Infiltracion Hidrologia Mateo.docx

ENSAYO DE INFILTRACION

PRESENTADO POR: JORGE FERNANDO LIZARAZO JULIO CESAR OROPEZA OSKAR DUARTE DIEGO FABIAN RODRIGUEZ

PRESENTADO A: Ing. WILLIAM ROJAS VERGARA

FUNDACION UNIVERSITARIA INTERNACIONAL DEL TROPICO AMERICANO FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL HIDROLOGIA YOPAL – CASANARE 2018

Contenido INTRODUCCION ...................................................................................................................... 3 OBJETIVOS................................................................................................................................ 4 IMPORTANCIA ......................................................................................................................... 5 INFILTRACION ............................................................................................................ 6 FUNDAMENTO TEORICO ................................................................................................... 6 CAPACIDAD DE INFILTRACION ............................................................................ 6 LAMINA ACUMULADA ...................................................................................................... 7 VELOCIDAD DE INFILTRACIÓN ...................................................................................... 7 METODOS.............................................................................................................................. 8 INSTRUMENTO DE MEDICION CON CILINDROS INFILTROMETROS .......................... 8 METODOLOGIA ....................................................................................................................... 8 MATERIALES............................................................................................................................ 9 PROCEDIMIENTO .................................................................................................................. 10 CALCULOS Y RESULTADOS ............................................................................................... 14 CURVAS ................................................................................................................................... 18 DATOS COMPARATIVOS ..................................................................................................... 20 GRAFICAS COMPARATIVAS ............................................................................................... 21 CONCLUSIONES .................................................................................................................... 22 RECOMENDACIONES ........................................................................................................... 22 ANEXOS ................................................................................................................................... 23 BIBLIOGRAFIAS…..................................................................................................................24

INTRODUCCION

El ciclo hidrológico es el proceso de circulación del agua entre los distintos comportamientos que forman la hidrosfera. El suelo es la capa superficial terrestre en el cual de igual manera que en los océanos, ríos, mares, lagos, etc. Se encuentra agua, esta se aloja en la superficie del suelo cuando hay precipitaciones, una parte del agua se infiltra otra se evapora y otra se escurre en la superficie. El análisis de la infiltración en el ciclo hidrológico es de importancia básica en la relación entre la precipitación y el escurrimiento, pues se deben tener en cuenta distintos conceptos y factores que la afectan. La infiltración es el proceso por el cual el agua penetra desde la superficie del terreno hacia el suelo. En una primera etapa satisface la deficiencia de humedad del suelo en una zona cercana a la superficie, y posteriormente superado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte del agua subterránea, saturando los espacios vacíos.

OBJETIVO GENERAL 

Determinar la capacidad de infiltración del suelo por medio de ensayos de laboratorio. OBJETIVOS ESPECIFICOS:  Aprender cómo se realiza este ensayo que es muy práctico, útil y efectivo.  Analizar la capacidad de infiltración de un suelo dependiendo de la condición del clima.

IMPORTANCIA 

La importancia radica en tener la capacidad de determinar la cantidad de agua que entra en el suelo por las precipitaciones, y con ello su humedad a lo largo del año, para determinar si el suelo donde se realiza la práctica de infiltración es apto o no para un proyecto a efectuar.

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El propósito principal del riego es el de restituir agua a la zona de raíces mediante diversos métodos de riego, mediante los que se aplica el agua a la superficie del terreno para que penetre en él y quede disponible para las plantas. En estas condiciones, la velocidad con que el agua penetra en el suelo, denominada velocidad de infiltración, reviste gran importancia, particularmente por la variación de las características de suelo tanto temporal como espacial, durante el proceso dinámico que se produce por la interacción de la fase líquida del agua con la sólida de las partículas de suelo. La velocidad de infiltración es un parámetro que debe ser estudiado y determinado con detención, pues tiene un rol primordial en el manejo del agua a nivel predial.

UBICACION

La práctica se realizó en la universidad unitropico, el lugar donde se realiza la práctica debe ser

un lugar libre de fisuras, piedras, materia orgánica.se debe evitar sitios donde hay mucho pisoteo de animales o maquinaria.

MARCO TEORICO INFILTRACION La infiltración es el proceso por el cual el agua en la superficie de la tierra entra en el suelo. La tasa de infiltración, en la ciencia del suelo, es una medida de la tasa a la cual el suelo es capaz de absorber la precipitación o la irrigación. Se mide en pulgadas por hora o milímetros por hora. Las disminuciones de tasa hacen que el suelo se sature. Si la tasa de precipitación excede la tasa de infiltración, se producirá escorrentía a menos que haya alguna barrera física. Está relacionada con la conductividad hidráulica saturada del suelo cercano a la superficie. La tasa de infiltración puede medirse usando un infiltrómetro.

CAPACIDAD DE INFILTRACION Se denomina capacidad de infiltración a la cantidad máxima de agua que puede absorber un suelo en determinadas condiciones, valor que es variable en el tiempo en función de la humedad del suelo, el material que conforma al suelo, y la mayor o menor compactación que tiene el mismo. FACTORES QUE IN TERVIENEN EN LA CAPACIDAD DE INFILTRACION Textura del suelo, Contenido de Humedad Inicial del suelo, Contenido de Humedad de saturación, Uso del Suelo, Cubierta vegetal, Acción del hombre y de los animales, Temperatura, sus cambios y diferencias, Nivel de Compactación Humedad del suelo: un suelo seco tiene mayor capacidad de infiltración inicial por el hecho de que se suman fuerza gravitacionales y de capilaridad. Permeabilidad del suelo: la permeabilidad es la velocidad de infiltración para un gradiente unitario de carga hidráulica en un flujo saturado a través de un medio poroso. La permeabilidad puede ser afectada por otros factores como la cobertura vegetal, compactación del suelo, la infiltración de agua, etc.

Temperatura del suelo y condiciones de contorno: Como la capacidad de infiltración es una de las medidas de infiltración, que a su vez es también un fenómeno de flujo de agua a través del suelo, su medida depende directa o indirectamente de la temperatura del agua y del suelo y de las condiciones de contorno, cualquiera que sea la profundidad del suelo. Entre las condiciones de contorno del suelo se pueden enumerar las siguientes: compactación debido a la lluvia, compactación por los animales o intervención humana, arado de la tierra, formación de grietas por acción de raíces de plantas, etc. INFILTRACIÓN PARCIAL Y ACUMULADA Es la infiltración ocurrida durante cada intervalo se calcula a partir de la diferencia en altura de agua del cilindro entre dos mediciones. Esto se mide en centímetros. La infiltración acumulada es la sumatoria, en cada momento, de las infiltraciones parciales ocurridas durante los intervalos anteriores. VELOCIDAD DE INFILTRACION INSTANTANEA Esta corresponde a los centímetros de agua infiltrados por minuto (centímetros /hora), y se calcula dividiendo los centímetros infiltrados por el intervalo durante el cual esta infiltración se produce.

EQUIPOS Y MATERIALES

Cilindros

nivel de mano

Martillo

Cronometro

Balde y agua

Regla (60 cm)

pala

PROCEDIMIENTO 1. Se dispone a limpiar el terreno donde se va a realizar la practica

. 2. Luego de hacer el descapote al terreno se procede hacer un hueco en el suelo del tamaño del cilindro donde este se introducirá, hecho el hueco se colocaran los cilindros y se mide con un nivel para nivelarlo.

3. Después de tener lista la base se procede a insertar una bolsa llena de agua en el tubo la cual se rompe cuando se llena el cilindro de agua de tal manera que la lámina de agua adentro y fuera del tubo sea igual.

4. Por ultimo tomar las lecturas de las láminas de agua con la regla o el flexómetro a medida que va transcurriendo el tiempo.

CALCULOS ECUACION DE HORTON 𝑭(𝒕) = 𝒇𝑪 + (𝒇𝑶 − 𝒇𝒄 )𝒆−𝑲×𝒕 DONDE: Ft: capacidad de infiltracion en un tiempo (mm/h) Fc: capacidad de infiltración para un tiempo muy grande. Es la capacidad de equilibrio, obtenida cuando el suelo esta completamente saturado. (mm/hr) Fo: capacidad de infiltración inicial t=0 (mm/hr) T: tiempo transcurrido desde el inicio de la lluvia (hr) K: constante para un suelo y superficie particulares (min-¹)

tabla 1. valores de la constante k para los tipos de suelos y superficies.

DATOS DE ENTRADA

TUBOS Ø INTERIOR 157 mm Ø EXTERIOR 310 mm h INTERIOR 390 mm h EXTERIOR 360 mm HUECO LAMINA DE ALTURA 260 mm AGUA 260 mm DIAMETRO 310 mm

ENSAYO DE INFILTRACION FECHA SABADO 29 DE ABRIL DE 2017 HORA INICIO 11:55:00 a. m. HORA FINAL 4:55:00 p. m. CLIMA SOLEADO CARACTERISTICAS DEL SUELO SUELO DESNUDO PROFUNDIDAD ENTERRADA 26 cm TIEMPO (MIN) LECTURA (mm) LAMINA INFILTRADA (mm) N° HORA PARCIAL ACUMULADO Ø INTERIOR Ø EXTERIOR PARCIAL INT ACUM INT PARCIAL EXT ACUM EXT 0 11:55:00 a. m. 0 0 260 260 0 0 0 0 1 11:56:00 a. m. 1 1 185 179 75 75 81 81 2 11:57:00 a. m. 1 2 178 175 82 157 85 166 3 11:58:00 a. m. 1 3 175 165 85 242 95 261 4 11:59:00 a. m. 1 4 173 162 87 329 98 359 5 12:00:00 p. m. 1 5 160 155 100 429 105 464 6 12:02:00 p. m. 2 7 154 150 106 535 110 574 7 12:04:00 p. m. 2 9 150 147 110 645 113 687 8 12:06:00 p. m. 2 11 148 140 112 757 120 807 9 12:08:00 p. m. 2 13 146 138 114 871 122 929 10 12:10:00 p. m. 2 15 143 135 117 988 125 1054 11 12:15:00 p. m. 5 20 135 133 125 1113 127 1181 12 12:20:00 p. m. 5 25 130 128 130 1243 132 1313 13 12:25:00 p. m. 5 30 125 120 135 1378 140 1453 14 12:30:00 p. m. 5 35 122 118 138 1516 142 1595 15 12:35:00 p. m. 5 40 112 109 148 1664 151 1746 16 12:45:00 p. m. 10 50 102 98 158 1822 162 1908 17 12:55:00 p. m. 10 60 98 95 162 1984 165 2073 18 1:05:00 p. m. 10 70 88 85 172 2156 175 2248 19 1:15:00 p. m. 10 80 80 74 180 2336 186 2434 20 1:25:00 p. m. 10 90 73 62 187 2523 198 2632 21 1:55:00 p. m. 30 120 58 52 202 2725 208 2840 22 2:25:00 p. m. 30 150 43 45 217 2942 215 3055 23 2:55:00 p. m. 30 180 30 30 230 3172 230 3285 24 3:25:00 p. m. 30 210 18 20 242 3414 240 3525 25 3:55:00 p. m. 30 240 10 5 250 3664 255 3780 26 4:55:00 p. m. 60 300 3 1 257 3921 259 4039

VELOCIDAD DE INFILTRACION (mm/min) INSTANTANEA INT. ACUMULADA INSTANTANEA EXT. ACUMULADA 75.000 81.000 75 81.000 41.000 42.500 116.000 123.500 28.333 31.667 144.333 155.167 21.750 24.500 166.083 179.667 20.000 21.000 186.083 200.667 15.143 15.714 201.226 216.381 12.222 12.556 213.448 228.937 10.182 10.909 223.630 239.846 8.769 9.385 232.399 249.230 7.800 8.333 240.199 257.564 6.250 6.350 246.449 263.914 5.200 5.280 251.649 269.194 4.500 4.667 256.149 273.860 3.943 4.057 260.092 277.917 3.700 3.775 263.792 281.692 3.160 3.240 266.952 284.932 2.700 2.750 269.652 287.682 2.457 2.500 272.109 290.182 2.250 2.325 274.359 292.507 2.078 2.200 276.437 294.707 1.683 1.733 278.121 296.441 1.447 1.433 279.567 297.874 1.278 1.278 280.845 299.152 1.152 1.143 281.997 300.295 1.042 1.063 283.039 301.357 0.857 0.863 283.896 302.220

𝑭(𝒕) = 𝒇𝑪 + (𝒇𝑶 − 𝒇𝒄 )𝒆−𝑲×𝒕 DIAMETRO INTERNO Fc= 0.857 (mm/min) = 51.4 (mm/hr) Fo=75 (mm/min) = 4499.1 (mm/hr) K= 1.6 porque el suelo es de tipo desnudo. 𝑭(𝒕) = 𝟓𝟏. 𝟒 + (𝟒𝟒𝟗𝟗. 𝟏 − 𝟓𝟏. 𝟒)𝒆−𝟏.𝟔×𝟓 = 𝟓𝟐. 𝟖𝟗𝟐𝟎 DIAMETRO EXTERNO Fc= 0.863 (mm/min) = 51.78 (mm/hr)

𝒎𝒎 𝒉𝒓

Fo=81 (mm/min) = 4859.02 (mm

/hr) K= 1.6 porque el suelo es de tipo desnudo. 𝑭(𝒕) = 𝟓𝟏. 𝟕𝟖 + (𝟒𝟖𝟓𝟗. 𝟎𝟐 − 𝟓𝟏. 𝟕𝟖)𝒆−𝟏.𝟔×𝟓 = 𝟓𝟑. 𝟑𝟗𝟐𝟔

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ANALISIS DE RESULTADOS En la gráfica 1 y 2 se puede observar la capacidad de infiltración del suelo desnudo ubicado en la cancha los ángeles lugar donde se desarrolló el ensayo, en estas se puede determinar que en el transcurso de las 5 horas se infiltro los 26 centímetros de lámina de agua, teniendo en cuenta que el día anterior hubo presencia de precipitaciones. CONCLUSIONES 

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Se lo logro cumplir el objetivo del ensayo, teniendo como resultado la capacidad de infiltración del suelo obteniendo en el diámetro interior una infiltración de 52.8920 mm/hr y en el diámetro exterior 53.3926 mm/hr. De acuerdo con los resultados obtenidos, se puede decir que la cantidad total de lámina de agua no fue infiltrada ya que el ensayo se realizó en las horas de 11:55 am a 4:55 pm horas en las que la temperatura es más alta y el sol estaba llegando directamente al suelo provocando que cierta cantidad se evaporara. De igual forma se observó con los gráficos que la infiltración en los 10 primeros minutos avanzo más rápido y que después de los 80 minutos tuvo una variación mínima en la capacidad de infiltración.

BIBLIOGRAFIA

http://www.ciclohidrologico.com/infiltracin_del_agua Libro hidrología en la ingeniería http://ingenieriacivil.tutorialesaldia.com/perdidas-por-infiltracion-en-una-cuencahidrografica-aspectos-basicos/ https://bjalmonte.files.wordpress.com/2012/12/semana-6_upload1.pdf

ANEXOS