UNIDAD DE APOYO TÉCNICO

PARA EL SANEAMIENTO BÁSICO DEL ÁREA RURAL

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA EL DISEÑO DE LETRINAS CON ARRASTRE

HIDRÁULICO

Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente División de Salud y Ambiente

Organización Panamericana de la Salud Oficina Sanitaria Panamericana – Oficina Regional de la

Organización Mundial de la Salud Auspiciado por:

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CONTENIDO

Página

1. Objetivo...............................................................................................................4 2. Definiciones ........................................................................................................4 3. Aplicación ...........................................................................................................5 4. Requisitos previos ...............................................................................................5 5. Diseño de la letrina..............................................................................................5

5.1 Aparato sanitario .....................................................................................6 5.2 Caseta .....................................................................................................6 5.3 Conducto .................................................................................................6

5.4 Caja repartidora.......................................................................................7 5.5 Hoyo o Pozo ...........................................................................................7 5.6 Brocal .....................................................................................................9

5.7 Losa -tapa ..............................................................................................10 5.8 Terraplén................................................................................................10

6. Bibliografía .......................................................................................................15 Tabla de figuras Figura 1 Componentes de la letrina con arrastre hidráulico......................................11 Figura 2 Detalle de la caja repartidora.......................................................................12 Figura 3 Detalle de la protección de las paredes del hoyo .......................................13 Figura 4 Detalle del brocal tronco cónico o piramidal y apoyo de losa ...................14 Anexo Anexo 1.- Determinación de la tasa de infiltración ...................................................17

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Prefacio

La disposición sanitaria de excretas y aguas residuales, especialmente en localidades rurales y urbano-marginales, es una de las prioridades programáticas de la cooperación técnica que brinda la Organización Panamericana de la Salud/Organización Mundial de la Salud (OPS/OMS) a través del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS).

En este marco, y con el auspicio de la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación (COSUDE), la Unidad de Apoyo Técnico al Saneamiento Básico Rural (UNATSABAR) viene realizando diversas acciones de apoyo al sector agua y saneamiento en el Perú, entre las que se destaca la preparación del documento titulado “Especificaciones Técnicas para el Diseño de Letrinas con Arrastre Hidráulico”.

Con la publicación de este documento, la UNATSABAR pretende contribuir a la

actualización, modernización y ampliación de la base normativa del Perú para la atención eficiente de las áreas más deprimidas del Perú. Asimismo, aspira a que tanto los funcionarios de los organismos públicos como los profesionales de la actividad privada, tengan un instrumento guía en su propósito de asegurar diseños adecuados de los sistemas de disposición de excretas.

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Especificaciones técnicas para el diseño de letrinas con arrastre hidráulico 1. Objetivo

Normalizar el diseño de letrinas con arrastre hidráulico. 2. Definiciones

- Letrina: Lugar destinado a la evacuación de las heces y la orina.

- Arrastre hidráulico: Fuerza de tracción que produce el agua para la evacuación de las excretas desde el aparato sanitario hacia el hoyo o pozo.

- Hoyo o pozo: Cavidad de una determinada profundidad que se hace en la tierra para depositar las heces humanas, la orina y el material de limpieza anal.

- Brocal: Conocido también como anillo de protección de la boca del hoyo o pozo. Se

ubica en la parte superior del hoyo y se emplea para estabilizar la boca del mismo, sostener firmemente la losa que tapa el hoyo y brindar hermeticidad entre el hoyo y el medio ambiente e impedir que el agua de lluvia, insectos y roedores puedan acceder hacia el interior del hoyo.

- Losa-tapa: Elemento que cubre el hoyo, generalmente removible para permitir la

remoción de material degradado y secado.

- Terraplén: Montículo de tierra apisonada que se acomoda alrededor del brocal hasta llegar al nivel de la losa con la finalidad de proteger al hoyo del ingreso de agua de lluvia, insectos y roedores.

- Aparato sanitario: Artefacto prefabricado destinado a posicionar y brindar

comodidad a la persona durante el acto de defecación.

- Trampa: Dispositivo con que se encuentra equipado el aparato sanitario y que propicia la formación de un sello de agua o sello hidráulico para impedir la salida hacia la caseta, de los malos olores que se puedan producir en el hoyo.

- Caseta: Compartimiento donde se ubica el aparato sanitario permitiendo el

aislamiento y privacidad al usuario de la letrina. Puede constituir el cuarto de baño de la vivienda.

- Caja repartidora: Dispositivo destinado a derivar los desechos fisiológicos al hoyo

en operación.

- Conducto: Tubería destinada a transportar los desechos fisiológicos desde el aparato sanitario hasta el punto de disposición final pasando por la caja repartidora.

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3. Aplicación

El empleo de las letrinas con arrastre hidráulico sólo se permitirá en zonas rurales o urbano marginales, cuyas condiciones socioeconómicas, disponibilidad de agua y geomorfológica permitan su aplicación. 4. Requisitos previos

a) La caseta de la letrina con arrastre hidráulico se ubicará preferentemente al interior de la vivienda. En el caso que se ubique externamente, la distancia a la vivienda no debe ser mayor a cinco metros.

b) Los hoyos de la letrina con arrastre hidráulico, destinados al almacenamiento de los

líquidos residuales, deberán ubicarse en el exterior de la vivienda y a no menos de 1 mt del muro exterior de la vivienda.

c) Las letrinas con arrastre hidráulico solo podrán ser construidos en terrenos cuyas

características favorezcan su excavación e infiltración de las aguas empleadas en el arrastre de los desechos fisiológicos. Tomar como referencia la tabla 1.

d) Las letrinas con arrastre hidráulico no podrán ser construidas en áreas pantanosas,

fácilmente inundables, en suelos impermeables o con presencia de arcillas expansivas.

e) Las letrinas con arrastre hidráulico podrán ser construidas en terrenos calcáreos o

con presencia de rocas fisuradas, siempre que se tomen las medidas de seguridad especificado en el presente documento.

f) En los lugares donde se proyecte construir los pozos de la letrina no deberán existir

sistemas de extracción de agua para consumo humano en un radio de 30 metros alrededor de ellas, y en todos los casos las letrinas deberán ubicarse aguas abajo de cualquier pozo o manantial de agua destinado al abastecimiento para consumo humano.

g) En las letrinas con arrastre hidráulico sólo se podrá disponer de papel suave de

limpieza anal.

h) Los hoyos de las letrinas con arrastre hidráulico deben ser fácilmente accesible para facilitar su limpieza.

5. Diseño de la letrina

La letrina se compone de ocho elementos: a) aparato sanitario; b) caseta; c) conducto; d) caja repartidora; e) hoyo; f) brocal; g) terraplén y h) losa-tapa (ver figura 1).

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5.1 Aparato sanitario

a) Podrá emplearse aparatos sanitarios del tipo turco o tipo taza dotados de sifón para la formación del sello hidráulico.

b) El aparato sanitario deberá ser un accesorio independiente y de una sola pieza y con

un acabado lo más liso posible. c) El aparato sanitario, bien sea tipo turco o taza, deberá estar herméticamente unido a

la losa del piso de la caseta para impedir el ingreso de insectos o la salida de malos olores.

5.2 Caseta Cuando se trate de casetas situadas al exterior de la vivienda, ellas deberán cumplir con los siguientes requisitos:

a) El área que ocupe la caseta será de un metro cuadrado como mínimo, debiendo ser

la relación largo ancho igual a 1: √2 (0,85 x 1,20). b) El alto de la caseta no debe ser menor a 1,90 m y el ancho de la puerta no menor a

0,60 m. c) La puerta debe ser instalada de manera que pueda cerrarse automáticamente. d) El material de construcción empleado en la fabricación de la caseta debe adecuarse

a las condiciones climáticas del lugar, de modo que no exponga al usuario a condiciones de incomodidad.

e) En los lugares donde llueve, será necesario que el techo tenga una inclinación

mayor al 10% y tener un voladizo alrededor de la caseta de por lo menos 0,10 m. f) Para iluminación y ventilación la caseta deberá contar con ventanas altas cuyas

dimensiones no deben afectar la privacidad del usuario.

5.3 Conducto

a) El conducto de evacuación de las aguas residuales deberá ser construido con tubería de 100 mm de diámetro.

b) La pendiente del conducto entre el aparato sanitario y la caja repartidora y de esta al

hoyo deberá ser menor al 3%.

c) Se instalará directamente sobre el conducto de evacuación, una tubería de ventilación de 50 mm de diámetro adosada a la pared de la caseta, que deberá prolongarse 0,50 m por encima del techo de la caseta o de la casa según se encuentra ubicada en el exterior o interior de la vivienda.

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d) En la parte superior del conducto de ventilación preferentemente deberá instalarse un sombrero de protección.

5.4 Caja repartidora Cuando la letrina de cierre hidráulico cuente con doble hoyo o pozo desplazado:

a) La caja repartidora se ubicará entre la caseta o baño y los hoyos y tendrá una sección transversal mínima de 0,40 x 0,40 m y contará con tapa removible (ver figura 2).

b) El fondo de la caja repartidora deberá poseer canaletas semicirculares en forma de

“YEE” de 100 mm de ancho y 50 mm de profundidad para la conducción de los desechos líquidos hacia los hoyos

c) A la altura de la repartición de la YEE deberá contar con un dispositivo o pantalla

que permita derivar los desechos líquidos hacia el pozo en operación.

d) La parte superior de la caja repartidora deberá estar 0,05 m por encima del nivel del terreno para permitir su rápida ubicación o para las actividades de mantenimiento.

5.5 Hoyo o pozo

a) El hoyo se diseñara con una tasa de producción de lodos de 0,05 a 0,06 m3/hab-año b) Para la determinación de la altura total del pozo se tendrá en cuenta:

Ht = Altura total del pozo H1 = Altura de la capa de lodo Ha = Altura de la capa de liquido sobre el nivel del lodo Hs = Altura adicional de seguridad

c) La altura de la capa de lodo se calculará utilizando la siguiente expresión:

H1 = (N*T1*t)/A

Donde

N = Número de usuarios T1 = Tasa de producción de lodo (m³/hab-año) t = Tiempo de utilización de la letrina (años) A = Área de la sección transversal del hoyo (m²)

d) La altura del líquido que estará en función de la forma del hoyo:

Ha = (N * Ta) / (P * Ti)

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Donde

N = Número de usuarios. P = Perímetro de la sección transversal del hoyo en (m); si el hoyo es

revestido, debe considerarse el perímetro exterior del revestimiento. Ti = Tasa de infiltración del suelo (l/m²-d) se determinara mediante la

prueba de campo descrita en el anexo 1, o en su defecto teniendo conocimiento pleno del tipo de suelo se utilizará el tabla Nº 1 para su determinación.

Ta = Tasa de aporte de líquido (l/hab-d), la misma que se determinara mediante la siguiente expresión:

Ta = n * v + ve

Donde

n = Número de veces que cada usuario ocupa la letrina durante el día. ve = Volumen de la orina y excretas aportado diariamente por cada persona

(se adoptará un valor promedio de 1.5 lt). v = Volumen de agua que se arroja al aparato sanitario luego de cada uso (lt)

(se sugiere adoptar el valor de 3 lt).

Tabla 1. Tasas recomendadas para la infiltración de los lixiviados en los hoyos

TIPO DE SUELO TASA DE INFILTRACIÓN (lt/m² - dia)

SUELOS DE BUENA PERMEABILIDAD • Arena • Limos Arenosos, limos • Limos o arcillas porosas

50 30 20

SUELOS DE BAJA PERMEABILIDAD • Limos o arcillas compactas

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Nota: Las arcillas expansivas deben estar ausentes

e) En el cálculo de la altura del pozo deberá considerarse una altura adicional de

seguridad (Hs) mayor a 0,30 m. f) La profundidad total del hoyo se calculara a partir de la siguiente ecuación:

Ht = H1 + Ha + Hs

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g) El sistema de disposición de excretas deberá contar por lo menos con dos hoyos, los que deberán ser diseñado para una vida útil no mayor a cuatro años cada uno de ellos.

h) La distancia de centro a centro entre los hoyos o pozos será de tres veces el

diámetro del pozo de mayor diámetro, pero en ningún caso menor a 6,0 m entre las tangentes de las circunferencias

i) El espacio libre del hoyo deberá ser mayor que la profundidad de la caja repartidora

a fin de evitar que los residuos emerjan por la caja repartidora y que además facilite las maniobras de derivación del agua residual hacia el hoyo disponible.

j) El hoyo podrá ser circular o cuadrado con un diámetro o lado neto no menor a

0,80 m ni mayor a 1,5 m. k) En terrenos inestables o fácilmente deleznables, las paredes verticales del hoyo

deberán ser protegidas con materiales estables para evitar su desmoronamiento (ver figura 3).

l) El volumen efectivo del hoyo cuyas paredes son protegidas, debe ser calculado

descontando el espacio que ocupa el material usado para la protección. m) El Revestimiento del hoyo por debajo del conducto de entrada se construirá con

madera resistente a la humedad, ladrillos o bloques de piedra o de concreto sobrepuestos y con aberturas verticales sin rellenar.

n) Cualquier espacio entre el revestimiento y la pared del hoyo o pozo se deberá

rellenar con grava, que deberá ser colocada en capas, conforme se construya el revestimiento.

o) El fondo del hoyo debe quedar por lo menos a dos metros por encima del máximo

nivel freático de las aguas subterráneas y deberá ser rellenada con material filtrante. p) En el caso de terrenos calcáreos o con presencia de rocas fisuradas, las paredes

verticales del hoyo deberán ser recubiertas y el espacio entre el muro de recubrimiento y el terreno natural debe ser por lo menos de 0,15 m y rellenada con una mezcla de arena gruesa y fina. El fondo del hoyo debe tener una capa de material filtrante de no menos de 0,25 m de espesor.

5.6 Brocal

a) Podrá ser construido con concreto simple o reforzado; ladrillos o bloques de piedra

o concreto asentados con mortero de cemento-arena. b) Debe iniciarse faltando 0,30 m para llegar a la superficie del suelo y acabar al nivel

del suelo.

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c) El espesor del brocal en concreto o mampostería no deberá ser menor de 0.20 m para permitir el apoyo total de la losa de cubierta.

d) Para hoyos de más de un metro de diámetro o de lado, el brocal podrá ser de forma

tronco piramidal o tronco cónica con un ángulo con respecto a la horizontal de no menos de 45º debiendo la boca superior del brocal no ser menor a 0,80 m (ver figura 4).

e) La boca del brocal debe tener la misma geometría que la sección transversal del

hoyo.

5.7 Losa-tapa

a) Deberá ser construida con concreto reforzado, que le permita soportar cualquier sobrecarga a que pueda ser sometida por su ubicación en lugares abiertos.

b) Las dimensiones de la losa-tapa debe cubrir totalmente el perímetro del brocal. c) El nivel de la losa-tapa instalada deberá ubicarse a un nivel no menos de 0,10 m por

encima del nivel de la superficie del suelo para evitar el acceso de aguas de lluvia. 5.8 Terraplén

a) Una vez instalada la losa-tapa se colocará tierra o arcilla alrededor de la losa. Este material deberá ser apisonado y deberá formar un ángulo de 45º con el nivel del suelo.

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Figura 1. Componentes de la letrina con arrastre hidráulico

Trampa

Ventilación

Caseta

Caja Repartidora

Terraplén

Loza o Tapa

Brocal

Hoyo 1

Conducto

Hoyo 2

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Figura 2. Detalle de la caja repartidora

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a = Juntas abiertas (por debajo de la tubería de entrada). b = Juntas rellenas de mortero (entre 0,40 a 0,60 m). A = Pozo redondo con revestimiento de ladrillo, base y piso de madera. B = Pozo redondo con revestimiento parcial de troncos de árbol, base de tierra. C = Pozo perforado con revestimiento, base y piso de hormigón.

Figura 3. Detalle de la protección de las paredes del hoyo

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Hoyo

Brocal

0.80

1.00 –1.50

Losa techo

Figura 4. Detalle del brocal tronco cónico o piramidal y apoyo de losa

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6. Bibliografía

- Ing. L. Quispe Castañeda (Dirección de Salud y bienestar social Sub Región Piura/

Ministerio de Salud – Perú) Dr. M. Azzariti (Dirección General para la cooperación al desarrollo - Italia), “Depuración de las aguas servidas disposición y eliminación de excretas en zonas rurales y urbano marginales”, Perú, 1993.

- D. Duncan Mara: “The Design of Pour – Flush Latrines” Technical Note Nº 15 –

United Nations Development Programme, Interregional Project INT/81/047, executing Agency: World Bank – 1985

- K. Roy , P. K. Chatterjee, K. N. Gupta, S. T. Khare, B. B. Rau and R. S. Singh::

“Manual on the Design, construction and Maintenance of Low-Cost Pour-Flush Waterseal Latrines in Indian” Technical Note Nº 10 – United Nations Development Programme, Interregional Project INT/81/047, executing Agency: World Bank – 1984.

- Banco Mundial: “Saneamiento in situ”Información y capacitación en

abastecimiento de agua y saneamiento de bajo costo, Washington, D.C., E.U.A. – 1988.

- Ricardo Rojas: “Guía para la selección y diseño de letrinas” – Red Regional de

Agua y Saneamiento para Centro América, Programa de Naciones Unidas para el Banco Mundial, enero 1994.

- Word Health Organization: “Guidelines on Sanitation for Small Communities” –

CEHA Document Nº TLM-6, Appropiate Technologies for Use by Middle-level Technicians in Countries of the Eastern Mediterranean Region of World Health Organization, Regional Office of the Eastern Mediterranean, Alexandria, Egypt. 1993.

- Proyecto WASHED Convenio SSA-USAID-518-0081: “Manual de letrina

familiares y escolares para el sector rural”- Documento técnico Nº 004-CTA, Ministerio de desarrollo urbano y vivienda (MIDUVI), Sub Secretaria de saneamiento ambiental (SSA), Agencia de los Estados Unidos par el Desarrollo (USAID); Quito-Ecuador , 1995.

- Morgan, Peter R.; Mara, David Duncan: “Ventilated improved pit latrines;

Zimbabwean brick design” – Banco Mundial, Washington, D.C. 1,985.

- R. Franceys, J. Pickford & R. Reed: “Guía para el desarrollo del saneamiento in situ” – Water, Engineering and Development Centre Loughborough University of technology Loughborough, Inglaterra – Organización Mundial de la Salud – Ginebra 1994.

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- Wagner, Edmund G.; Lanoix, J.N: Evacuación de excretas en las zonas rurales y en las pequeñas comunidades. Ginebra; OMS, 1960, 200 p. (OMS Serie de Monografías, 39).

- D. Duncan Mara (Grupo asesor en tecnología): “Diseño de letrinas mejoradas de

pozo ventilado” Nota Técnica Nº 13 - Programa de la Naciones Unidas para el desarrollo – Proyecto Interregional INT/81/047 - Banco Mundial, Washington, D.C. 1984.

- Peter R. Morgan, Blair and D. Duncan Mora: “Ventilated Improved Pit Latrines:

Zimbabwean Brick Designs” – TAG Discussion Paper number 1 – United Nations Development Programme – Interregional Project INT/81/047. Executive Agency: World Bank.

- Beverly A. Ryan and D. Duncan Mora: “Pit Latrine Ventilation: Field Investigation

Methodology”- Technical Note Nº 4 - United Nations Development Programme – Interregional Project INT/81/047. Executive Agency: World Bank.

- Beverly A. Ryan and D. Duran Mora: “Ventilated Improved Pit Latrines: Vent Pipe

Design Guidelines” – Technical Note Nº 6 - United Nations Development Programme – Interregional Project INT/81/047. Executive Agency: World Bank.

- Erico Navarro: “Guía para la implementación de proyectos de agua y saneamiento

en el área rural” – Programa de Agua y Saneamiento Región Andina/ Oficina Regional del Banco Mundial – La Paz Bolivia, Julio 1999.

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ANEXO 1

Determinación de la tasa de Infiltración

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Anexo 1

Determinación de la tasa de infiltración 1. Definiciones

- Infiltración: Efecto de penetración o introducción del agua en el suelo.

- Prueba de infiltración: Proceso por el cual se determina la capacidad de penetración del agua en el suelo.

- Tasa de infiltración: Velocidad de infiltración del agua en el suelo.

- Pozo de prueba: Hoyo que se realiza en el suelo para realizar la prueba de

infiltración y determinar la tasa de infiltración.

2. Prueba de infiltración

a) Número y ubicación de los pozos de prueba:

- Pozos de infiltración: Se harán tres pozos de prueba por cada pozo de infiltración. Los pozos de prueba deberán ser distribuidos uniformemente en el área prevista para la construcción del pozo de infiltración. El primer pozo de prueba tendrá una profundidad similar al del pozo de infiltración, el segundo se prolongará hasta el nivel a donde llegará el tubo de descarga, y el tercer pozo de prueba tendrá una profundidad intermedia entre los dos primeros.

b) Para profundidades de hasta 0,70 m, los pozos de prueba consistirán en agujeros

cuadrados de 0,3 x 0,3 m. Para profundidades mayores a 0,70 m se podrá optar por la perforación de un agujero de 0,10 m de diámetro.

c) En el caso del agujero cuadrado de 0,3 x 0,3 m, se deberá raspar con un cuchillo las

paredes del agujero a fin de proveer la filtración natural del terreno. El material suelto del agujero deberá ser eliminado. A continuación se colocará grava fina o arena gruesa en el fondo del agujero hasta formar una capa de 5 cm de espesor. En el caso del agujero circular añadir suficiente grava fina o arena gruesa hasta obtener una capa de 15 cm de espesor.

d) Luego de colocada la capa de grava fina o arena gruesa se deberá agregar con

cuidado agua limpia en el agujero hasta obtener una altura mínima de 0,3 m sobre la capa de grava o arena. Esta altura de agua deberá ser mantenida por un período mínimo de 4 horas y de preferencia durante toda la noche.

e) Realizar la prueba de infiltración 24 horas después de haber agregado el agua por

primera vez.

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3. Tasa de infiltración

a) Después de las 24 horas, agregue agua en el hoyo hasta obtener una altura de 0,15 m sobre la capa de grava o arena. Con la ayuda de una regla o un metro y un punto de referencia fijo situado en la superficie del terreno, mida el descenso del nivel de agua en el tiempo.

b) El tiempo total de la prueba de infiltración debe ser de 30 minutos.

c) Determine la velocidad de descenso del nivel de agua cada 5 minutos durante los 30

minutos. En el caso que el agua sea absorbida antes de concluida la prueba, añada más agua al agujero. Este proceso de llenado se deberá repetir tantas veces como sea necesario hasta concluir con la prueba de infiltración.

d) En terrenos arenosos no será necesario esperar 24 horas para realizar la prueba de

infiltración.

e) La tasa de infiltración se calcula a partir de los dos últimos datos observados en el período final de los 30 minutos y se determina mediante la siguiente fórmula:

1/2(h/t)315.5Q ×=

Donde: Q = Tasa de infiltración en lt/m2-día. h = Descenso del nivel de agua en el tiempo de la prueba (mm). t = Tiempo demandado para el descenso del nivel de agua expresado en segundos.

f) Los terrenos se clasificarán de acuerdo a los resultados de esta prueba en: rápidos, medios y lentos, según los valores de la presente tabla:

CLASE DE TERRENO

TIEMPO PARA INFILTRAR 5,0 cm

Rápidos Menos de 10 minutos Medios Entre 10 a 30 minutos Lentos Entre 30 a 60 minutos