UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ESTE

Hidrología

La infiltración de suelo, métodos de

determinación más utilizada.

Apellidos, nombre

Miguelina Isolina de los Ángeles Brugal Ayra

Departamento Ingeniería

Centro Universidad Central del Este, Departamento de las

Ingenierías y Recursos Naturales

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1. Resumen

En el presente artículo vamos a exponer los conceptos que definen la infiltración,

capacidad de infiltración, los factores que la afectan y los métodos que se utilizan para

medirlas.

La infiltración es un proceso de gran importancia económica, es vista por el ingeniero

como un proceso de pérdida y por el agricultor como una ganancia. Del agua que se

infiltra se proveen casi todas las plantas sobre la tierra y muchos animales; alimenta los

acuíferos (subterránea) y a la vez a la mayoría de las corrientes superficiales en el

período de estiaje; reduce las inundaciones y la erosión del suelo.

Muchos factores afectan la infiltración, entre ellos: el tipo de suelo, la cobertura vegetal,

el relieve; así como la intensidad de la lluvia.

En el presente artículo los estudiantes entenderán la definición asociada la infiltración y

los métodos para determinarla.

2. Objetivos

En este artículo docente el lector debe ser capaz de:

1. Analizar el concepto de infiltración y los métodos de cálculo.

2. Determinar la infiltración por el método de cilindro concéntrico con carga

constante o infiltrómetros.

3. Desarrollo 3.1 Concepto de infiltración

Es el proceso mediante el agua penetra la superficie del terreno hacia el suelo. Satisface

las necesidades o deficiencias de humedad del suelo cerca del la superficie y una vez

superado el nivel de humedad forma parte de los acuíferos.

En el proceso de infiltración se distinguir tres fases:

a) Intercambio. Se presenta en la parte superior del suelo, donde el agua puede retornar

a la atmósfera por medio de la evaporación debido al movimiento capilar o por medio

de la transpiración de las plantas.

b) Transmisión. Ocurre cuando la acción de la gravedad supera a la de la capilaridad y

obliga al agua a deslizarse verticalmente hasta encontrar una capa impermeable.

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c) Circulación. Se presenta cuando el agua se acumula en el subsuelo debido a la

presencia de una capa impermeable y empieza a circular por la acción de la gravedad,

obedeciendo las leyes del escurrimiento subterráneo.

Capacidad de infiltración

Es la máxima cantidad de agua que puede absorber el suelo en determinadas

condiciones, valor que es variable en el tiempo en función: de la humedad del suelo,

material que conforma el suelo y de la mayor o menor compactación del mismo.

Se mide por la altura de agua que se infiltra, expresada en mm/hora.

La capacidad de infiltración disminuye hasta alcanzar un valor casi constante a medida

que la precipitación se prolonga, y es entonces cuando empieza el escurrimiento.

A la lluvia que es superior a la capacidad de infiltración se le denomina lluvia neta (es

la que escurre). A la lluvia que cae en el tiempo en que hay lluvia neta se le llama lluvia

eficaz, por lo tanto, la lluvia neta equivale a la lluvia eficaz.

3.2 Método para determinar la infiltración

Todos los métodos disponibles para calcular la capacidad de infiltración en una cuenca

están basados en la relación entre lo que llueve y lo que se escurre. En la práctica resulta

complicado analizarla detalladamente y solo es posible hacerlo con ciertas limitaciones

para cuencas pequeñas donde ocurren tormentas sucesivas. Para los cálculos de

infiltración se requieren de histogramas de la precipitación media con su

correspondiente hidrograma, por lo que se necesita de un pluviógrafo y una estación de

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aforo en la salida.

Se considera que:

P = Q + F=

P = volumen de precipitación m3

Q = volumen de escurrimiento directo m3

F = volumen de infiltración m3

Existen tres grupos fundamentales de métodos:

a) infiltrómetros:

b) lisímetros

c) análisis de hidrogramas de escorrentía en cuencas pequeñas

Ejemplo de aparatos para medir la infiltración

Infiltrómetro de cilindros concéntricos.

El esquema muestra la metodología para la instalación de la prueba de campo con

Infiltrómetro cilindros concéntricos.

Limpieza y nivelación de superficie instalación

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Impermeabilización y agregado de agua Desarrollo de prueba con perforaciones

Laterales auxiliares.

Previo a la prueba, se realiza el muestreo de suelo para determinar el contenido de

humedad presente y la granulometría de la muestra por tamizado en laboratorio. De

esta manera conocer el grado de compactación con el método de la perforación en el

suelo, agregando agua se obtiene el volumen de material extraído y su análisis

posterior.

Ejercicio: determinacion de la infiltración.

Una vez instalado el ensayo de infiltración, las mediciones se realizan en una planilla de

campo, donde se registran las alturas en el cilindro, a intervalos de tiempo de 5, 10, 15,

20, 45, 60 y 90 minutos, según requiera el ensayo; luego se representa en un grafico la

velocidad de infiltración. Para este ejercicio se han utilizados los datos del proyecto

CIRESS, del Valle de Neyba.

Tabla de registro de alturas en el cilindro

Tiempo Altura Altura Diferencial Infiltración

Min cm cm cm mm/h

(1) (2) (3) (4) (5)

0 25 0

5 22.5 2.5 300

10 20 2.5 150

15 18 2 80

20 16.5 2.5 75

30 15 1.5 30

45 13 2 26.6

60 11.5 1.5 15

90 10.2 1.3 8.66

Infiltración promedio 15.8 85.66

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Para la determinacion de la velocidad de infiltración (5) se utilizo el coeficiente I, en la

siguiente fórmula:

I = (Dh x 600)

t

Donde:

I: Velocidad de infiltración en mm/hr

Dh: Diferencial de altura de agua (cm)

t: Diferencial de tiempo (m)

Grafico de Curva de infiltración

Tiempo en minutos.

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5 Cierre En este artículo docente se menciona el instrumento más utilizado para determinar la

tasa de infiltración, la infiltración acumulada, midiendo el agua que penetra en el suelo

por unidad de área y tiempo. Se ha incluido un ejercicio práctico muy sencillo para el

cálculo de la velocidad de infiltración.

La infiltración es un proceso que indica la cantidad de agua que el suelo puede absorber.

Existen diferentes fases para llevar a cabo este proceso como: intercambio, transición y

circulación de agua.

En cuanto a la capacidad de infiltración del suelo que no es más que la relación entre la

precipitación-escorrentía, los métodos que se utilizan para calcularla están basados en

esta relación.

6 Bibliografía

[1] Teófilo Salvador Eduardo1, Morales Reyes Guillermo Pedro. Aplicación del

Infiltrómetro de Cilindros Concéntricos en la Determinación en la Infiltración

Lateral Facultad de Ingeniería (CIRA), Universidad Autónoma del Estado de

México, Toluca, México. 2010

[2] VÉLEZ, M., VÉLEZ., J. 2002. Capítulo 8: Infiltración. Universidad Nacional de

Colombia, Unidad de Hidráulica.

http://poseidon.unalmed.edu.co/materias/hidrologia.html

[3] GUROVICH, L. 1985. Fundamentos y diseño de sistema de riego. Instituto

Interamericano de cooperación para la agricultura (CIIA). Primera Edición, San

José, Costa Rica. Capítulo 6. p. 143-168