of irrigation the velocity of entrance of water to the ground
determines times of irrigation and the designings of the systems as to the size of the superficial
units and the flows to use.
Furthermore, the process of infiltration is of vital importance practice granted that your velocity
determines generally the quantity of runoff water, being able to detect to very intense rains the
danger of erosion during floodings that way.
In this frame, the present the document has like purpose to determine the infiltration rate of the
water in ground, in terms of the hydrological design of the works of conservation and water rights
and grounds, in particular, of the ditches of infiltration.
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I. INTRODUCCION
La infiltracin el agua posee un rol fundamental en los procesos de escorrenta como respuesta a unaprecipitacin dada en una cuenca, dependiendo de su magnitud lluvias de iguales intensidades,
pueden producir caudales diferentes. As tambin lo es, el estudio de la recarga de acuferos. Lainfiltracin depende de muchos factores, por lo que su estimacin confiable es bastante difcil y esimposible obtener una relacin nica entre todos los parmetros que la condicionan.
En este sentido, el proceso de infiltracin de agua en el suelo ha sido intensamente estudiado debidoa su importancia en el manejo del agua en la agricultura, la conservacin del recurso suelo y otrasactividades silbo agropecuarias.
II. OBJETIVO ESPECIFICO
Determinar y graficar la curva de infiltracin de tres diferentes tipos de suelos
Realizar la comparacin de los valores de infiltracin de los tres diferentes tipos de suelos
Generar la grafica de la curva de Infiltracin mediante el programa Matlab.
Determinar la infiltracin de los tres suelos de forma prctica mediante un infiltro metro.
III. MARCO TEORICO
GeneralidadesLa diferencia entre el volumen de agua que llueve en una cuenca y el que escurre por su salida estn
constituidas por la intercepcin en el follaje de las plantas y en los techos de las construcciones, la
retencin en depresiones o charcos (que posteriormente se evapora o se infiltra), la evaporacin y la
infiltracin.
La infiltracin juega un papel de primer orden en la relacin lluvia - escurrimiento y por lo tanto en los
problemas de diseo y prediccin asociados a la dimensin y operacin de las obras hidrulicas.
En general, el volumen de infiltracin es varias veces mayor que el de escurrimiento durante una
tormenta dada, especialmente en cuencas con un grado de urbanizacin relativamente bajo.
Infiltracin
Se define como la cantidad de agua en movimiento que atraviesa verticalmente la superficie del suelo
producto de la accin de las fuerzas gravitacionales y capilares, sta cantidad de agua quedar retenida
en el suelo o alcanzar el nivel fretico del acufero, incrementando el volumen de ste.
Entre los factores ms importantes que afectan la velocidad o tasa de infiltracin son:
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o Caractersticas fsicas de la textura del sueloo Carga hidrulica o lmina sobre la superficie del sueloo Contenido de materia orgnica y carbonatos en el sueloo Contenido de humedad del suelo (inicial y a saturacin)o Grado de uniformidad en el perfil del sueloo
Accin microbiana en el sueloo Temperatura del suelo y del aguao Cobertura vegetalo Uso del sueloo Cantidad de aire atrapado en el sueloo Lavado del material finoo Compactacin
4.3. Descripcin del proceso de infiltracin
Si consideramos un rea de suelo suficientemente pequea, de modo que sus caractersticas (tipo de suelo,
cobertura vegetal, etc.), as como la intensidad de la lluvia en el espacio puedan considerarse uniformes.
Adems supongamos que al inicio de la lluvia, el suelo est lo suficientemente seco para que la cantidad de
agua que puede absorber en la unidad de tiempo (es decir su capacidad de infiltracin) sea mayor que la
intensidad de la lluvia en esos primeros instantes de iniciada la lluvia. Bajo dicha condiciones, se infiltrara todo
lo que llueve, es decir:
Si i < fp, entonces f = i
Donde
f : Infiltracin en lmina por unidad de tiempo (mm/h)
fp : Capacidad de infiltracin en lmina por unidad de tiempo (mm/h)
i : Intensidad de la lluvia (mm/h)
Al avanzar el tiempo y si la lluvia es suficientemente intensa el contenido de humedad del suelo aumentar
hasta que la superficie alcance la saturacin, en ese momento se empiezan a llenar las depresiones del terreno,
es decir se originan charcos y comienza a producirse flujo sobre la superficie.
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A este instante se le denomina tiempo de encharcamiento y se le denota como tp (ponding time)
Si despus del tiempo de encharcamiento la lluvia entra en un periodo de calma, es decir, su intensidad
disminuye hasta hacerse menor que la capacidad de infiltracin, el tirante de agua existente sobre la
superficie del suelo disminuye hasta desaparecer y el agua contenida en los charcos tambin se infiltra y en
menor grado se evapora.
Posteriormente la lluvia puede volver a intensificarse y alcanzar otro tiempo de encharcamiento repitindose
nuevamente el ciclo descrito.
El perfil de humedad en el suelo se puede dividir en 04 zonas:
- Zona de saturacin y transicin
- Zona de transmisin
- Zona de humedecimiento
- Frente de humedad o frente hmedo
La zona de saturacin es una regin somera donde el suelo est
totalmente saturado, por debajo de ella, se ubica la zona de transicin.
El espesor de ambas zonas no cambia con el tiempo.
Bajo estas reas se ubica la zona de transmisin de un espesor que se
incrementa con la duracin de la infiltracin y cuyo contenido de humedad
es ligeramente mayor que la capacidad de campo.
Por ltimo, se tiene la zona de humedecimiento en la cual se unen la zona
de transmisin y el frente hmedo, sta regin termina abruptamente con
una frontera entre el avance del agua y el contenido de humedad del
suelo.
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4.4 Mtodos para estimar la infiltracin
A. Mtodos en base a la relacin lluvia - escurrimiento directoCuando se tienen mediciones simultneas de lluvia y volumen de escurrimiento en una cuenca, las prdidas se pueden
calcular de acuerdo a la siguiente ecuacin:
Vp= Vl- Vd
Donde:
Vp: Volumen de prdidas
Vll: Volumen de lluvia
Ved: Volumen de escurrimiento directo
Si ambos miembros de la ecuacin anterior se dividen entre el rea de la cuenca se obtiene:
F = I - R
Donde:
F: Infiltracin o lmina de prdidas acumuladas
I: Altura de lluvia acumulada
R: Escurrimiento directo acumulado
Si a su vez la ecuacin anterior se deriva con respecto al tiempo, se tiene:
f = i - r
Donde
R: es la lmina de escurrimiento directo por unidad de tiempo. Para ello se usan comnmente dos tipos de criterios en
cuencas aforadas:
- Capacidad de infiltracin media
- Coeficiente de escurrimiento
B. Mtodo de Horton (1940)
Horton supuso que el cambio en la capacidad de infiltracin puede ser considerada proporcional a la diferencia entre la
capacidad de infiltracin actual y la capacidad de infiltracin final, introduciendo un factor de proporcionalidad k.
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C.Mtodo del cilindro infiltr metro
Este mtodo se utiliza para determinar la velocidad de infiltracin en suelos en los que se establecern mtodos de
riego, tales como acequias en contorno, bordes, tazas, aspersin y goteo.
Segn Gurovich, los materiales necesarios para la ejecucin adecuada de ste, son:
a. Cilindro metlico de acero, y un dimetro no inferior a 30 cm y de 0,5
cm de grosor.
b. Martillo (pesado para labores de penetracin en el suelo)
c. Estanque de agua de 10 a 15 litros.
d. Agua de igual calidad.
e. Regla milimtrica.
f. Protector de erosin (plstico, madera en el fondo del cilindro)
g. Cronmetro o reloj.
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El registro de las mediciones, se realiza en base a una tabla con distintas alturas de agua en el cilindro, a intervalos
peridicos, de modo de registrar intervalos a los 5, 10, 20, 30, 45, 60 90... (Tabla N 1); de igual forma su
representacin grfica puede apreciarse en el grfico N
1.
IV. METODOLOGIA
Para la ejecucin de este anlisis ser necesario completar los siguientes pasos:
PASO 1: Se procede a cortar una botella, para obtener un cilindro.
PASO 2: Se introduce el cilindro hasta una profundidad aproximada de 10 a 15 cm.
PASO 3: En el cilindro se coloca una regla, para medir la capacidad de infiltracin.
PASO 4: Con la ayuda de un balde se vaca un volumen cualquiera de agua Tomamos
nota de la altura del lquido en un intervalo de 5 a 10 segundos
PASO 5: Teniendo los datos de tiempo y altura del agua comenzamos a procesar en l
una hoja Excel para luego con los datos de infiltracin vs tiempo empezar a realizar los
grficos respectivos de infiltracin.
V. CLCULO Y PRESENTACION DE RESULTADOS
Una vez realizado el infiltro metro realizamos la media del tiempos y
la altura de agua en cada momento.
Este procedimiento se lleva a cabo para cada una de las 3 muestras
de suelo:
Suelo tipo 1: un suelo granular fcil de encontrar
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Suelo tipo 2: un suelo muy arcilloso
Suelo tipo 3: un suelo arenoso y compacto
DATOS OBTENIDOS:
SUELO TIPO 1:
SUELO TIPO 2
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SUELO TIPO 3
PROCESAMIENTO DE LOS DATOS EN EXCEL:
1. SUELO TIPO 1
GRAFICAMOS EN MATLAB: ( Tiempo vs infiltracin)
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2. SUELO TIPO 2
GRAFICAMOS EN MATLAB: ( Tiempo vs infiltracin)
3. SUELO TIPO 3
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GRAFICAMOS EN MATLAB: ( Tiempo vs infiltracin)
VI. 9. Conclusiones y recomendaciones.
La capacidad de infiltracion a variado considerablemente dependiendo del tipo de suelo
en el cual se realizo el ensayo
Es preferible encontrar un suel desprovisto de vegetacion, pues ello influye
considerablemente en la capacidad de infiltracion del suelo
Los datos ingresado al programa tienen que ser los ms precisos posibles y ser elegido con criterio
para poder tener una respuesta efectiva.
VII. ANEXOS
Fig. 1:vertiendo el agua en el cilindro
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VIII. BIBLIOGRAFIA
1. TE CV. HIDROLOGIA APLICADA. TERCERA ed. TE CV, editor. BOGOTA, COLOMBIA: MC
GRAW HILL; 1994.2. MIJARES A. FUNDAMENTOS DE HIDROLOGIA DE SUPERFICIE. CUARTA ed. MEXICO:
LIMUSA; 2001.
3. Agricultura GDADd. Caracterizacion de la infiltracion. Primera Edicion ed. ARAGON, ESPAA;2002.
Fig. 2: colocando la regla para poder medir
en el cilindro
Fig. 3:colocando el cilindro en el suelo uno
10 a 15 cm
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