UNIVERSIDAD SAN PEDRO

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL

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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

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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