Download - Infil Traci OnER
UNIVERSIDAD SAN PEDRO
FACULTAD DE INGENIERA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL
UNIVERSIDAD SAN PEDRO
FACULTAD DE INGENIERA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL
INTRODUCION
La infiltracin est gobernada por dos fuerzas: la gravedad y la accin capilar. Los poros muy pequeos empujan el agua por la accin capilar adems de contra la fuerza de la gravedad. La tasa de infiltracin se ve afectada por caractersticas del suelo como la facilidad de entrada, la capacidad de almacenaje y la tasa de transmisin por el suelo. En el control de la tasa y capacidad infiltracin desempean un papel la textura y estructura del suelo, los tipos de vegetacin, el contenido de agua del suelo, la temperatura del suelo y la intensidad de precipitacin. Por ejemplo, los suelos arenosos de grano grueso tienen espacios grandes entre cada grano y permiten que el agua se infiltre rpidamente. La vegetacin crea ms suelos porosos, protegiendo el suelo del estancamiento de la precipitacin, que puede cerrar los huecos naturales entre las partculas del suelo, y soltando el suelo a travs de la accin de las races. A esto se debe que las reas arboladas tengan las tasas de infiltracin ms altas de todos los tipos de vegetacin.
La capa superior de hojas, que no est descompuesta, protege el suelo de la accin de la lluvia, y sin ella el suelo puede hacerse mucho menos permeable. En las reas con vegetacin de chaparral, los aceites hidrofbicos de las hojas suculentas pueden extenderse sobre la superficie del suelo con el fuego, creando grandes reas de suelo hidrofbico. Otros eventos que pueden bajar las tasas de infiltracin o bloquearla son los restos de plantas secas que son resistentes al remojo, o las heladas. Si el suelo est saturado en un perodo glacial intenso, puede convertirse en un cemento congelado en el cual no se produce casi ninguna infiltracin. Sobre una lnea divisoria de aguas probablemente habr huecos en el cemento helado o el suelo hidrofbico por donde el agua puede infiltrarse.
Una vez que el agua se ha infiltrado en el suelo, permanece all y se filtra al agua subterrnea, o pasa a formar parte del proceso de escorrenta sub-superficial.
OBJETIVOS
Elobjetivodeestaguaesproporcionarinformacinsobrecmoinfluyen los diferentesusosdelsueloantelosnivelesdeinfiltracinhdricaenelsuelo.Esto adquiere relevanteimportancia yaquepuedencontrolarse losproblemasdeescasezdeagua,conunabuenagestin.
El agua contiene cierta cantidad de sedimentos finos, arcillas, coloides, etc. El efecto de estos materiales en suspensin en el fluido es el de obstruir los poros del suelo disminuyendo apreciablemente la infiltracin a travs de la superficie.
Si la intensidad de precipitacin nunca excede la capacidad de infiltracin final, no habr escurrimiento. El gradiente de potencial por encima del frente de mojadura tiende a uno y la velocidad de infiltracin ser igual a la intensidad de precipitacin.
Las pruebas deben de hacerse en lugares representativos del terreno.
MARCO TEORICO
INFILTRACION:
El agua precipitada sobre la superficie de la Tierra, queda detenida, escurre por ella, o bien penetra hacia el interior. De esta ltima fraccin se dice que se ha filtrado. El inters econmico del fenmeno, es evidente si se considera que la mayor parte de los vegetales utilizan para su desarrollo agua infiltrada y que el agua subterrnea de una regin tiene como presupuesto previo para su existencia, que se haya producido infiltracin.
Infiltracines el proceso por el cual el agua penetra en el suelo, a travs de la superficie de la tierra, y queda retenida por ella o alcanza un nivel acufero incrementando el volumen acumulado anteriormente. Superada por la capacidad de campo del suelo, el agua desciende por la accin conjunta de las fuerzas capilares y de la gravedad. Esta parte del proceso recibe distintas denominaciones:percolacin, infiltracin eficaz, infiltracin profunda, etc.
FACTORES QUE AFECTAN LA INFILTRACION:
El agua, para infiltrarse, debe penetrar a travs de la superficie del terreno y circular a travs de ste. Hay dos grupos de factores que influyen en el proceso:
a) Factores que definen las caractersticas del terreno o medio permeable
b) Factores que definen las caractersticas del fluido (agua) que se infiltra
Algunos de estos factores influyen ms en la intensidad de la infiltracin, al retardar la entrada del agua, que en el total de volumen infiltrado, pero tal consideracin se desprende, intuitivamente, de la descripcin que a continuacin se hace de ellos:
Caractersticas del terreno o medio permeable:
Condiciones de superficie:
La compactacin natural, o debida al trnsito, dificulta la penetracin del agua y por tanto, reduce la capacidad de infiltracin. Una superficie desnuda est expuesta al choque directo de las gotas de lluvia, que tambin da lugar a la compactacin, lo que tambin disminuye la infiltracin.
Cuando un suelo est cubierto de vegetacin, las plantas protegen de la compactacin por impacto de lluvia, se frena el recorrido superficial del agua que est, as, ms tiempo expuesta a su posible infiltracin, y las races de las plantas abren grietas en el suelo que facilitan la penetracin del agua.
La pendiente del terreno influye en el sentido de mantener ms o menos tiempo una lmina de agua de cierto espesor sobre l. La especie cultivada, en cuanto define mayor o menor densidad de cobertura vegetal, y sobre todo, el tratamiento agrcola aplicado, influirn en la infiltracin. En las reas urbanizadas se reduce considerablemente la posibilidad de infiltracin
UBICACIN DEL LUGAR DE LA PRUEBA DE INFILTRACION
La prueba se realiz en: LA CALETA CHIMBOTE
ESTA ES UNA VISTA DE GOOGLE EARTH
METODOS DE INFILTRACION
METODO DE KOSTIAKOV
PRUEBA DE INFILTRACION
Para realizar la prueba de infiltracin se necesita tomar datos de campo:
En la columna (1) se muestra la hora en que se empieza y termina de realizar la prueba.
En la columna (4) se muestra las alturas que desciende el agua segn un determinado tiempo.
Para el desarrollo del cuadro inferior, se tomar en cuenta lo siguiente:
En la columna (2) se muestra el tiempo parcial que se obtiene:
La columna (3) observamos el tiempo acumulado que viene a ser la suma acumulada del tiempo parcial.
Para la columna (5) se muestra la altura acumulada del parcial de la lmina infiltrada.
En la columna (6) para obtener la velocidad de infiltracin instantnea :
Para la columna (7):
PRUEBA DE INFILTRACION
CUADRO N1
Hora
Tiempo (min)
Lamina Infiltrada (cm)
Velocidad de infiltracin (cm/hora)
Parcial
Acumulado
Parcial
Acumulado
Instantanea
Promedio
14.47
0
14.48
1
1
2.20
2.20
132.0
132.0
14.49
1
2
1.30
3.50
78.0
105.0
14.50
1
3
1.00
4.50
60.0
90.0
14.51
1
4
1.00
5.50
60.0
82.5
14.52
1
5
1.00
6.50
60.0
78.0
14.53
1
6
0.80
7.30
48.0
73.0
14.54
1
7
0.80
8.10
48.0
69.4
14.55
1
8
0.80
8.90
48.0
66.7
14.56
1
9
0.80
9.70
48.0
64.7
14.57
1
10
0.60
10.30
36.0
61.8
14.58
1
11
0.60
10.90
36.0
59.5
14.59
1
12
0.60
11.50
36.0
57.5
15.00
1
13
0.60
12.10
36.0
55.8
15.01
1
14
0.60
12.70
36.0
54.4
15.04
3
17
3.10
15.80
62.0
55.8
15.07
3
20
2.80
18.60
56.0
55.8
15.10
3
23
2.70
21.30
54.0
55.6
15.13
3
26
2.60
23.90
52.0
55.2
15.18
5
31
2.00
25.90
24.0
50.1
15.23
5
36
2.00
27.90
24.0
46.5
15.28
5
41
2.00
29.90
24.0
43.8
15.38
10
51
2.20
32.10
13.2
37.8
15.48
10
61
3.50
35.60
21.0
35.0
16.03
15
76
7.50
43.10
30.0
34.0
16.18
15
91
7.50
50.60
30.0
33.4
16.33
15
106
7.50
58.10
30.0
32.9
16.48
15
121
20.40
78.50
81.6
38.9
CALCULO DE LA FUNCION DE LA LMINA
INFILTRACION ACUMULADA
Para realizar la prueba de infiltracin acumulada se necesita:
En la columna (1) se muestra el tiempo (min) acumulado del cuadro n1.
En la columna (2) muestra la lmina infiltrada acumulada del cuadro n1.
Para la columna (3) se empleara la siguiente formula:
Donde: = tiempo acumulado en minutos mostrado en la columna (1).
Para la columna (4) se empleara la siguiente formula:
Donde: = lmina infiltrada acumulada en centmetros mostrada en la columna (2).
La columna (5) es la multiplicacin de la columna (3) por la columna (4).
Para la columna (6) se obtendr elevando al cuadrado los datos de la columna (3).
Para la columna (7) se obtendr elevando al cuadrado los datos de la columna (4).
CUADRO N2
Tiempo Acumulado (min)To
Lmina Infiltrada Acumulada(cm)Icum
Log T = X
Log Icum = Y
X.Y
X2
Y2
1
2.20
2
3.50
0.3010
0.5441
0.16378
0.0906
0.2960
3
4.50
0.4771
0.6532
0.31166
0.2276
0.4267
4
5.50
0.6021
0.7404
0.44574
0.3625
0.5481
5
6.50
0.6990
0.8129
0.56820
0.4886
0.6608
6
7.30
0.7782
0.8633
0.67180
0.6055
0.7453
7
8.10
0.8451
0.9085
0.76776
0.7142
0.8253
8
8.90
0.9031
0.9494
0.85738
0.8156
0.9013
9
9.70
0.9542
0.9868
0.94162
0.9106
0.9737
10
10.30
1.0000
1.0128
1.01284
1.0000
1.0258
11
10.90
1.0414
1.0374
1.08037
1.0845
1.0763
12
11.50
1.0792
1.0607
1.14469
1.1646
1.1251
13
12.10
1.1139
1.0828
1.20616
1.2409
1.1724
14
12.70
1.1461
1.1038
1.26510
1.3136
1.2184
17
15.80
1.2304
1.1987
1.47489
1.5140
1.4368
20
18.60
1.3010
1.2695
1.65167
1.6927
1.6117
23
21.30
1.3617
1.3284
1.80889
1.8543
1.7646
26
23.90
1.4150
1.3784
1.95040
2.0021
1.9000
31
25.90
1.4914
1.4133
2.10774
2.2242
1.9974
36
27.90
1.5563
1.4456
2.24980
2.4221
2.0898
41
29.90
1.6128
1.4757
2.37994
2.6011
2.1776
51
32.10
1.7076
1.5065
2.57246
2.9158
2.2696
61
35.60
1.7853
1.5514
2.76985
3.1874
2.4070
76
43.10
1.8808
1.6345
3.07415
3.5375
2.6715
91
50.60
1.9590
1.7042
3.33850
3.8378
2.9041
106
58.10
2.0253
1.7642
3.57300
4.1019
3.1123
121
78.50
2.0828
1.8949
3.94661
4.3380
3.5905
Sumatoria
32.3499
31.3212
43.3350
46.2476
40.9282
CALCULO DE LA FUNCION DE VELOCIDAD DE INFILTRACION
Para realizar la prueba de velocidad de infiltracin se necesita:
En la columna (1) se muestra el tiempo (min) acumulado del cuadro n1.
En la columna (2) muestra la Velocidad de infiltracin (cm/hora) Instantnea del cuadro n1.
Para la columna (3) se empleara la siguiente formula:
Donde: = tiempo acumulado en minutos mostrado en la columna (1).
Para la columna (4) se empleara la siguiente formula:
Donde: = lmina infiltrada acumulada en centmetros mostrada en la columna (2).
La columna (5) es la multiplicacin de la columna (3) por la columna (4).
Para la columna (6) se obtendr elevando al cuadrado los datos de la columna (3).
Para la columna (7) se obtendr elevando al cuadrado los datos de la columna (4).
CUADRO N3
Tiempo Acumulado (min)To
Velocidad de Infiltracin(cm/hora)I
Log T = X
Log I = Y
X.Y
X2
Y2
1
132.00
2
78.00
0.3010
1.8921
0.56958
0.0906
3.5800
3
60.00
0.4771
1.7782
0.84839
0.2276
3.1618
4
60.00
0.6021
1.7782
1.07055
0.3625
3.1618
5
60.00
0.6990
1.7782
1.24287
0.4886
3.1618
6
48.00
0.7782
1.6812
1.30826
0.6055
2.8266
7
48.00
0.8451
1.6812
1.42081
0.7142
2.8266
8
48.00
0.9031
1.6812
1.51831
0.8156
2.8266
9
48.00
0.9542
1.6812
1.60431
0.9106
2.8266
10
36.00
1.0000
1.5563
1.55630
1.0000
2.4221
11
36.00
1.0414
1.5563
1.62072
1.0845
2.4221
12
36.00
1.0792
1.5563
1.67953
1.1646
2.4221
13
36.00
1.1139
1.5563
1.73363
1.2409
2.4221
14
36.00
1.1461
1.5563
1.78372
1.3136
2.4221
17
62.00
1.2304
1.7924
2.20545
1.5140
3.2127
20
56.00
1.3010
1.7482
2.27445
1.6927
3.0562
23
54.00
1.3617
1.7324
2.35905
1.8543
3.0012
26
52.00
1.4150
1.7160
2.42810
2.0021
2.9447
31
24.00
1.4914
1.3802
2.05839
2.2242
1.9050
36
24.00
1.5563
1.3802
2.14803
2.4221
1.9050
41
24.00
1.6128
1.3802
2.22598
2.6011
1.9050
51
13.20
1.7076
1.1206
1.91346
2.9158
1.2557
61
21.00
1.7853
1.3222
2.36060
3.1874
1.7483
76
30.00
1.8808
1.4771
2.77819
3.5375
2.1819
91
30.00
1.9590
1.4771
2.89374
3.8378
2.1819
106
30.00
2.0253
1.4771
2.99162
4.1019
2.1819
121
81.60
2.0828
1.9117
3.98164
4.3380
3.6546
Sumatoria
32.3499
41.6485
50.5757
46.2476
67.6160
Empleando el Mtodo de Kostiakov:
INFILTRACION ACUMULADA:
Dnde:
: Lamina total infiltrada en el tiempo desde el inicio de la infiltracin.
: Coeficientes de ajuste
: Tiempo transcurrido desde del inicio de la infiltracin (tiempo acumulado)
; Entonces linealizando la ecuacin:
Ecuacin de una recta:
Dnde:
Coeficientes de determinacin (desviacin estndar):
Solucin:
Del cuadro N2 se obtiene los siguientes datos:
Sumatoria Log T = X
32.3499
Sumatoria Log Icum = Y
31.3212
Sumatoria X.Y
43.3350
Sumatoria X2
46.2476
Sumatoria Y2
40.9282
n =
26
Clculo de los coeficientes de ajuste:
Pero:
Reemplazando:
Clculo de la Lamina total infiltrada:
)
Clculo de Coeficientes de determinacin (desviacin estndar):
TIEMPO ACUMULADO
Infiltracin Acumulada
VELOCIDAD DE INFILTRACION:
Dnde:
: Velocidad de infiltracin
: Coeficientes de ajuste
: Tiempo transcurrido desde del inicio de la infiltracin (tiempo acumulado)
; Entonces linealizando la ecuacin:
Ecuacin de una recta:
Dnde:
Coeficientes de determinacin (desviacin estndar):
Solucin:
Del cuadro N3 se obtiene los siguientes datos:
Sumatoria Log T = X
32.3499
Sumatoria Log I = Y
41.6485
Sumatoria X.Y
50.5757
Sumatoria X2
46.2476
Sumatoria Y2
67.6160
n =
26
CURVA DE CAPACIDAD DE INFILTRACION
TIEMPO ACUMULADO
VELOCIDAD DE INFILTRACION
CONCLUSIONES
Nos damos cuenta que el suelo mientras ms seco se encuentra, ms filtracin tenemos, mientras ms pasa el tiempo la filtracin que hay en el suelo va bajando.
Cuando se le agrega el agua, se va midiendo las alturas y el tiempo, de esa manera nos damos cuenta cuanto baja el agua por minuto.
De esa forma nos damos cuenta que cuando hay precipitacin, lo primero que ocurre es que el suelo se va saturando.
Despus de que el suelo se satura se forman escorrentas subterrneas, los cuales estos se forman en los acuferos.
Conforme hay ms precipitacin, despus se forman las escorrentas superficiales.
Las escorrentas superficiales son las aguas que estn en la superficie y su movimiento depende del suelo y de la pendiente.
Concluimos con la importancia que tiene el suelo, mientras ms seco se encuentre se necesitara ms agua para que se pueda saturar y as puedan formarse las escorrentas.
Los resultados obtenido en esta prueba estas en los parmetros lo ms confiable lo cual significa que la prueba se hizo de manera ms correcta.
Se lleg a entender de una manera real practico la importancia de pruebas de infiltracin en los campos.
Se comprob con la prctica de campo que el mtodo terico enseado en clases es aplicable en estas pruebas.
RECOMENDACIONES
Se recomienda seguir realizando trabajos como esto puesto que es de suma importancia para el estudiantado, su formacin profesional.
Se recomienda construir ms cilindros infiltro metros para tener mayor precisin en los trabajos de investigacin.
El trabajo para esta prueba necesita mucha atencin por parte del operador porque puede dar resultados falsos que perjudicara los clculos.
Es necesario hacer mayor cantidad de repeticiones para hacer una buena calibracin.
A su vez es recomendable tener mucha bibliografa acerca del tema.
ANEXOS
MATERIALES
Dos cilindros de diferente tamaos.
Una wincha y un escalimetro para las mediciones que se efectuaran.
Niveles para la colocacin de los cilindros de infiltracin.
Un balde para el transporte y almacenamiento de agua.
PROCEDIMIENTO
Primero se coloca el cilindro grande sobre el suelo o la tierra, en medio de este, se coloca el cilindro pequeo y con un martillo se golpea por encima cada extremo para que se hundan poco a poco en la tierra.
El nivel se utilizara para ver que los cilindros de infiltracin esta nivelados(equilibrado)
Ahora se proceder a colocar el hule en el cilindro ms pequeo (el que se encuentra en medio).
Luego se proceder a llenar de agua dicho cilindro con el hule dentro.
Despus se retirara el hule dejando el agua dentro del cilindro de en medio ser el que nos ayude a medir la velocidad de infiltracin. Observamos el cilindro de en medio despus de haber retirado
Con la ayuda del escalmetro se medir en forma vertical dentro del cilindro de en medio adems se utilizar un cronometro para que registre el tiempo que tarda el agua en ir descendiendo.
En la sig. Imagen observamos que el nivel el agua e encuentra en 20.
Al transcurrir 1 min. en el cronometro se ve que el nivel del agua baja 2.2 cm.
Nuevamente al trascurrir 1 minuto al cronometro observamos que el nivel del agua bajo ms de 1 cm.
Ahora controlamos con el cronometro un tiempo de 2 minutos y observamos que el nivel del agua descendi un aproximado de 2cm.
Nuevamente al transcurrir 3 min. Nos damos con la sorpresa que descendi alrededor de 2 cm.
Luego de pasar una hora o dos se proceder a finalizar las pruebas ya que el nivel del agua (dentro del cilindro de en medio) ha descendido totalmente.
CURVA DE INFILTRACION
123456789101112131417202326313641516176911061210.999999999999978681.99999999999995742.99999999999993613.99999999999991474.99999999999989345.99999999999987216.99999999999985088.00000000000000718.99999999999998589.999999999999964510.99999999999994311.99999999999992212.99999999999992213.99999999999990116.99999999999983719.9999999999999522.9999999999998862630.99999999999989335.99999999999996440.9999999999998585160.99999999999996475.99999999999997290.999999999999829105.99999999999969120.9999999999999132.0000000000028178.00000000000166360.00000000000127260.00000000000127260.00000000000127248.00000000000102348.00000000000102347.99999999999249748.00000000000102336.0000000000007636.0000000000007636.000000000000763636.0000000000007662.00000000000132255.99999999999786854.00000000000115151.99999999999803224.00000000000051223.99999999999965924.00000000000051213.19999999999981321.0000000000000753030.00000000000028430.00000000000028481.599999999998829123456789101112131417202326313641516176911061210.999999999999978681.99999999999995742.99999999999993613.99999999999991474.99999999999989345.99999999999987216.99999999999985088.00000000000000718.99999999999998589.999999999999964510.99999999999994311.99999999999992212.99999999999992213.99999999999990116.99999999999983719.9999999999999522.9999999999998862630.99999999999989335.99999999999996440.9999999999998585160.99999999999996475.99999999999997290.999999999999829105.99999999999969120.99999999999992.20000000000000023.54.55.56.57.38.18.99.700000000000001110.310.911.512.112.715.79999999999999918.59999999999999821.29999999999999723.925.927.929.932.135.643.150.658.178.5
CURVA DE CAPACIDAD DE INFILTRACION
0.999999999999978681.99999999999995742.99999999999993613.99999999999991474.99999999999989345.99999999999987216.99999999999985088.00000000000000718.99999999999998589.999999999999964510.99999999999994311.99999999999992212.99999999999992213.99999999999990116.99999999999983719.9999999999999522.9999999999998862630.99999999999989335.99999999999996440.9999999999998585160.99999999999996475.99999999999997290.999999999999829105.99999999999969120.9999999999999132.0000000000028178.00000000000166360.00000000000127260.00000000000127260.00000000000127248.00000000000102348.00000000000102347.99999999999249748.00000000000102336.0000000000007636.0000000000007636.000000000000763636.0000000000007662.00000000000132255.99999999999786854.00000000000115151.99999999999803224.00000000000051223.99999999999965924.00000000000051213.19999999999981321.0000000000000753030.00000000000028430.00000000000028481.599999999998829
INFILTRACIONHIDROLOGIA GENERAL
INFILTRACIONHIDROLOGIA GENERAL