Ao de la Promocin de la Industria Responsable y Compromiso Climtico

VELOCIDAD DE INFILTRACION

CURSO: Hidrologa

AUTOR: Takahashi Snchez, KenjiTantte Valderrama, Juan EnriqueGonzales Bisso, Alvaro Anaya Arce, Jhony

PROFESOR: Lic. Javier RINZA DAZ

AO: 20141. OBJETIVOS Determinar la curva de infiltracin del agua en el suelo de una parcela. Determinar la funcin de la velocidad de infiltracin del agua del suelo. Determinar la infiltracin bsica del suelo.

2. FUNDAMENTO TEORICOLas Condiciones del Suelo - InfiltracinEn el ecosistema, todo esta, de manera directa o indirecta. Entre los elementos fsico biolgicos ms importantes en determinar las fuerzas selectivas que afectan la comunidad vegetal y animal. Adems, las comunidades que se encuentra en un sitio afectan el suelo, dando un tipo de interaccin mutua. Se puede realizar experimentos sobre el escurrimiento utilizando un infiltrmetro. Para hacer un simple infiltrmetro, sigue las instrucciones siguientes: Un elevado contenido de sodio en el complejo de intercambio del suelo produce el desplazamiento del calcio, y esto produce una defloculacin de los coloides. La desestabilizacin de los agregados del suelo por la dispersin de los coloides, obtura los poros del suelo. Este proceso da como resultado una marcada disminucin de la infiltracin del agua en el suelo.Ecuacin general del flujo no saturadoEn un suelo no saturado la ecuacin del flujo de agua est dad por la ley de Darcy, cuya expresin es:v = -K grad(1)Donde v es la velocidad del agua, K es una constante para cada tipo de suelo, denominada conductividad hidrulica y grad , es el gradiente de potencial. El signo menos indica que el agua se mueve de los puntos de mayor a menor potencial. En el caso de suelos saturados el potencial mtrico es nulo y el movimiento del agua est gobernado por los potenciales gravimtricos y depresin.En los suelos no saturados se presentan dos diferencias importantes:a) El potencial de presin es nulo y por tanto el movimiento del agua esta gobernado por los potenciales mtricos y gravimtrico.b) La conductividad hidrulica K, ya no es constante, sino que vara con el contenido de humedad del suelo.Por tanto para suelos no saturados la ley de Darcy, se puede expresar de la siguiente forma:v = -K() grad(2)Para el caso de una dimensin, la ecuacin se puede simplificar usando el concepto de difusividad hidrulica y la conservacin dela masa, resultando la expresin:(3) La integracin de esta ecuacin, tiene muchos problemas cuando se tiene que aplicar, derivadas de la complejidad matemtica de la solucin, por ello se emplean algunos modelos para simplificar. Dentro de estas simplificaciones tenemos:a) La transformacin de Boltzman, para el caso del flujo transversalb) El modelo de KostiakovEste modelo establece una variacin potencial de la velocidad de infiltracin respecto al tiempo, est dada por la siguiente expresin: (4)a: es la velocidad de infiltracin para t= 1 minuto b: exponente, que vara entre 1 y 0La integracin de esta ecuacin conduce a una expresin de la variacin de la lmina infiltrada como funcin del tiempo (cm/h), la cual se expresa como: (5)A: es un coeficiente, para t= 1 minuto.B: vara entre 0 y 1La infiltracin bsicaConforme el suelo se va saturando, la velocidad de infiltracin tiende a un valor constante.En estas circunstancias se define el tiempo bsico tb, el cual es el tiempo en el cual se logra la infiltracin bsica.Analticamente este valor se encuentra igualando la primera derivada de la velocidad de infiltracin con el 10% de la misma velocidad pero con signo cambiado, dado que la derivada tiene signo contrario.

Por tanto resulta para el modelo de Kostiakov, la siguiente expresin:tb=-10b(6)Si consideramos la ecuacin (5) y derivamos para encontrar la velocidad de infiltracin y luego aplicamos el criterio para encontrar el tiempo bsico, se obtendr:tb=-600(B-1) (7)donde se introduce una correccin por el cambio de unidadesY la velocidad bsica quedar expresada por la relacin:Vb=-600AB(B-1) (8)Por ltimo, La velocidad de infiltracin del agua en el suelo, determinada mediante el mtodo del cilindro (Gurovich, 1985). As su velocidad de infiltracin puede ser vista en la Tabla que se muestra en la figura 1.

Figura 1. Evaluacin experimental de la velocidad de infiltracin.

3. MATERIAL Y EQUIPO 2 cilindros metlicos concntricos Cronmetro Polietileno huincha mtrica4. PROCEDIMIENTOa. Disponer de los cilindros de la forma como se muestra en la figura 1, teniendo cuidado de mantener el nivel adecuado.b. Fijar la regla graduada del cilindro con mucho cuidado, en la pared del cilindro de menor dimetro. c. Rellenar con agua al espacio comprendido entre ambos cilindros con el objeto de garantizar un flujo vertical.d. Cubrir la superficie encerrada por el cilindro interior con la cubierta de polietileno. Seguidamente se llen con agua hasta una altura aproximada de 15 cm.e. Retirar la cubierta de polietileno y tomar las lecturas de las alturas con los correspondientes tiempos, en intervalos de 1 minuto al inicio, luego a 2 minutos, 5 minutos y a 10 minutos. Anotar los valores en la tabla 1.f. Tener cuidado de evitar que los niveles del agua en ambos cilindros no descienda en exceso, aplicando los rellenos necesarios.5. DISCUSIN DE RESULTADOS Determine la lmina infiltrada tanto en valores parciales como acumulados, para los intervalos de tiempo de las mediciones realizadas. Tambin calcular los valores de las velocidades medias para cada uno de los intervalos de tiempo, muestra grficamente la variacin en el tiempo de la lmina acumulada. Aplicando un ajuste estadstico de acuerdo con el modelo de Kostiakov (ecuacin 5).

Grafico1: Es una infiltracin con una tendencia polinmica que indica la cantidad de agua que fue acumulada durante el periodo de 108 minutos.

Grafico2: El promedio de infiltracin tiene una tendencia exponencial, la cual indica el promedio de la cantidad de agua en cm que es infiltrada durante el transcurso del tiempo. Se puede observar en la grfica que a medida que pasa el tiempo la cantidad de agua infiltrada se va reduciendo cada vez ms.

Grafico 3,4 y 5: En la infiltracin promedio de 1 minuto y el de 5 minutos tiene una tendencia potencial, la cual indica que la infiltracin fue mucho ms rpida en el principio que se realiz la prctica la cual descenda notablemente y en los ltimos 10 minutos la velocidad fue mucho menor debido a que el suelo se estaba saturando.

Grafico 6: La infiltracin tiene una tendencia potencial que indica la velocidad de infiltracin del agua al transcurso del tiempo; la cual se puede observar que al principio la infiltracin es alta pero despus llega disminuir la velocidad de la infiltracin debido a la saturacin del suelo.

6. CONCLUSIONES.La prctica que se realiz se puede concluir que al principio la velocidad de la infiltracin era mayor debido al suelo seco de material arenoso y limoso, permitiendo que en las curvas de los grafico tenga esas tendencias de potencial y exponencial.

7. REFERENCIAS Vsquez Absaln V. Lorenzo Chang Navarro, El Riego-Principios bsicos, Tomo I, Per 1993. Pizarro, F. Riegos Localizados de Alta Frecuencia. Ediciones Mundi Prensa, 3a Edicin 1996.

8. ANEXO