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    UNIVERSIDAD TCNICA PARTICULAR DE LOJALa Universidad Catlica de Loja

    REA TCNICA

    TITULACIN DE: INGENIERO CIVIL

    Implementacin de cinco modelos matemticos para el clculo de la

    infiltracin en el laboratorio virtual de hidrologa (HYDROVLAB)

    TRABAJO DE FIN DE TITULACIN

    AUTOR:Rivadeneira Erazo, Byron Geovanny

    DIRECTOR:Oate Valdivieso, Fernando Rodrigo, PhD.

    LOJA ECUADOR

    2013

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    DECLARACIN DE AUTORA Y CESIN DE DERECHOS.

    Yo Byron Geovanny Rivadeneira Erazo declaro ser autor del presente

    trabajo y eximo expresamente a la Universidad Tcnica Particular de Loja y

    a sus representantes legales de posibles reclamos o acciones legales.

    Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposicin del Art. 67 del

    Estatuto Orgnico de la Universidad Tcnica Particular de Loja que en su

    parte pertinente textualmente dice: Forman parte del patrimonio de la

    Universidad la propiedad intelectual de investigaciones, trabajos cientficos

    o tcnicos y tesis de grado que se realicen a travs, o con el apoyo

    financiero, acadmico o institucional (operativo) de la Universidad

    f)..

    Autor: Byron Geovanny Rivadeneira Erazo

    Cdula: 1104344609

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    DEDICATORIA.

    El presente trabajo dedico fundamentalmente al Arquitecto del Universo, que con suexpectativa me regalo la vida necesaria para culminar esta meta, y sobre todo a susabidura infinita por las pruebas puestas en el transcurso de este largo camino,pues de esta manera me puso al lmite en la vida, como dira Facundo Cabral Nome privo de nada: ni de la miseria, tampoco del hambre o del frio, que construyenhumanos ms humildes.

    A mis amados padres Homero y Gladys ya fallecida, por haberme entregado la vidae iniciado en este hermoso camino de la existencia; por supuesto gracias al ejemplode superacin que me han dado hasta el da de hoy.

    A mis hermanos y familiares que en este extenso sendero han formado parte de lasalegras y tristezas necesarias para haber llegado hasta este punto.

    A Vladimir Toledo fue la persona que fio su confianza y me garantizo con el IECE;Cuando nadie ms cercano lo hizo!; Solo de esta forma pude continuar con misestudios.

    A Miguel ngel que estando en las peores condiciones de vida, me dio cabida en lafundacin Salud y Vida para tener un techo y un abrigo. A Diego Piedra que mebrindo su techo y orientacin cuando la fundacin ya haba cerrado. Jams olvidara mi ta Mariana Y Mercedes que tambin me ayudaron de esta manera.

    Dedico este trabajo al apoyo moral que me dio mi querido primo Santiago cuando

    me encontr en el fondo de un abismo, mientras nadie hubiese puesto confianza eneste ser humano el me la entrego completamente; gracias a su apoyo entend miposicin y canalice las palabras de Friedrich Nietzsche El individuo ha luchadosiempre para no ser absorbido por la tribu. Si lo intentas, a menudo estars solo, ya veces asustado. Pero ningn precio es demasiado alto por el privilegio de ser unomismo.

    Nunca hubiese logrado esto sin la fe y el trabajo que me regalaron Cristian Franco yFernando Herrera indudablemente me ayudaron de manera inimaginable. David tuspalabras de tranquilidad me ayudaron en todas las etapas cursadas, Amigo Ral nosabra cmo pagarte las fuerzas entregadas y el apoyo fsico que me regalaste yJuanito Constante tus palabras siempre alentaron a este soador cuando

    desinteresadamente me decas con mucha confianza Nadie muere del hambre ydel frio cuando se tienen amigos. Por todos ustedes me sent obligado a salir dedonde me encontr y espero jams defraudarlos.

    Este trabajo tambin es un logro tuyo Majito; llegaste como todo en la vida, en elmomento adecuado con las condiciones ms increbles y me ayudaste a recuperarmi fe, mi esencia, mi felicidadEn pocas palabras me enseaste y guiaste a ver lavida con los ojos de Dios.

    Finalmente dedico este proyecto a todas las personas que por cualquier motivolleguen a este humilde trabajo, lo utilicen, les sirva y entiendan que todo tiene unsignificado ms grande que el de nuestra compresin.

    Byron Rivadeneira.

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    AGRADECIMIENTOS

    Agradezco principalmente a Dios por haberme dado la tenacidad necesaria durantetanto tiempo, por enviarme retos y pruebas para olvidar el hambre y sueo queprodujo este largo camino.

    Al PhD. Fernando Oate Valdivieso, Director de tesis, le expreso mis ms sincerossentimientos de respeto, agradecimiento y sobre todo admiracin; por su apoyotanto humano como tcnico en este importante proceso de formacin y culminacindel presente trabajo de investigacin.

    Gracias Doctor Fernando por no permitirme hacer nada menor al trabajo realizado,por la motivacin dentro del mismo; adems por consentir poner mi valor agregadoal proyecto.

    Al ingeniero Santiago Quiones, por su generoso y desinteresado asesoramientopara la culminacin dentro del rea de desarrollo informtico de las herramientaspresentadas. Pero adems por ser un gran ser humano.

    Agradezco a la Doctora Elsita Crdenas, mi ta Esperanza y to Marco que meapoyaron incondicionalmente en momentos muy duros de mis trmites acadmicos.

    Finalmente a mis compaeros, amigos inclusive compaeros de trabajo de quieneshe aprendido mucho y me ayudaron a ser quien soy. Todos ellos me han dado lasherramientas tcnicas y econmicas para lograr mis metas.

    Mi forma de agradecerles es dejndoles la letra de una hermosa cancin que meayud en momentos muy duros. Cancin de un gran msico LatinoamericanoMercedes Sosa.

    Tantas veces me mataron, tantas veces me mor, sin embargo estoy aqu resucitando.Gracias doy a la desgracia y a la mano con pual, porque me mat tan mal, y segu

    cantando.Cantando al sol, como la cigarra, despus de un ao bajo la tierra, igual que sobreviviente

    que vuelve de la guerra.Tantas veces me borraron, tantas desaparec, a mi propio entierro fui, solo y llorando.

    Hice un nudo del pauelo, pero me olvid despus que no era la nica vez y segucantando.

    Cantando al sol, como la cigarra, despus de un ao bajo la tierra, igual que sobrevivienteque vuelve de la guerra.

    Tantas veces te mataron, tantas resucitars cuntas noches pasars desesperando.Y a la hora del naufragio y a la de la oscuridad alguien te rescatar, para ir cantando.

    Cantando al sol, como la cigarra, despus de un ao bajo la tierra, igual que sobrevivienteque vuelve de la guerra.

    Byron Rivadeneira.

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    TABLA DE CONTENIDOS.

    RESUMEN ................................................................................................................ 1

    CAPTULO I .............................................................................................................. 2

    1. Introduccin. ............................................................................................... 4

    1.1 Relevancia de la investigacin. ................................................................... 5

    1.2 Formulacin del problema. .......................................................................... 5

    1.3 Objetivos generales e hiptesis................................................................... 6

    1.4 Orientacin al lector acerca de la organizacin del TEXTO. ........................ 7

    CAPTULO II ............................................................................................................. 8

    2. Materiales y mtodos .................................................................................. 9

    2.1 Precipitacin. .............................................................................................. 9

    2.2 Evaporacin y evapotranspiracin. ............................................................. 9

    2.2.1 Evaporacin. .................................................................................... 9

    2.2.2 Evapotranspiracin. ....................................................................... 10

    2.2.3 Intercepcin. .................................................................................. 10

    2.2.4 Retencin superficial. ..................................................................... 10

    2.3 Escurrimiento superficial. .......................................................................... 10

    2.3.1 Almacenamiento en depresiones. .................................................. 11

    2.4 Infiltracin. ................................................................................................ 11

    2.4.1 Humedad del suelo. ....................................................................... 12

    2.4.2 Zonas que deben distinguirse en el suelo. ..................................... 12

    2.4.3 FORMAS DE HUMEDAD ............................................................... 13

    2.4.4 Contenido de humedad .................................................................. 13

    2.4.5 Parmetros caractersticos de la infiltracin. .................................. 14

    2.4.5.1 Capacidad de infiltracin o tasa de infiltracin. ............................ 15

    2.4.5.2 Velocidad de infiltracin. .............................................................. 17

    2.4.5.3 Factores que influyen en la capacidad de infiltracin. .................. 17

    2.4.5.4 Mtodos de medicin de la capacidad de infiltracin. ..................... 17

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    2.4.5.4.1 Infiltrmetros. ............................................................................... 18

    2.4.5.4.2 Lismetros. ................................................................................... 20

    2.4.5.4.3Anlisis de hidrogramas de escorrenta en cuencas pequeas. .. 22

    2.4.5.5 Mtodos utilizados para el clculo de la infiltracin y aplicados aldesarrollo del tema investigativo. ................................................... 22

    2.4.5.5.1 Mtodo infiltracin media o ndice de infiltracin . .................... 22

    2.4.5.5.2 Mtodo nmero de la curva o nmero de escurrimiento. ............. 24

    2.4.5.5.3 Mtodo de Richards-Phillips. ....................................................... 33

    2.4.5.5.4 Mtodo de Green-Ampt. .............................................................. 36

    2.4.5.5.5 Mtodo de Horton. ....................................................................... 40

    2.4.5.6 Metodologa de programacin. ....................................................... 42

    2.4.5.6.1 Descripcin y utilizacin de las herramientas virtuales. ............... 42

    2.4.5.6.2 Descripcin del software utilizado para el desarrollo de laherramienta. ................................................................................ 43

    2.4.5.6.3 Manuales de uso de las herramientas desarrolladas eimplementadas. ........................................................................... 49

    2.4.5.6.4 DIAGRAMAS DE FLUJO. ............................................................ 51

    CAPTULO III .......................................................................................................... 56

    3. Anlisis de resultados. ........................................................................................ 57

    3.1 Utilizacin de las herramientas y comparacin con ejercicios resueltosde la bibliografa utilizada y con hojas de clculo realizadas de cadamtodo de infiltracin utilizada. ................................................................. 57

    3.1.1 Mtodo infiltracin media o ndice de infiltracin () ....................... 57

    3.1.1.1 Ejemplo resuelto de la bibliografa utilizada. ................................ 57

    3.1.1.2 Ejemplo resuelto en el software microsoft excel 2010. ................ 59

    3.1.1.3 Ejemplo resuelto en la herramienta desarrollada. ........................ 60

    3.1.1.4 Comparacin de resultados ......................................................... 63

    3.1.2 Mtodo de Richard-Phillps. ............................................................ 63

    3.1.2.1 Ejemplo resuelto de la bibliografa utilizada. ................................ 63

    3.1.2.2 Ejemplo resuelto en el software microsoft excel 2010. ................ 64

    3.1.2.3 Ejemplo resuelto en la herramienta desarrollada. ........................ 65

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    3.1.2.4 Comparacin de resultados ......................................................... 67

    3.1.3 Mtodo de Green-Ampt .................................................................. 67

    3.1.3.1 Ejemplo resuelto de la bibliografa utilizada. ................................ 67

    3.1.3.2 Ejemplo resuelto en el software microsoft excel 2010. ................ 69

    3.1.3.3 Ejemplo resuelto en la herramienta desarrollada. ........................ 71

    3.1.3.4 Comparacin de resultados ......................................................... 73

    3.1.4 Mtodo de Horton. ......................................................................... 73

    3.1.4.1 Ejemplo resuelto de la bibliografa utilizada. ................................ 73

    3.1.4.2 Ejemplo resuelto en el software microsoft excel 2010. ................ 75

    3.1.4.3 Ejemplo resuelto en la herramienta desarrollada. ........................ 75

    3.1.4.4 Comparacin de resultados ......................................................... 77

    3.1.5 Mtodo nmero de la curva. ........................................................... 78

    3.1.5.1 Ejemplo resuelto mediante tablas y ecuaciones. ......................... 78

    3.1.5.2 Ejemplo resuelto en la herramienta desarrollada. ........................ 80

    3.1.5.3 Comparacin de resultados. ........................................................ 80

    3.2 Anlisis de resultados. .............................................................................. 81

    3.2.1 Infiltracin media o ndice de infiltracin Fi ().............................. 81

    3.2.2 Infiltracin mtodo nmero de la cuenca. ....................................... 81

    3.2.3 Infiltracin mtodo de Richad-Phillips. ........................................... 81

    3.2.4 Infiltracin mtodo de Green-Ampt. ................................................ 83

    3.2.5 Infiltracin mtodo de Horton. ........................................................ 84

    CAPTULO IV ......................................................................................................... 85

    4. Conclusiones y recomendaciones. ............................................................ 86

    4.1 Conclusiones. ........................................................................................... 86

    4.2 Recomendaciones. ................................................................................... 87

    BIBLIOGRAFA. ...................................................................................................... 89

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    NDICE DE FIGURAS.

    Figura 1. Distribucin de la precipitacin sobre una cuenca durante unatormenta: .............................................................................................. 11

    Figura 2. Zonas de humedad durante la infiltracin. ...............................................13

    Figura 3. Tipos de humedad. ..................................................................................14

    Figura 4. Capacidad de infiltracin "f" .....................................................................15

    Figura 5. Infiltrmetro de doble anillo. .....................................................................19

    Figura 6 Lismetro ...................................................................................................21

    Figura 7. Hietograma e Hidrograma. .......................................................................23

    Figura 8. Volumen de control para el desarrollo de la ecuacin de continuidad enun medio poroso no saturado. .............................................................. 34

    Figura 9. Modelo de Green-Ampt ............................................................................37

    Figura 10.Perfiles de humedad del suelo, antes, durante y despus que ocurra elencharcamiento. ................................................................................... 40

    Figura 11. Variables del modelo de Horton. Ecuacin del flujo en medios nosaturados. ............................................................................................. 42

    Figura 12. Portada del programa utilizado en el desarrollo de este proyecto .......... 44

    Figura 13. Portada del Sitio Web Hidrovlab ............................................................45

    Figura 14. Pgina Web. Herramienta desarrollada por el Autor InfiltracinModelo de Green-Ampt ....................................................................... 46

    Figura 15. Pgina Web. Herramienta desarrollada por el Autor InfiltracinModelo de Green-Ampt ventana .Aspx.vb......................................... 47

    Figura 16. Pgina Web. Herramienta desarrollada por el Autor InfiltracinModelo de Green-Ampt ventana .Aspx.............................................. 48

    Figura 17. Pgina Web. Herramienta desarrollada por el Autor InfiltracinModelo de Green-Ampt ventana de estilos.......................................... 49

    Figura 18. Recorte de pgina. Hidrograma y Hietograma .......................................58

    Figura 19. Recorte de pgina Clculo escurrimiento directo. ..................................58

    Figura 20. Recorte de pgina Clculo lluvia efectiva. ..............................................59

    Figura 21. Recorte de pgina Determinacin de . ................................................59

    Figura 22. Recorte de pgina Hoja de clculo mtodo de infiltracin media ondice de infiltracin . ......................................................................... 60

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    Figura 23. Recorte de pgina Panel de datos de la herramienta virtual ndice deinfiltracin ......................................................................................... 61

    Figura 24.Recorte de pgina Panel de resultados de la herramienta virtual ndice deinfiltracin .........................................................................................62

    Figura 25. Recorte de pgina. Ejercicio Resuelto 4.2.1 Pg 112. ...........................64

    Figura 26. Recorte de pgina Hoja de clculo mtodo de Richad-Phillips ..............65

    Figura 27. Recorte de pgina Panel de datos y resultados de la herramientavirtual Mtodo de Richad-Phillips. ......................................................... 66

    Figura 28. Recorte de pgina. Ejercicio Resuelto 4.3.1 Pg 119. Determinacinde la variacin en el contenido de humedad. ........................................ 68

    Figura 29. Recorte de pgina. Ejercicio Resuelto 4.3.1 Pg 119.Determiancinde la infiltracin acumulada. ................................................................. 68

    Figura 30. Recorte de pgina. Ejercicio Resuelto 4.3.1 Pg 119. Determinacintasa de infiltracin. ................................................................................ 68

    Figura 31. Recorte de pgina. Ejercicio Resuelto 4.3.1 Pg 122. Tiempo deencharcamiento y profundidad de infiltracin ........................................ 69

    Figura 32. Recorte de pgina. Hoja de clculo Mtodo de Green-Ampt. Variacinen el contenido de humedad e infiltracin acumulada........................... 70

    Figura 33. Recorte de pgina. Hoja de clculo Mtodo de Green-Ampt. Tasa deinfiltracin y tiempo de encharcamiento. ............................................... 70

    Figura 34. Recorte de pgina Panel de datos de la herramienta virtual Mtodo deGreen-Ampt .......................................................................................... 72

    Figura 35 Recorte de pgina Panel de Resultados de la herramienta virtual Mtodode Green-Ampt .....................................................................................72

    Figura 36. Recorte de pgina. Ejercicio Resuelto 6.4 pgina 170 .......................... 74

    Figura 37. Recorte de pgina. Hoja de clculo Mtodo de Horton. .........................75

    Figura 38. Recorte de pgina. Panel o virtual Mtodo de Horton. ...........................76

    Figura 39. Recorte de pgina. Panel de Resultados de la Herramienta virtualMtodo de Horton. ................................................................................ 77

    Figura 40. Recorte de pgina. Tabla herramienta nmero de la curva. ...................79

    Figura 41. Recorte de pgina herramienta virtual Infiltracin Nmero de laCurva. ................................................................................................. 80

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    NDICE DE TABLAS.

    Tabla 1. Caractersticas y descripcin hidrogrficas de la hoya. .............................27

    Tabla 2. Grupos de suelo y sus caractersticas. ......................................................28

    Tabla 3. Tipos de suelos, usos y tratamientos. .......................................................30

    Tabla 4. Condicin Hidrolgica. ..............................................................................30

    Tabla 5.Condiciones de humedad antecedente. .....................................................31

    Tabla 6. Nmeros de curva escorrenta para usos selectivos de tierraagrcola, suburbana y urbana (condiciones antecedentes de humedadII, Ia=0.2S) ................................................... 46

    Tabla 7. Valores CN para diferentes condiciones de humedad antecedente. ......... 33

    Tabla 8. Parmetros del suelo (porosidad, porosidad efectiva, cabeza de succindel suelo y conductividad hidrulica) para diferentes tipos de suelo. ...... 38

    Tabla 9. Ubicacin anexos digitales de los manuales. ............................................50

    Tabla 10. Datos Hidrograma Ejemplo 7.1 ...............................................................57

    Tabla 11. Datos Hietograma Ejemplo 7.1 ...............................................................58

    Tabla 12. Resultados tabulados del Ejercicio 7.1 ....................................................59

    Tabla 13. Resultados tabulados de la Hoja de clculo mtodo de infiltracinmedia o ndice de infiltracin ............................................................... 60

    Tabla 14. Resultados tabulados de la Herramienta Virtual Mtodo de InfiltracinMedia o ndice de Infiltracin . .............................................................. 62

    Tabla 15. Datos ejemplo resuelto 4.2.1 ...................................................................63

    Tabla 16.Resultados tabulados del Ejercicio 4.2.1 ..................................................64

    Tabla 17. Resultados tabulados Hoja de clculo Mtodo de Richard-Phillips. ........ 65

    Tabla 18. Resultados tabulados Herramienta Virtual Mtodo de Richard-Phillips. .. 67

    Tabla 19. Datos ejemplo resuelto 4.3.1 ...................................................................67

    Tabla 20. Resultados tabulados del Ejercicio 4.3.1 pgina 119. Libro HidrologaAplicada. Autor: Ven Te Chow, David R. Maidment y Larry W. Mays. ..... 69

    Tabla 21. Resultados tabulados de la Hoja de clculo Mtodo de Green-Ampt. ..... 71

    Tabla 22. Resultados tabulados de la Herramienta Virtual Mtodo de Green-Ampt. ...................................................................................................... 72

    Tabla 23. Datos ejemplo resuelto 6.4......................................................................73

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    Tabla 24. Resultados tabulados del Ejercicio 4.2.1 Autor: Ven Te Chow, David R.Maidment y Larry W. Mays. .................................................................... 74

    Tabla 25. Resultados tabulados. Hoja de clculo Mtodo de Horton. .....................75

    Tabla 26. Resultados tabulados. Hoja de clculo Mtodo de Horton. .....................77

    Tabla 27. Datos ejemplo resuelto Nmero de la curva ............................................78

    Tabla 28. Resultados de varios ejemplos resueltos por el modelo Richard-Phillips ................................................................................................... 82

    Tabla 29. Resultados ejemplos resueltos por el modelo de Green-Ampt..............83

    Tabla 30. Resultado ejemplos resueltos por el modelo de "Horton". .......................84

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    NDICE DE ECUACIONES.

    Ecuacin 1. Evaporacin. ........................................................................................ 9

    Ecuacin 2. Volumen de infiltracin. .......................................................................12

    Ecuacin 3. Capacidad de Infiltracin Horton .........................................................16

    Ecuacin 4. Capacidad de infiltracin Mtodo de Porchet. .....................................19

    Ecuacin 5. Cilindro excavado Mtodo de Porchet. ................................................20

    Ecuacin 6. Infiltracin Simulacin de lluvia. ...........................................................20

    Ecuacin 7. Lluvia de exceso efectiva. ...................................................................23

    Ecuacin 8. Relacin profundidad adicional del agua retenida en la cuenca. ......... 25

    Ecuacin 9. Precipitacin principio de continuidad. .................................................25

    Ecuacin 10. Precipitacin efectiva principio de continuidad. .................................25

    Ecuacin 11. Precipitacin efectiva Reemplazando 25.0Ia ................................26

    Ecuacin 12. Capacidad de la hoya para abstraer agua de la precipitacin. ...........26

    Ecuacin 13. Precipitacin efectiva Nmero de la Curva (S. Ingls) .......................26

    Ecuacin 14. Restriccin de la precipitacin segn el Nmero de la curva (S.Ingls) .............................................................................................. 26

    Ecuacin 15. Precipitacin efectiva Nmero de la Curva (S. Internacional) ............26

    Ecuacin 16. Restriccin Precipitacin (S. Internacional) .......................................26

    Ecuacin 17. Abstracciones totales. .......................................................................26

    Ecuacin 18. Ecuacin Richards para el flujo en medios porosos no saturados. .... 34

    Ecuacin 19. Tasa de infiltracin para tiempos distitntos. .......................................35

    Ecuacin 20. Conductividad hidrulica en las direcciones x, y, z. ...........................36

    Ecuacin 21. Tasa de infiltracin Richard-Phillips. ..................................................36

    Ecuacin 22. Lamina de infiltracin Richard-Phillips. ..............................................36

    Ecuacin 23. Volumen de Infiltracin Green-Ampt. .................................................38

    Ecuacin 24. Tasa de infiltracin Green-Ampt. .......................................................39

    Ecuacin 25. Intensidad de lluvia Green-Ampt .......................................................40

    Ecuacin 26. Tiempo de encharcamiento Green-Ampt. ..........................................40

    Ecuacin 27. Capacidad de infiltracin Ecuacin de Horton. ..................................41

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    Ecuacin 28. Volumen infiltrado Horton. .................................................................41

    Ecuacin 29. Diferencial de humedad respecto al tiempo. ......................................41

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    RESUMEN.

    La presente investigacin se orient a la elaboracin de cinco herramientas

    informticas para ser implementadas en el Laboratorio Virtual de Hidrologa

    (Hydrovlab); son programas para el clculo de infiltracin que utilizan el software

    Microsoft Visual Studio.Net 2005 y mediante los cual se pretende crear aplicaciones

    que permitan facilitar y simplificar procesos complejos, que se realizan en los

    estudios hidrolgicos.

    Los programas estn diseados para simular la infiltracin del agua, mediante los

    modelos:

    Mtodo de la Infiltracin Media o ndice de infiltracin Fi ().

    Mtodo de Green-Ampt.

    Mtodo de Horton

    Mtodo de Richard-Phillips

    Nmero de la Curva

    Las herramientas se encuentran en el HYDROVLAB dentro de la seccin de

    Simulacin Infiltracin.

    Direccin electrnica:

    http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/SIMULACI%C3%93N/pInfiltracion/tabid/139/langu

    age/es-ES/Default.aspx.

    PALABRAS CLAVES: infiltracin, ndice de infiltracin, Green-Ampt, Horton,

    Richard-Phillips, Nmero de la Curva, infiltracin media, mtodos de infiltracin

    http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/SIMULACI%C3%93N/pInfiltracion/tabid/139/language/es-ES/Default.aspxhttp://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/SIMULACI%C3%93N/pInfiltracion/tabid/139/language/es-ES/Default.aspxhttp://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/SIMULACI%C3%93N/pInfiltracion/tabid/139/language/es-ES/Default.aspxhttp://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/SIMULACI%C3%93N/pInfiltracion/tabid/139/language/es-ES/Default.aspxhttp://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/SIMULACI%C3%93N/pInfiltracion/tabid/139/language/es-ES/Default.aspxhttp://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/SIMULACI%C3%93N/pInfiltracion/tabid/139/language/es-ES/Default.aspx
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    ABSTRACT

    Through this research, they were created five tools which were implemented

    in Hydrology Virtual Laboratory (Hydrovlab). These five programs work with

    Microsoft Visual Studio.Net 2005 software, and they are used for the

    calculation of infiltration. These applications allow realize complex processes,

    within hydrological studies, in a easy and simple way. The programs are

    designed to simulate water infiltration through the following mathematical

    models: PHI Index model. Green-Ampt Model. Green-Ampt Model. Phillips

    Curve Number Model.

    Applications are in:

    Web adress

    http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/SIMULACI%C3%93N/pInfiltracion/tabid/13

    9/language/es-ES/Default.aspx

    HYDROVLAB Simulation section Infiltration.

    Keywords: Infiltration/ Infiltration index/ Green-Ampt/ Horton/ Richard-

    Phillips/ Curve Number/ Medium infiltration/ Infiltration model.

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    CAPTULO I

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    1. Introduccin.

    Los fenmenos naturales siempre han cautivado y sorprendido al hombre, tanto por

    su exuberancia, complejidad y belleza como por su magnitud, frecuencia y

    peligrosidad. El Ciclo Hidrolgico es uno de estos fenmenos, en el que adems, en

    muchos casos, es necesario el conocimiento de sus variables de estado para la

    toma de decisiones en diversas reas de la actividad humana, como pueden ser:

    Desarrollo gestin y control del agua.

    Estudio del balance hdrico en una cuenca.

    La defensa contra las crecidas e inundaciones.

    Eliminacin y tratamiento de aguas usadas.

    Disminucin de la contaminacin.

    Generacin Hdrica.

    Diseo de Obras Hidrulicas, etc.

    Los estudios hidrolgicos requieren del anlisis de cuantiosa informacin

    hidrometeorolgica; esta informacin puede ser datos de precipitacin, caudales,

    temperatura, evaporacin, infiltracin, escorrenta superficial, entre otros.

    Los datos recopilados slo representan una informacin en bruto, pero si stos se

    organizan y analizan en forma adecuada, proporcionan al hidrlogo una

    herramienta de gran utilidad que le permite tomar decisiones de vital importancia en

    el diseo de estructuras hidrulicas y dems actividades anteriormente

    mencionadas.

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    5

    1.1 Relevancia de la investigacin.

    Debido al laborioso trabajo en el proceso de la informacin y de los clculos, se

    puede incurrir en errores; en razn de lo cual es necesaria la elaboracin de

    herramientas que permitan al hidrlogo simplificar todos estos procesos e inclusive

    simular sus resultados y de esta forma optimizar su diseo.

    Considerando que el HYDROVLAB an no cuenta con todas las aplicaciones

    utilizadas en la hidrologa, es necesario ampliar su campo de aplicacin, mejorar

    sus capacidades e implementar nuevas herramientas; por lo que, al incluirse el

    clculo de infiltracin se incrementarn sus actuales capacidades para ser un

    entorno virtual ms completo en el mbito hidrolgico.

    Es necesario elaborar una herramienta denominada Infiltracin dentro del

    LABORATORIO VIRTUAL DE HIDROLOGA HYDROVLAB, La misma quecuente con una interfaz amigable que permita ingresar los datos de manera

    directa, y que adems facilite y simplifique los clculos que requieren los mtodos

    de infiltracin debido al anlisis de la abundante informacin a realizar en los

    estudios hidrolgicos.

    Estas herramientas permite resolver muchos de los inconvenientes anteriormente

    mencionados; adems de brindar a la comunidad mundial de ingeniera civil

    ayudas ofimticas para el desarrollo tcnico-cientfico en el rea de la hidrologa.

    1.2 Formulacin del problema.

    Para realizar los clculos, los hidrlogos tienen que afrontar una serie de

    problemas, debido a que:

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    No existe programas paramtricos que realicen estos clculos y que estn al

    alcance de los profesionales y sobre todo de los estudiantes; pues en un

    programa paramtrico se entienden de mejor manera y ordenadamente los

    procesos de clculo de la informacin.

    El procesamiento de la informacin que se tiene que realizar es bastante

    laboriosa.

    Las ecuaciones a solucionar, en la mayora de los casos, son muycomplejas, y para su resolucin se requiere el uso de mtodos numricos.

    Las simulaciones que se realizan manualmente consumen mucho tiempo,

    debido a los clculos requeridos.

    1.3 Objetivos generales e hiptesis.

    El objetivo general de esta investigacin es la Implementacin de cinco modelos

    matemticos para el clculo de la infiltracin en el laboratorio virtual de

    hidrologa (HYDROVLAB). De esta manera se contribuye a la iniciativa del

    laboratorio virtual de hidrologa HYDROVLAB que nace desde la Universidad

    Tcnica Particular de Loja con el PhD. Fernando Oate Valdivieso.

    El laboratorio virtual de hidrologa (HYDROVLAB) tiene por finalidad proporcionar a

    estudiantes y profesionales un medio que permita observar, experimentar y

    comprender el comportamiento de un sistema hidrolgico y la interrelacin de las

    variables en ste involucradas. (HYDROVLAB; Universidad Tcnica Particular de

    Loja; Pontificia Universidad Catolica del Ecuador; Universidad Nacional de

    Chimborazo; CEDIA;, 2010).

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    1.4 Orientacin al lector acerca de la organizacin del TEXTO.

    La investigacin realizada se muestra en los siguientes captulos:

    CAPTULO I

    Informacin necesaria para la elaboracin de este tema investigativo.

    CAPTULO II

    Explicacin detallada de los mtodos que se van a desarrollar.

    Se describe el lenguaje de programacin, cdigos y diagramas de flujo de

    las herramientas virtuales.

    Se muestra informacin acerca del laboratorio virtual de hidrologa

    HYDROVLAB.

    CAPTULO III

    Contiene ejemplos de aplicacin de cada una de las herramientas implementadas

    en el laboratorio de hidrologa HYDROVLAB. Y se compara con los resultados

    obtenidos de las hojas de clculo realizadas en el Software Microsoft Excel 2010.

    CAPTULO VI

    Conclusiones y recomendaciones del tema de investigacin.

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    CAPTULO II

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    2. Materiales y mtodos

    2.1 Precipitacin.

    La precipitacin incluye la lluvia, la nieve y otros procesos mediante los cuales el

    agua cae a la superficie terrestre, tales como granizo y nevisca. La formacin de

    precipitacin requiere la elevacin de una masa de agua en la atmosfera de tal

    manera que se enfre y parte de su humedad de condense. (Chow, Maidment, &

    Mays, 1994, pg. 65). Es fundamental el estudio de la precipitacion; pues de esta

    manera se obtiene de forma cuantitativa el ingreso de agua en una cuenca.

    2.2 Evaporacin y evapotranspiracin.

    2.2.1 Evaporacin.

    Es el proceso en el cual el agua que se almacena en grandes depsitos como

    lagos, presas, sistemas de conduccin, etc. pasa de estado lquido a gaseoso y se

    transmite a la atmosfera. Producido por la energa cintica causada por la radiacin

    solar, el viento y las diferencias en presin de vapor. (Oate Valdivieso, 2013)

    )( eaewkE Ec. 1Ecuacin 1. Evaporacin.

    ew - Presin de vapor en la zona de intercambio

    ea - Presin de vapor de aire en un momento dado.

    k - Constante de proporcionalidad

    E - Evaporacin.

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    2.2.2 Evapotranspiracin.

    Es la suma del agua perdida en la atmsfera por la evaporacin desde cualquier

    superficie evaporante y por la transpiracin de la vegetacin. (Oate Valdivieso,

    2013, pg. 52)

    2.2.3 Intercepcin.

    Es la lluvia que es temporaria o permanentemente retenida antes de llegar al suelo.

    Durante el comienzo de la tormenta una importante porcin de lluvia es retenida por

    la cobertura vegetal o por otras superficies. (FCEFyN, 2013)

    2.2.4 Retencin superficial.

    Es el agua que se almacena en charcos y depresiones, que posteriormente se

    evapora. (Monsalve Senz, 1999)

    2.3 Escurrimiento superficial.

    En la Figura 1 se muestra de manera clara, que no todas las tormentas que ocurren

    en un determinado sitio se convierten en escurrimiento superficial, pues por muchos

    factores que interceptan el agua no permite su escurrimiento hasta un rio. Estos

    procesos de almacenamiento se dan en depresiones, en intercepciones, por

    procesos de evaporacin, transpiracin e infiltracin. (FCEFyN, 2013).

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    Figura 1. Distribucin de la precipitacin sobre una cuenca durante unatormenta:Fuente: Adaptado de Linsley y otros 1986.

    2.3.1 Almacenamiento en depresiones.

    Es el volumen de agua almacenado en las depresiones naturales, lagunas o

    superficies impermeables. La Figura 1 muestra que la tasa de almacenamiento en

    las depresiones decrece desde un valor elevado hasta un valor constante cuando

    todas las depresiones en la cuenca estn llenas. Una vez que la intensidad de la

    lluvia ha excedido la capacidad de infiltracin local del suelo, la superficie de las

    depresiones comienza a llenarse. Despus que las depresiones ms pequeas se

    llenan, comienza el flujo subsuperficial, el cual puede llenar depresiones mayores o

    puede fluir directamente al canal.(FCEFyN, 2013).

    2.4 Infiltracin.

    Infiltracin, es el proceso por el cual el agua penetra de la superficie hacia el suelo.

    Se lo puede mostrar en etapas por las cuales atraviesa este fenmeno:

    INFILTRACIN

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    1.- Satisfacer la humedad necesaria de una zona cercana a la superficie.

    2.- Superado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte del agua subterrnea

    para llenar los espacios vacos. (Monsalve Senz, 1999; Segerer & Villodas, 2006).

    La infiltracin es un fenmeno muy complejo que puede escribirse mediante

    ecuaciones matemticas slo de manera aproximada.

    La mayora de las ecuaciones de infiltracin describen la tasa potencial. La

    infiltracin acumulada F es igual a la profundidad acumulada del agua infiltrada

    dentro de un periodo dado, y es igual a la tasa de infiltracin en ese periodo.

    t

    dftF0

    )()( Ec. 2

    Ecuacin 2. Volumen de infiltracin.La infiltracin es de amplia importancia y debe formar parte del conocimiento para

    entender la relacin entre precipitacin y el escurrimiento, existen algunos factores

    que afectan a la infiltracin dentro de una cuenca; trataremos cada uno de ellos.

    2.4.1 Humedad del suelo.

    Es el volumen de agua que se infiltra en el suelo, pero antes que llegue al nivel

    fretico se evapora o es removida del suelo por accin de races de las plantas o

    por evaporacin(Monsalve Senz, 1999, pg. 132)

    2.4.2 Zonas que deben distinguirse en el suelo.

    Como podemos observar en la Figura 2, se muestra la divisin de 2 zonas, la

    saturada donde los poros del suelo estn completamente llenos de agua; y la no

    saturada donde los poros de del suelo estn llenos de agua y aire.

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    Figura 2. Zonas de humedad durante la infiltracin.Fuente: Chow, Maidment, & Mays, 1994

    2.4.3 FORMAS DE HUMEDAD

    Se presentan tres tipos de humedades segn sea su ubicacin y disposicin en el

    suelo: La Humedad higroscpica que no est disponible para las plantas, pues se

    adhiere fuertemente al suelo; humedad capilar que es la que sirve de subministro

    para las plantas; y la humedad gravitacional que se mueve verticalmente desde la

    superficie, hasta la zona saturada. (Monsalve Senz, 1999).

    2.4.4 Contenido de humedad

    En la Figura 3 se muestran los diferentes tipos de humedad que estn a travs de

    la profundidad de sus estratos, adems de los ndices relacionados a cada uno de

    ellos y sus condiciones fsicas.

    COEFICIENTE HIGROSCPICO.- Es la mxima humedad que puede absorber

    una muestra de suelo en contacto con una atmosfera al 50% de la humedad relativa

    y a 25 C. (Monsalve Senz, 1999)

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    PUNTO DE MARCHITEZ.- Es el contenido de humedad con la cual las plantas

    presentan permanentemente su marchitez; este punto depende mucho de las

    caractersticas de las plantas que se encuentren en el sector. (Monsalve Senz,

    1999).

    CAPACIDAD DE CAMPO.- Es la cantidad de agua que el suelo retiene luego de ser

    centrifugado con una fuerza de 100g. (Monsalve Senz, 1999).

    Figura 3. Tipos de humedad.Fuente: Monsalve Senz, 1999.

    Cuando el contenido de humedad del suelo es menor que la capacidad de campo,

    el dficit de humedad es la diferencia entre estos dos valores. (Monsalve Senz,

    1999).

    2.4.5 Parmetros caractersticos de la infiltracin.

    A continuacin se enumera las principales caractersticas de este fenmeno.

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    2.4.5.1 Capacidad de infi l tr acin o tasa de infi l tr acin.

    Es la capacidad mxima de agua que puede absorber el suelo en determinadas

    condiciones. Este valor es variable en el tiempo en funcin de la humedad del

    suelo, y tambin depende de la compactacin que posea el mismo. (Segerer &

    Villodas, 2006).

    Figura 4. Capacidad de infiltracin "f"Fuente: Adaptado de Segerer & Villodas, 2006.

    En la Figura 4 se muestra que la capacidad de infiltracin va decreciendo conforme

    se desarrolla el fenmeno de infiltracin, su decrecimiento se da desde el valor

    mximo fo (capacidad de absorcin del terreno en las condiciones instantneas)

    hasta su valor constante de infiltracin fc que alcanza el terreno un nivel de

    saturacin.

    Esla capacidad de un suelo determinado para absorber agua de lluvia aplicada al

    mismo en forma continuada y excesiva, decrece gradualmente a partir de un

    mximo al comienzo de la precipitacin, hasta alcanzar un valor mnimo de

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    infiltracin, sensiblemente constante, por lo general dentro de un perodo no mayor

    a un par de horas. La ley de variacin y la duracin de tal decrecimiento son

    funciones del perfil del suelo. Horton relaciona la capacidad de infiltracin con la

    duracin de una lluvia de intensidad superior a aqulla en cada momento, mediante

    la Ecuacin (Segerer & Villodas, 2006, pg. 180).

    ktefcfofcf )( Ec. 3Ecuacin 3. Capacidad de Infiltracin Horton

    f - Capacidad de infiltracin en el instante.

    cf - Valor constante de la capacidad de infiltracin que se alcanza al cabo de

    un cierto tiempo.

    of - Valor mximo de la capacidad al comienzo de la lluvia.

    k - Constante positiva que depende del tiempo de terreno.

    t - Tiempo transcurrido desde el comienzo de la lluvia.

    Los valores de cf y of se deben obtener por mediciones directas. La capacidad

    de infiltracin de un suelo, al comienzo de la precipitacin, es funcin del perfil del

    suelo como del contenido inicial de humedad que el mismo tenga. (Segerer &

    Villodas, 2006).

    Cuando la intensidad de la lluvia sea menor que la capacidad de infiltracin, se

    alcanzar una intensidad de infiltracin inferior a la capacidad de infiltracin. Esta

    constituye, por lo tanto, el valor mximo de la intensidad de infiltracin, para

    condiciones predeterminadas del suelo.(Segerer & Villodas, 2006, pg. 180)

    El exceso de precipitacin se determina al restar de la capacidad de infiltracin la

    intensidad de lluvia, y est dada por la siguiente frmula:

    Exceso de precipitacin = ,)( tfi en mm.

    i - Intensidad de lluvia mm/h.

    f - Capacidad de infiltracin mm/h.

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    A la capacidad de infiltracin solo se llega si el exceso de precipitacin es mayor o

    igual a cero. En un caso diferente la absorcin de agua del suelo no es mxima, y

    por consiguiente no es igual a la capacidad que infiltra. (Monsalve Senz, 1999).

    Tenemos:

    Si ifofi

    Si ffofi

    of - Capacidad de absorcin del terreno.

    2.4.5.2 Velocid ad de infi l t racin.

    Es la velocidad media con la que el agua atraviesa el suelo, Este parmetro solo no

    es muy buen referente pues depende de la permeabilidad y el gradiente hidrulico.

    (Monsalve Senz, 1999).

    No hay que olvidar que la infiltracin depende de las condiciones del entorno.

    2.4.5.3 Factor es que influ yen en la capacid ad de infi l tr acin.

    Humedad del suelo.

    Permeabilidad del suelo.

    Temperatura del suelo y condiciones del entorno. (Monsalve Senz, 1999).

    2.4.5.4 Mtodos de medicin de la capacidad de infiltracin.

    Para cada mtodo se da un valor resultado relativo y variante.

    Infiltrmetros.

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    Lismetros.

    Anlisis de hidrogramas de escorrenta en cuencas pequeas.

    2.4.5.4.1 Infiltrmetros.

    Se los utiliza para mediciones puntuales, y con ellos la capacidad de infiltracin es

    determinada directamente. Para que las mediciones sean ms aproximadas a la

    realidad la cuenca debe dividirse en reas pequeas donde se haga el ensayo.

    (Segerer & Villodas, 2006).

    Hay dos tipos:

    Tipo Inundador.

    Tipo simulador de lluvia.

    2.4.5.4.1.1 Infiltrmetro tipo inundador.

    Aqu la capacidad de infiltracin se deduce del volumen de agua que es necesario

    aadir para mantener una lmina de espesor constante sobre un rea bien definida

    del terreno. La lmina debe estar en los parmetros habituales para una tormenta

    de la zona. El inconveniente ms relevante es la compactacin dada al terreno por

    causa de la cada de precipitacin, y que no es posible simular en este modelo.

    (Segerer & Villodas, 2006).

    Los modelos difieren en forma y mtodos de medida. A continuacin se enumeran

    algunos:

    Cilindros concntricos (mtodo de mntz).

    Estn constituidos por dos superficies cilndricas metlicas, abiertas por ambas

    bases y unidas entre s para mantenerlas concntricas al hincarlas parcialmente en

    el terreno, hasta una profundidad de unos 10 cm. (Segerer & Villodas, 2006).

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    Se vierte una cantidad de agua en ambos cilindros como se muestra en la Figura 5,

    donde el cilindro exterior no permite la expansin lateral del agua. Luego de un

    determinado tiempo, el cual debe ser medido, hasta que el nivel de agua enrrase

    con la varilla; Luego de esto se procede de manera ciclica a medir los tiempos que

    tarda en absorverse estos volmenes de agua.

    Figura 5. Infiltrmetro de doble anillo.Fuente: Segerer & Villodas, 2006.

    Cilindro excavado en el suelo (mtodo de porchet).

    Se excava un hoyo en el suelo de dimensiones R igual al radio, y se lo llena con

    una altura h (como se detalla en la Figura 6), posteriormente para determinar f

    (capacidad de infiltracin) tenemos que medir los valores en pares, de manera que

    t2 (tiempo 2) no sea muy diferente de t1 (tiempo 1) y de esta forma aplicamos la

    expresin siguiente:

    Rh

    Rh

    tt

    Rf

    2

    1

    12 2

    2ln

    )(2 Ec. 4

    Ecuacin 4. Capacidad de infiltracin Mtodo de Porchet.

    La superficie por donde se infiltra el agua se determina con la Ecuacin 5:

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    )2()2( 2 RhRRhRS Ec. 5Ecuacin 5. Cilindro excavado Mtodo de Porchet.

    Figura 6. Cilindro excavado en el sueloFuente: Adaptado de Segerer & Villodas, 2006.

    2.4.5.4.1.2 Infiltrmetro tipo simuladores de lluvia.

    En parcelas que varan entre 0.1 y 40 m2 se simula artificialmente la lluvia por

    medio de aspersores; los cuales controlan la intensidad, duracin y la lmina total

    de precipitacin artificial. Se mide la escorrenta superficial directa y la infiltracin se

    deduce de la resta de la precipitacin y la escorrenta. (Segerer & Villodas, 2006).

    EPI Ec. 6Ecuacin 6. Infiltracin Simulacin de lluvia.

    I - Infiltracin.

    P - Precipitacin.

    E - Escurrimiento superficial.

    2.4.5.4.2 Li smet ro s.

    Es un depsito rectangular, enterrado y rellenado con suelo del sitio. Tiene

    incorporado un pluvimetro que permite medir los caudales que ingresan al

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    lismetro por recoleccin de agua de drenaje, como por recoleccin de agua de

    escorrenta. (Segerer & Villodas, 2006; Wikipedia, 2013).

    Para entender mejor la descripcion remitase a observar la Figura 7, donde muestra

    en etapas el funcionamiento del lismetro.

    Las etapas son las descritas a continuacin:

    A - Terreno de estudio.

    B - Balanza.

    C - Recoleccin de agua de drenaje.

    D - Recoleccin de agua de escorrenta.

    Figura 7 LismetroFuente: Wikipedia, 2013,http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Lis%C3%ADmetro&oldid=64791529

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Lis%C3%ADmetro&oldid=64791529http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Lis%C3%ADmetro&oldid=64791529
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    2.4.5.4.3 Anlis is de hi dr og ram as de esc or ren ta en cuencas pequeas.

    Muchos ndices se usan para estimar la infiltracin en una cuenca como respuesta

    a una lmina precipitada. Estos hallan la infiltracin utilizando los hidrogramas y el

    Hietograma de la tormenta correspondiente. El ms usado es el ndice , llamado

    de capacidad de infiltracin media. El ndice se define como la intensidad media

    por encima de la cual todo lo precipitado se transforma en escorrenta superficial

    directa. (Oate Valdivieso, 2013).

    2.4.5.5 Mtodos utilizados para el clculo de la infiltracin y aplicados

    al desarrollo del tema investigativo.

    En los siguientes tems se describe de manera detallada cada uno de los mtodos

    que se desarrollaron para la determinacin de la infiltracin dentro del

    HYDROVLAB.

    2.4.5.5.1 Mtodo inf ilt rac in medi a o nd ice de in fil tr acin .

    Es uno de los mtodos ms usados, este ndice es igual a la intensidad de lluvia

    promedio por encima del cual la masa de escorrenta superficial es igual a la masa

    de lluvia neta (ndiceen mm/h) (Monsalve Senz, 1999).

    Este ndice determina la lluvia y escorrenta superficial medidas en una hoya

    hidrogrfica particular.

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    Figura 8. Hietograma e Hidrograma.

    Fuente: Adaptado de Monsalve Senz, 1999

    Este mtodo tiene como premisa que la capacidad de infiltracin es constante

    durante toda la tormenta; a esta capacidad de infiltracin se la llama ndice de

    infiltracin media . Cuando se tiene un registro simultneo de precipitacin y

    escurrimiento de una tormenta, se estima en los siguientes pasos:

    A partir del Hidrograma de la avenida se separa el volumen o caudal base, y

    se determina el volumen de escurrimiento directo que es el rea bajo la

    curva excluido el flujo base (Figura 8 seccin derecha).

    Se calcula la altura de lluvia en exceso o efectiva, como el volumen de

    escurrimiento directo dividido entre el rea de la cuenca.

    Ac

    VedIef Ec. 7

    Ecuacin 7. Lluvia de exceso efectiva. Se calcula el ndice de infiltracin media trazando una horizontal en el

    Hietograma (Figura 7 seccin izquierda) de la tormenta, de tal manera que

    la suma de las alturas de las precipitaciones que quedan arriba de esta lnea

    sea igual a la altura de lluvia efectiva ( Ief) .El ndice de infiltracin media

    ser igual a la altura de precipitacin correspondiente a la lnea horizontal

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    24

    dividida entre el intervalo de tiempo que dure cada barra del Hietograma.

    (Aparicio Mijares, 1992).

    Consideraciones complementarias.

    La deduccin del ndice de infiltracin es relativamente simple; sin embargo, en la

    realidad, los ndices no son ms que tasas promedio de prdida y su magnitud

    depende altamente de las condiciones antecedentes, de modo que no son

    superiores a las relaciones multivariadas.

    El ndice ha sido utilizado en ciertos anlisis de hidrogramas para definir el patrn

    de tiempo de la lluvia efectiva. En estos casos, el volumen real de escorrenta es

    conocido y no existe ningn problema en la determinacin de , pero, como la

    infiltracin real no es uniforme, el patrn de escorrenta obtenido a partir de

    puede no ser correcto. (Segerer & Villodas, 2006).

    En general los ndices de infiltracin se utilizan en sentido inverso, es decir, se

    supone que tienen un determinado valor, y restndolo del Hietograma, se llega a

    poder construir un Hidrograma aproximado del volumen de escorrenta en una

    seccin del cauce. Pero cualquiera que sea la forma de utilizacin de estos ndices,

    slo puede esperarse de su aplicacin resultados aproximados. (Segerer &

    Villodas, 2006).

    2.4.5.5.2 Mtodo nmero de la cu rva o nmero de escu rrim ient o.

    Este mtodo determina la cantidad efectiva de precipitacin, La precipitacin

    efectiva es funcin de la profundidad total de precipitacin y de un parmetro de

    abstraccin referido al nmero de la curva CN. (Monsalve Senz, 1999).

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    25

    Fue desarrollado por el Servicio de conservacin de Suelos de los Estados Unidos.

    El valor de CN se encuentra entre 1 y 100.

    Propiedades productoras de escorrenta de una hoya:

    a) Tipo de suelo hidrolgico.

    b) Utilizacin y tratamiento del suelo.

    c) Condiciones de la superficie del terreno.

    d) Condiciones de la humedad antecedente del suelo.

    Este mtodo fue basado en datos de escorrenta y precipitacin en un periodo de

    24 horas. Nos brida un lmite en la profundidad de escorrenta, dejando de lado las

    variaciones temporales de la intensidad de lluvia. (Monsalve Senz, 1999).

    La hiptesis planteada en este mtodo es:

    Las relaciones de las dos cantidades reales y las dos potenciales son iguales.

    IaP

    Pe

    S

    Fa

    Ec. 8Ecuacin 8. Relacin profundidad adicional del agua retenida en la cuenca.

    Fa - Profundidad adicional del agua retenida en la cuenca.

    S - Retencin potencial mxima.

    Pe - Precipitacin o escorrenta directa.

    P - Profundidad de la precipitacin.

    Ia - Cantidad de precipitacin.

    La relacin obtenida del principio de continuidad es:

    FaIaPeP Ec. 9Ecuacin 9. Precipitacin principio de continuidad.

    SIaP

    IaPPe

    2

    Ec. 10

    Ecuacin 10. Precipitacin efectiva principio de continuidad.Si SIa 2.0

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    26

    SP

    SPPe

    8.0

    2.0 2

    Ec. 11

    Ecuacin 11. Precipitacin efectiva Reemplazando

    101000

    CN

    S Ec. 12

    Ecuacin 12. Capacidad de la hoya para abstraer agua de la precipitacin.CN - Nmero de la curva de escorrenta (adimensional).

    S - Capacidad de la hoya para abstraer agua de la precipitacin; de 1000 y 10

    estn en pulgadas.

    Si 100CN , 0S

    Si 1CN , 990S (pulgadas)

    De aqu concluimos que la capacidad de la hoya hidrogrfica para abstraer agua

    de la precipitacin es inversamente proporcional al nmero de la curva de

    escorrenta.

    ]800)8([

    2002 2

    PCNCN

    PCNPe , en pulgadas. Ec. 13

    Ecuacin 13. Precipitacin efectiva Nmero de la Curva (S. Ingls)

    Si 2200

    CNP Ec. 14

    Ecuacin 14. Restriccin de la precipitacin segn el Nmero de la curva (S. Ingls)

    ]800)8)/(([

    200)2/( 2

    RPCNCN

    RPCNRPe , en unidades mtricas. Ec. 15

    Ecuacin 15. Precipitacin efectiva Nmero de la Curva (S. Internacional)

    Si

    2

    200

    CNRP , R=2.54, P y Pe en cm. Ec. 16

    Ecuacin 16. Restriccin Precipitacin (S. Internacional)PePA Ec. 17Ecuacin 17. Abstracciones totales.

    A - Abstracciones totales.

    2.4.5.5.2.1 Estimacin del nmero de la curva de escorrenta CN.

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    27

    Con la precipitacin (P) y el nmero de la curva (CN), se puede calcular la

    escorrenta (Pe) por cualquiera de las ecuaciones 13 y 15.

    Para cuencas hidrogrficas sin tener mediciones de caudal, existen cuadros de CN

    para varios tipos de cubierta vegetal, factores como los siguientes son los que se

    deben analizar y utilizar:

    Combinacin especifica de los grupos de suelos hidrolgicos.

    El uso y tratamiento de la tierra.

    La condicin hidrolgica superficial.

    Condiciones de humedad antecedente.

    Estos factores tienen un comportamiento directo sobre la cantidad de escorrenta

    producida por una hoya hidrogrfica.

    La Tabla 1 muestra las caractersticas hidrogrficas de la hoya y describe a que se

    refiere cada caracterstica.

    Tabla 1. Caractersticas y descripcin hidrogrficas de la hoya.

    CARACTERSTICA DESCRIBE

    Grupo hidrolgico de suelos Tipo de Suelo

    Uso y tratamiento del suelo Tipo y condicin de la cubierta vegetal.Condicin hidrolgica Capacidad de la superficie de la hoya

    hidrogrfica para aumenta o impedir laescorrenta directa.

    Condicin de humedad antecedente Tiene en cuenta la historia reciente de laprecipitacin, y consecuentemente es unamedida de la cantidad almacenada por lahoya.

    Fuente: Adaptado de Monsalve Senz, 1999.

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    2.4.5.5.2.2 Clasificacin hidrolgica de los suelos.

    Las propiedades de los suelos desnudos (sin cubierta vegetal), despus de un

    humedecimiento prolongado en la tasa mnima de infiltracin, son:

    Profundidad del nivel fretico en temporada de invierno. (Monsalve Senz,

    1999).

    Infiltracin y permeabilidad del suelo luego de un humedecimiento

    prolongado y la permeabilidad hasta el estrato de permeabilidad muy lenta.

    (Monsalve Senz, 1999).

    La influencia de la cobertura vegetal tratada independientemente; Los suelos han

    sido clasificados en A, B, C y D como muestra detalladamente la Tabla 2.

    Tabla 2. Grupos de suelo y sus caractersticas.

    GRUPODESUELO.

    POTENCIAL DE ESCURRIMIENTO.

    A Bajo potencial de escorrenta.Suelos con alta tasa de infiltracin aun cuando estn ms hmedos.Consiste de arenas o grabas profundas bien a excesivamente drenadas.Estos suelos tienen alta tasa de transmisin de agua.

    B Moderadamente bajo potencial de escorrenta.Suelos con tasa de infiltracin moderada cuando estn muy hmedos.Suelos moderadamente bien drenados a bien drenados,Suelos con texturas moderadamente finas a moderadamente gruesas.Permeabilidad moderadamente lenta a moderadamente rpida

    C Moderadamente alto potencial de escorrenta.Suelos con infiltracin lenta cuando estn muy hmedos.Constan de suelos con estratos que impiden el movimiento del agua haciaabajo.

    Suelos con texturas moderadamente finas a finas.Suelos con infiltracin lenta debida a sales y alkali.Suelos con niveles freticos moderados.Suelos estn entre pobremente drenados o moderadamente bien drenadosEstratos de permeabilidad lenta y muy lenta a poca profundidad (50-100cm)

    D Alto potencial de escorrenta.Suelos con infiltracin muy lenta cuando estn muy hmedos.Consiste de suelos arcillosos con alto potencial de expansin.Suelos con nivel fretico alto permanenteEstrato arcilloso superficial.Infiltracin muy lenta debida a sales o alkali.Suelos poco profundos sobre material casi impermeableTasa de transmisin de agua muy lenta.

    Fuente: Adaptado de Monsalve Senz, 1999.

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    2.4.5.5.2.3 Uso y tratamiento del suelo

    El efecto de la condicin superficial sobre la hoya hidrogrfica se evala por medio

    de las clases de tratamiento y usos del suelo.(Monsalve Senz, 1999, pg. 145)

    Esta clasificacin identifica:

    Cobertura de la hoya, incluyendo todo tipo de vegetacin:

    o Humus vegetal.

    o Suelo limpio.

    o Suelo no agrcola.

    Superficies:

    o De agua (lagos, cinagas y otras).

    o Impermeables (caminos, techos, etc.).

    Tratamiento del suelo:

    o Usos agrcolas del suelo.

    Practicas mecnicas:

    Perfilado curvas de nivel

    Terraceo.

    Prcticas de manejo:

    Control de pastoreo.

    Rotacin de cultivos.

    Se clasifica los suelos segn su uso como se muestra en la Tabla 3:

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    Tabla 3. Tipos de suelos, usos y tratamientos.

    SUELO USO Y TRATAMIENTO1. CULTIVADOS Tierras en descanso.Prados.Cultivos de hilera.Cultivos de grano.Vegetales sembrados cercanamente.Rotaciones de pobre a buena.Cultivos en hileras rectas.Campos cercados a lo largo de curvas de nivel.Cultivos terraceados.

    2. PRADO3. BOSQUE

    Fuente: Adaptado de Monsalve Senz, 1999.

    2.4.5.5.2.4 Condicin hidrolgica.

    Condicin hidrolgica es la cobertura vegetal que tenga la hoya en porcentaje de

    recubrimiento y las condiciones en las que se encuentra.

    Tabla 4. Condicin Hidrolgica.

    CONDICIN HIDROLGICAPastos: (pasto natural)Pobre Pasto natural > 50% rea cubierta

    Alta intensidad de pastoreo.Pobre 50% < rea cubierta < 75%

    Media intensidad de pastoreo.Buena rea cubierta > 75%

    Ligera intensidad de pastoreo.Bosques: (Pequeas arboledas aisladas o rboles que han sido sembradas para fincas opara usar en granjas).Pobre Densamente pastado o bosques

    regularmente quemados.Pocos arbustos, y;Muy pequeas cantidad de humus vegetal.

    Aceptable Con pastos pero no quemados.Algunos arbustos yModerada cantidad de humus vegetal.

    Buena Protegidos con pastoAlta cantidad de humus vegetalMuchos arbustos cubriendo la superficie.

    Fuente: Adaptado de Monsalve Senz, 1999.

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    31

    2.4.5.5.2.5 Condiciones de humedad antecedente.

    Este mtodo tiene tres niveles de humedad antecedente, que depende de la

    precipitacin total en los cinco das previos a la tormenta de estudio. La Tabla 5

    describe de manera clara las condiciones de humedad antecedente que se

    consideran:

    Tabla 5.Condiciones de humedad antecedente.

    CONDICIN DE HUMEDADANTECEDENTE (AMC)

    PRECIPITACIN

    ACUMULADA DE LOS 5DAS AL EVENTO ENCONSIDERACIN (cm)

    DESCRIPCIN

    I 0-3.6 Menor potencial deescorrenta, con los suelosestando lo suficientementesecos para un aradosatisfactorio o para que unasiembra se lleve a cabo.

    II 3.6-5.3 Tiene un potencial deescorrenta promedio.

    III Ms de 5.3 Tiene un mayor potencial deescorrenta, con la hoya

    hidrogrfica prcticamentesaturada de precipitacionesanteriores.

    Fuente: Adaptado de Monsalve Senz, 1999.

    2.4.5.5.2.6 Determinacin del nmero de la curva de escorrenta.

    Para el desarrollo de este mtodo tenemos que tomar en cuenta algunas tablas

    necesarias en la determinacin del nmero de la curva y de esta manera

    remplazarlo en la Ecuacin 13 o 15.

    Para la determinacin del nmero de la curva a travs de la lectura de una tabla, se

    anexa la Tabla 6.

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    Tabla 6. Nmeros de curva escorrenta para usos selectivos de tierra agrcola,suburbana y urbana (condiciones antecedentes de humedad II, Ia=0.2S).

    Nmeros de curva de escorrenta para usos selectos de tierra agrcola, suburbana yurbana (condiciones antecedentes de humedad II, Ia=0.25S)

    Descripcin del uso de la tierra

    Grupo Hidrolgico delsuelo

    A B C D

    Tierra cultivada

    Sin tratamientos de conservacin. 72 81 88 91

    Con tratamientos de conservacin. 62 71 78 81

    Pastizales:

    Condiciones pobres 68 79 86 89

    Condiciones ptimas. 39 61 74 80

    Vega de ros:

    Condiciones ptimas. 30 58 71 78

    Bosques:

    Troncos delgados, cubierta pobre, sin hierbas, 45 66 77 83

    Cubierta buena 25 55 70 77

    reas abiertas, csped, parques, campos de golf, cementerios, ect.

    ptimas condiciones: Cubierta de pasto en el 75% o ms. 39 61 74 80

    Condiciones aceptables: cubierta de pasto en el 50 al 75%. 49 69 79 84

    reas comerciales de negocios (85% impermeables) 89 92 94 95

    Distritos industriales (72% impermeables) 81 88 91 93

    Residencial:

    Tamao promedio del lotePorcentaje promedioimpermeable.

    1/8 de acre o menos 65 77 85 90 92

    1/4 de acre 38 61 75 83 87

    1/3 de acre 30 57 72 81 86

    1/2 de acre 25 54 70 80 85

    1 acre 20 51 68 98 98

    Parques pavimentados, techos, accesos, etc. 98 98 98 98

    Calles y carreteras:Pavimentados con cunetas y acabados. 98 98 98 98

    Grava. 76 85 89 91

    Tierra. 72 82 67 89

    Una buena cubierta est protegida de pastizales, y de los desechos del retiro de la cubierta del suelo.

    Los nmeros de la curva se calculan suponiendo que la escorrenta desde las casas y de los accesos se dirigehacia la calle, con un mnimo del agua del techo dirigida hacia el csped donde puede ocurrir infiltracin adicionalLas reas permeables restantes (csped) se consideran como pastizales en buena condicin para estos nmerosde la curva.

    En algunos pases con climas ms clidos se puede utilizar 95 como nmero de la curva

    Fuente: Adaptado de Chow, Maidment, & Mays, 1994.

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    33

    Si existe otra condicin de humedad de suelo antecedente (AMC), se puede hacer

    una correccin a los valores de la Tabla 6 de acuerdo a las siguientes equivalencias

    mostradas en la Tabla 7.

    Tabla 7. Valores CN para diferentes condiciones de humedad antecedente.

    Fuente: Adaptado de Oate Valdivieso, 2013

    2.4.5.5.3 Mtodo de Richa rd s-Ph ill ip s.

    La Figura 8 es un bloque de suelo de dimensiones infinitesimalmente pequeas que

    muestran, las direcciones del flujo en condiciones no saturadas en un medio

    poroso. A partir de la cual se muestra el volumen de control para desarrollo de la

    Ecuacin de continuidad.

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    34

    Figura 9. Volumen de control para el desarrollo de la ecuacin de continuidad en unmedio poroso no saturado.Fuente: Chow, Maidment, & Mays, 1994.

    Richards plantea una ecuacin para el flujo en medios porosos no saturados,

    expresada en derivadas parciales. La ecuacin describe el flujo del agua de un

    medio anisotrpico saturado o no saturado que considera que el flujo cumple con la

    ley de Darcy. (Reina, 2008).

    Ecuacin altamente no lineal por motivo de la dependencia existente entre la

    humedad y la conductividad hidraulica con la succin.

    Las curvas de humedad en funcin de la profundidad y del tiempo de un suelo son

    importantes para entender el problema de flujo transitorio en la zona no saturada.

    La pendiente de la curva representa el almacenamiento caracterstico del suelo. La

    pendiente indica la cantidad de agua tomada o entregada por el suelo como un

    resultado del cambio de la presin de agua de poros. (Reina, 2008).

    z

    hHkk

    zy

    hHkk

    yx

    hHkk

    xt w

    rwz

    w

    rwy

    w

    rwxw

    )()( Ec. 18

    Ecuacin 18. Ecuacin Richards para el flujo en medios porosos no saturados.

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    w - Cantidad volumtrica de la fase lquida.

    zyx kkk ,, - Permeabilidades intrinsecas correspondientes a las direcciones

    respectivamentes.

    rwk - Permeabilidad relativa de la fase lquida.

    H - Es la succin (z-h).

    h - Altura piezomtrica

    Esta ecuacin nos da la oportunidad de calcular los perfiles de humedad del suelo y

    por ende la infiltracin.

    La tasa de infiltracin es la variacin de humedad para dos tiempos distintos,

    dividido por la variacin del tiempo, y se muestra en la siguiente ecuacin:

    t

    hh

    tf tttt

    )()( Ec. 19

    Ecuacin 19. Tasa de infiltracin para tiempos distintos.

    )( tt - Humedad en el tiempo t+t.

    t - Funcin de h.

    La ecuacin de Richards para flujo en medios porosos no saturados es una

    ecuacin diferencial en derivadas parciales de segundo orden parablica no lineal.

    (Reina, 2008).

    La no linealidad se debe a que la conductividad hidrulica es funcin de h, entonces

    se tiene el producto dei

    hhKii

    )( , donde la conductividad hidrulica e i indica las

    direcciones zyx ,, . (Reina, 2008).

    La conductividad hidrulica no slo no es una funcin lineal de la succin sino que

    adems depende de la historia de humedecimiento y secado del suelo (histresis).

    (Reina, 2008).

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    Para resolver numricamente esta ecuacin es necesario resolver un problema de

    valores de condiciones iniciales y de borde. (Reina, 2008) Cuando la conductividad

    hidrulica no es funcin de la succin (es una constante) en la ecuacin anterior se

    puede sacar de la derivada parcial y la ecuacin de Richards toma la forma

    matemtica de la ecuacin de Laplace. Esto ocurre en la realidad cuando el suelo

    se estudia los fenmenos estacionarios(Reina, 2008).

    02

    2

    2

    2

    2

    2

    z

    h

    Ky

    h

    Kx

    h

    K zyx sss Ec. 20

    Ecuacin 20. Conductividad hidrulica en las direcciones x, y, z.

    zyx sss KKK ,, - Conductividades hidrulicas saturadas en las direcciones zyx ,,

    respectivamente.

    Jhon R. Philip (1927-1999) en 1957 resolvi la ecuacin de Richards para el caso

    donde la intensidad de la precipitacin es mayor que la capacidad de infiltracin del

    terreno. La ecuacin de Philip tiene la forma de: (Oate Valdivieso, 2013).

    BAtf 2/1)5.0( Ec. 21Ecuacin 21. Tasa de infiltracin Richard-Phillips.

    BtAtF 2/1 Ec. 22Ecuacin 22. Lamina de infiltracin Richard-Phillips.

    F - Lamina de infiltracin en mm.

    f - Capacidad de infiltracin en mm/hora.

    BA, - Constantes que dependen del tipo de terreno.

    2.4.5.5.4 Mtodo de Green-Ampt .

    Green y Ampt (1911) propusieron el sistema simplificado para infiltracin que se

    muestra sus condiciones iniciales en la siguiente Figura:

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    37

    Figura 10. Modelo de Green-AmptFuente: (Chow, Maidment, & Mays, 1994).

    En la Figura 9, el eje vertical es la distancia desde la superficie del suelo hasta el

    frete mojado y simboliza el espesor de suelo afectado por el fenmeno de

    infiltracin. El eje horizontal es el contenido de humedad del suelo. (Chow,

    Maidment, & Mays, 1994).

    Consiste en una columna vertical de suelo de seccin transversal (horizontal) de

    rea unitaria y un volumen de control definido alrededor de suelo mojado entre la

    superficie y la profundidad L. Si el suelo tena un contenido de humedad inicial i a

    travs de toda una longitud, el contenido de humedad se incrementar desde i

    hasta (porosidad) a medida que el frente de mojado pasa. El contenido de

    humedad es la relacin entre el volumen de agua y el volumen total dentro de la

    superficie de control, luego el incremento de agua almacena dentro del el volumen

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    de control como resultado de la infiltracin es )( iL para una seccin

    transversal unitaria, esta cantidad es igual a F .

    )(1ln)(

    tFKttF Ec. 23

    Ecuacin 23. Volumen de Infiltracin Green-Ampt.Dado ,,, tK , se sustituye un valor de prueba para F en la parte derecha de la

    ecuacin (un buen valor de prueba es KtF ), para calcular un nuevo valor de F

    en la parte izquierda, el cual se sustituye como valor de prueba en la parte derecha

    de la ecuacin, y as sucesivamente hasta que los valores calculados de F

    converja en una constante. (Chow, Maidment, & Mays, 1994).

    Tabla 8. Parmetros del suelo (porosidad, porosidad efectiva, cabeza de succin delsuelo y conductividad hidrulica) para diferentes tipos de suelo.

    Fuente: Adaptado de Chow, Maidment, & Mays, 1994.

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    Tiempo de encharcamiento (tp).

    Durante una lluvia el agua se encharcara en la superficie, solamente si la intensidad

    de la lluvia es mayor que la capacidad de infiltracin del suelo; por lo tanto el tiempo

    de encharcamiento es el lapso entre el inicio de la lluvia y el momento en que el

    agua en la superficie se comienza a acumular o encharcar. (Chow, Maidment, &

    Mays, 1994).

    En la Figura 10 se muestra el caso en el que se empieza desde un suelo seco,

    antes del tiempo de encharcamiento (ttp), la zona saturada se extiende profundamente en el suelo y

    empieza la escorrentia superficial del agua encharcada. (Chow, Maidment, & Mays,

    1994).

    Para determinar el enchacamiento mediante este mtodo de infiltracin se

    involucran tres principios en este proceso:

    1. Antes de que llegue el tiempo de encharcamiento toda la precipitacion se

    infiltra.

    2. La tasa de infiltracin potencial es una funcion de la infiltracin acumulada

    F .

    3. El encharcamiento ocurre cuando la tasa de infiltracin potencial es menor o

    igual que la intensidad de la lluvia.

    (Chow, Maidment, & Mays, 1994)

    1

    FKf

    Ec. 24

    Ecuacin 24. Tasa de infiltracin Green-Ampt.

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    K - Conductividad hidrulica del suelo.

    - Cabeza de presin capilar del frente mojado.

    - Diferencia de los contenidos de humedad del suelo inicial y final-

    Si: F=itp, y f=i

    1

    pitKi

    Ec. 25

    Ecuacin 25. Intensidad de lluvia Green-Ampt

    )( Kii

    K

    tp

    Ec. 26

    Ecuacin 26. Tiempo de encharcamiento Green-Ampt.

    Figura 11.Perfiles de humedad del suelo, antes, durante y despus queocurra el encharcamiento.Fuente: Adaptado de Chow, Maidment, & Mays, 1994.

    2.4.5.5.5 Mtodo de Ho rt on .

    Este modelo, permite simular la curva de capacidad infiltracin del suelo.

    Horton propone un modelo emprico y su base es simplificar conceptos, de tal forma

    que stos permitan expresar la capacidad de infiltracin en funcin del tiempo,

    parmetros del suelo, adems de constantes empricas.

    En este mtodo el autor propuso que:

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    El cambio de la capacidad de infiltracin puede ser considerada proporsional a la

    diferencia entre la capacidad de infiltacion actual y la capacidad de infltracion final,

    para lo cual introdujo un factor de proporcionalidad k. (Chow, Maidment, & Mays,

    1994).

    ktefcfofcfp )( Ec. 27Ecuacin 27. Capacidad de infiltracin Ecuacin de Horton.

    Dnde:

    fp - Capacidad de infiltracin (mm/h)

    k - Factor de proporcionalidad llamado tambin parmetro de decrecimiento.

    fc - Capacidad de infiltracin final.

    fo - Capacidad de infiltracin inicial (para t=0).

    t - Tiempo transcurrido desde el inicio de la infiltracin (en minutos).

    El volumen infiltrado en milmetros correspondiente a cualquier tiempo viene dado

    por la siguiente expresin.

    t

    kte

    k

    fcfotfcdt

    fpF

    0

    )1(.60

    )(

    60

    .

    60 Ec. 28

    Ecuacin 28. Volumen infiltrado Horton.Si suponemos que Ky D son constantes independientemente del contenido de

    humedad del suelo(Chow, Maidment, & Mays, 1994) Asumiendo esto tenemos,

    2

    2

    dz

    dD

    dt

    d Ec. 29

    Ecuacin 29. Diferencial de humedad respecto al tiempo.Esta ecuacin es la forma estndar de la ecuacin de difusin que puede

    resolverse para calcular el contenido de humedad que est en funcin del tiempo

    y de la profundidad. (Chow, Maidment, & Mays, 1994).

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    Figura 12. Variables del modelo de Horton. Ecuacin del flujo en medios nosaturados.Fuente: Adaptado de (Chow, Maidment, & Mays, 1994).

    La Figura 11 muestra que la capacidad de infiltracin est directamente relacionada

    a la conductividad hidrulica, por tal motivo si es mayor la conductividad hidrulica

    la curva de capacidad de infiltracin ser menos acentuada, por consiguiente el

    volumen de infiltracin que es el rea bajo la curva ser mayor

    2.4.5.6 Metodologa de programacin.

    En esta seccin se describe la ubicacin, las herramientas que se utilizaron para

    desarrollar los modelos hidrolgicos dentro del HYDROVLAB, metodologa de

    programacin de manera cronologa, la ubicacin de los manuales y los diagramas

    de flujo de cada uno de los programas de infiltracin.

    2.4.5.6.1 Descrip cin y uti l izacin de las herram ientas virtuales.

    Los programas de infiltracin se encuentran ubicados en:

    www.hydovlab.utpl.edu.ec/simulacin/Infiltracin.

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    Para el desarrollo de estos programas de realizo la programacin en Visual

    Studio.Net 2005, dentro del cual se eligi el lenguaje de Visual Basic. Net.

    2.4.5.6.2 Descripcin del software uti l izado para el desarrollo de la

    herramienta.

    A continuacin se presenta de manera esquemtica los tems relacionados a esta

    temtica.

    2.4.5.6.2.1 Microsoft Visual Studio 2005.

    Es unentorno de desarrollo integrado (IDE, por sus siglas en ingls) para sistemas

    operativosWindows. Soporta varios lenguajes de programacin tales comoVisual

    C++,Visual C#,Visual J#, yVisual Basic .NET,al igual que entornos de desarrollo

    web comoASP.NET. Aunque actualmente se han desarrollado las extensiones

    necesarias para muchos otros.

    Visual Studio permite a los desarrolladores crear aplicaciones, sitios y aplicaciones

    web, as como servicios web en cualquier entorno que soporte la plataforma .NET

    (a partir de la versin .NET 2002). As se pueden crear aplicaciones que se

    intercomuniquen entre estaciones de trabajo, pginas web y dispositivos mviles.

    (Wikipedia, Microsoft Visual Studio, 2013).

    http://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_de_desarrollo_integradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Windowshttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_C%2B%2Bhttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_C%2B%2Bhttp://es.wikipedia.org/wiki/C_sharphttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_Basic_.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/ASP.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/ASP.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_Basic_.NEThttp://es.wikipedia.org/wiki/C_sharphttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_C%2B%2Bhttp://es.wikipedia.org/wiki/Visual_C%2B%2Bhttp://es.wikipedia.org/wiki/Windowshttp://es.wikipedia.org/wiki/Entorno_de_desarrollo_integrado
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    Figura 13. Portada del programa utilizado en el desarrollo de este proyectoFuente: www.guidebookgallery.org.

    2.4.5.6.2.2 Sitio web.

    Es una coleccin depginas web relacionadas y comunes a undominio de

    Internet osubdominio en laWorld Wide Web enInternet.

    Todos los sitios web pblicamente accesibles constituyen una gigantesca World

    Wide Web de informacin (un gigantesco entramado de recursos de alcance

    mundial RED MADRE). (Wikipedia, Sitio web, 2013).

    A las pginas de un sitio web se accede frecuentemente a travs de unURL raz

    comn llamadoportada (en este caso el sitio web al que estn enlazados las

    herramientas desarrolladas es: http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/), que

    normalmente reside en el mismo servidor fsico. Los URL organizan las pginas en

    una jerarqua, aunque loshiperenlaces entre ellas controlan ms particularmente

    cmo el lector percibe la estructura general y cmo eltrfico web fluye entre las

    diferentes partes de los sitios. (Wikipedia, Sitio web, 2013).

    http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1gina_webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dominio_de_Internethttp://es.wikipedia.org/wiki/Dominio_de_Internethttp://es.wikipedia.org/wiki/Subdominiohttp://es.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Internethttp://es.wikipedia.org/wiki/URLhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Portada_(web)&action=edit&redlink=1http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/http://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/http://es.wikipedia.org/wiki/Hiperenlacehttp://es.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A1fico_webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tr%C3%A1fico_webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hiperenlacehttp://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Portada_(web)&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/URLhttp://es.wikipedia.org/wiki/Internethttp://es.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Subdominiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Dominio_de_Internethttp://es.wikipedia.org/wiki/Dominio_de_Internethttp://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A1gina_web
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    Algunos sitios web requieren unasubscripcin para acceder a algunos o todos sus

    contenidos. El sitio web Hidrovlab para poder acceder a sus herramientas exige que

    se cree un usuario con contrasea.

    Figura 14. Portada del Sitio Web HidrovlabFuente:www.hydrovlab.utpl.edu.ec.

    2.4.5.6.2.3 Pgina web.

    Una pgina web o pgina electrnica es el nombre de undocumento o informacin

    electrnica adaptada para laWorld Wide Web y que puede ser accedida mediante

    unnavegador . Esta informacin se encuentra generalmente en

    formatoHTML oXHTML,una puede proporcionar navegacin a otras pginas web

    medianteenlaces dehipertexto. Las pginas web frecuentemente incluyen otros

    recursos como hojas de estilo en cascada,guiones (scripts) e imgenes digitales,

    entre otros. (Wikipedia, Pgina web, 2013).

    http://es.wikipedia.org/wiki/Subscripci%C3%B3nhttp://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/http://es.wikipedia.org/wiki/Documentohttp://es.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Navegador_webhttp://es.wikipedia.org/wiki/HTMLhttp://es.wikipedia.org/wiki/XHTMLhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hiperv%C3%ADnculohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipertextohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hojas_de_estilo_en_cascadahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Script_del_lado_del_cliente&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen_digitalhttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen_digitalhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Script_del_lado_del_cliente&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Hojas_de_estilo_en_cascadahttp://es.wikipedia.org/wiki/Hipertextohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hiperv%C3%ADnculohttp://es.wikipedia.org/wiki/XHTMLhttp://es.wikipedia.org/wiki/HTMLhttp://es.wikipedia.org/wiki/Navegador_webhttp://es.wikipedia.org/wiki/World_Wide_Webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Documentohttp://www.hydrovlab.utpl.edu.ec/http://es.wikipedia.org/wiki/Subscripci%C3%B3n
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    Las pginas web pueden estar almacenadas en un equipo local o unservidor

    web remoto. El servidor web puede restringir el acceso nicamente para redes

    privadas. El acceso a las pginas web es realizado mediante su transferencia

    desdeservidores utilizando elprotocolo de transferencia de hipertexto (HTTP).

    (Wikipedia, Pgina web, 2013).

    A continuacin se muestra un ejemplo de pgina web (pgina desarrollada en este

    proyecto de fin de carrera).

    Figura 15. Pgina Web. Herramienta desarrollada por el Autor Infiltracin Modelo de Green-AmptFuente:http://200.0.29.31/GreenAmptEN/Infiltracin_Green-Ampt.aspx

    http://es.wikipedia.org/wiki/Servidor_webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Servidor_webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Servidorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_transferencia_de_hipertextohttp://200.0.29.31/GreenAmptEN/Infiltracion_Green-Ampt.aspxhttp://200.0.29.31/GreenAmptEN/Infiltracion_Green-Ampt.aspxhttp://es.wikipedia.org/wiki/Protocolo_de_transferencia_de_hipertextohttp://es.wikipedia.org/wiki/Servidorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Servidor_webhttp://es.wikipedia.org/wiki/Servidor_web
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    2.4.5.6.2.4 Lenguaje de Visual Basic. Net.

    Es unlenguaje de programacinorientado a objetos que se puede considerar una

    evolucin deVisual Basic implementada sobre elframework .NET. (Wikipedia,

    Visual Basic .NET, 2013). El cdigo que se program para el desarrollo de las

    herramientas implementadas se muestra en un ejemplo a continuacin.

    Figura 16. Pgina Web. Herramienta desarrollada por el Autor Infiltracin Modelo de Green-Ampt ventana .Aspx.vbFuente: Elaboracin propia

    Este cdigo se lo realiza en la ventana de extensin .Aspx.vb

    2.4.5.6.2.5 Lenguaje HTML.

    HTML, siglas de HyperText Markup Language, hace referencia allenguaje de

    marcado predominante para la elaboracin depginas web que se utiliza para

    describir y traducir la estructura y la informacin en forma de texto, as como para

    complementar el texto con objetos tales como imgenes. El HTML se escribe en

    forma de etiquetas, rodeadas por