Infiltracion de Suelos

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    I. INTRODUCCIN.El estudio de la infiltracin del agua posee un rol fundamental en los

    procesos de escorrenta como respuesta a una precipitacin dada en unacuenca, dependiendo de su magnitud de lluvia de iguales intensidades quepueden producir caudales diferentes.

    La infiltracin del agua en el suelo y su movimiento en la zona nosaturada del mismo es de fundamental importancia en la actividadagropecuaria. El proceso de infiltracin influye en el intercambio de agua entre elsustrato y las plantas y se ve afectado por las labores realizadas en el suelo. Lainfiltracin, como una componente del ciclo hidrolgico, est relacionada con elescurrimiento superficial que puede producir erosin y con la recarga de losacuferos y su vulnerabilidad a la contaminacin. Por lo tanto, es de sumaimportancia su evaluacin para un manejo sustentable de las tierras que procureevitar su degradacin. La determinacin de los parmetros hidrulicos en la zonano saturada, tales como la asertividad y la conductividad hidrulica constituye el

    primer paso para poder utilizar modelos hidrolgicos que puedan predecir elmovimiento del agua. (Narro Fara, 1994).

    Los modelos empricos y tericos tradicionalmente utilizados paradescribir el proceso de infiltracin, entre los que se encuentran los de Kostiakov;Kostiakov-Lewis (K-L); Horton y Philip (Ph), permiten obtener los parmetroshidrulicos del suelo ajustando ecuaciones simples a los datos experimentales.(Ravi y Williams, 1998).

    Los objetivos tanto especficos como generales a tratarse en estaprctica son las siguientes:

    GENERAL:

    Contribuir al conocimiento de la capacidad de infiltracin delagua del suelo con fines de riego.

    ESPECFICOS:

    Determinar las ecuaciones de infiltracin segn los modelosde Kostiakov y Kostiakov-Lewis.

    Encontrar el valor de la velocidad de infiltracin bsica delsuelo.

    Esta prctica fue realizado el da martes, 26 de Marzo del 2012 en el reade mecanizacin Agrcola sector las Quintas, de la Universidad Nacional de Loja,con la presencia del ing. Temstocles Maldonado y los alumnos del tercer curso dela carreara de ingeniera agrcola.

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    II. REVISION DE LITERATURA.2.1. Importancia de la infiltracin:

    El anlisis de la infiltracin en el ciclo hidrolgico es de importancia

    bsica en la relacin entre la precipitacin y el escurrimiento, por lo que acontinuacin se introducen los conceptos que la definen, los factores que laafectan, los mtodos que se usan para medirla y el clculo de dichacomponente en grandes cuencas.

    2.2. Definicin de infiltracin:La infiltracin es el proceso por el cual el agua penetra desde la

    superficie del terreno hacia el suelo. En una primera etapa satisface la deficienciade humedad del suelo en una zona cercana a la superficie, y posteriormentesuperado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte del agua subterrnea,

    saturando los espacios vacos. (Rafael Heras: 1970)

    La infiltracin depende de:

    Las caractersticas del suelo, permeabilidad yestado de la humedad del mismo.

    Las caractersticas de la cubierta vegetal. La intensidad y duracin de la lluvia. El estado de la superficie del suelo, laboreo, etc. Las caractersticas del agua, temperatura,

    impurezas, etc.

    Cuadro 1. Velocidad de infiltracin en relacin con la textura del suelo (mm/hora)

    Textura del suelo Velocidad de Infiltracin(mm/hr)

    Arenoso Ms de 30Franco-arenoso 2030Franco Toda el agua caida1020Franco-arcilloso 510Arcilloso Menos de 5

    2.3. Capacidad de infiltracin:Se denomina capacidad de infiltracin a la cantidad mxima de

    agua que puede absorber un suelo en determinadas condiciones, valor que esvariable en el tiempo en funcin de la humedad del suelo, el material queconforma al suelo, y la mayor o menor compactacin que tiene el mismo.(Rolando SPRINGALL: 1976.

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    Factores que afectan la capacidad de infiltracin: entrada superficial, transmisin a travs del suelo, capacidad de almacenamiento del suelo, caractersticas del medio permeable, y caractersticas del fluido.

    2.3.1. Caractersticas del medio permeable:La capacidad de infiltracin est relacionada con el tamao del

    poro y su distribucin, el tipo de suelo arenoso, arcilloso-, la vegetacin, laestructura y capas de suelos.

    2.3.2. Caractersticas del fluido:La contaminacin del agua infiltrada por partculas finas o coloides,

    la temperatura y viscosidad del fluido, y la cantidad de sales que lleva

    Figura 1: ciclo hidrolgico del agua.

    2.4. Ensayos de la infiltracin.Los mtodos para medir la infiltracin se dividen en mtodos directos e

    indirectos.

    2.4.1. Mtodos directos:Valorar la cantidad de agua infiltrada sobre una superficie de suelo:

    2.4.1.1. Lismetros:Es un depsito enterrado, de paredes verticales, abierto en su parte

    superior y relleno del terreno que se quiere estudiar. La superficie del suelo estsometida a los agentes atmosfricos y recibe las precipitaciones naturales. Elagua de drenaje es medida, al igual que la humedad y la temperatura del suelo

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    a diferentes profundidades. Los inconvenientes son la necesidad de perodoslargos, la reconstruccin del suelo no es adecuada ya que no se reproduceexactamente igual el proceso que el mismo sufri debido al accionar de lanaturaleza y el hombre. (Rolando SPRINGALL: 1976.)

    2.4.1.2. Simuladores de lluvia:Aplican agua en forma constante reproduciendo lo ms fielmente el

    acontecer de la precipitacin. Las gotas son del tamao de las de la lluvia ytienen una energa de impacto similar, comparndose los efectos. Varan entamao, cantidad de agua necesaria y mtodo de medicin. El rea de lluvia esvariable entre 0,1 m2 y 40 m2. La diferencia entre precipitacin y escorrentarepresenta la valoracin del volumen infiltrado. (Rolando SPRINGALL: 1976.)

    2.4.1.3. Infiltrmetro:Para realizar el ensayo de infiltracin en el campo se utiliza el

    infiltrmetro. Es un aparato sencillo, de uno o dos tubos de chapa de dimetrofijo. Se clava en el suelo a una profundidad variable, se le agrega una ciertacantidad de agua y se observa el tiempo que tarda en infiltrarse.

    Tubos: Es un tubo de cilndrico de 0,20 a 0,25 cm de dimetro y unalto de 0,60 m, que se hinca en el suelo, midindose el descenso del agua, con elprincipal inconveniente que el agua infiltrada por el crculo del fondo, en laszonas del suelo a los lados del aparato participan tambin en la infiltracin;dando medidas superiores a la realidad.

    Infiltrmetro: Son dos anillos concntricos, usndose el interior, de 23cm. de dimetro para determinar la velocidad de infiltracin, mientras que elexterior de 35 cm se inunda a las mismas profundidades para disminuir los efectosde frontera en el anillo interior.

    Los principales inconvenientes, aparte del carcter local de la experiencia,son que el suelo se modifica al clavar el tubo, y no hay efectos de compactacin,ni de arrastre de finos, ni del aire. Se aclara que el terreno no es preparado parael ensayo de infiltracin, si no que se hace sobre el terreno natural. Como lamedicin vara segn el estado de humedad inicial existente al momento del

    ensayo, deben realizarse una serie de ensayos para distintos grados de humedad.(Rolando SPRINGALL: 1976.)

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    2.4.2. Mtodos indirectos:Se determina la capacidad de infiltracin considerando una

    cuenca perfectamente controlada, con datos precisos de precipitacin,evaporacin y escorrenta, se puede determinar la infiltracin.

    Los ensayos de infiltracin permiten conocer la variacin de lacapacidad de infiltracin en funcin del tiempo, decreciente a medida quetranscurre el mismo.

    Los ensayos ms simples y difundidos son los que se desarrollan conlos anillos concntricos.

    Los datos obtenidos de campo se vuelcan en una planillaregistrndose las distintas alturas de agua y los tiempos correspondientes.

    Los intervalos de tiempo dependen del suelo donde se hace lamedicin. Con los datos de altura y tiempo se obtienen los deltas de ambos.

    La capacidad de infiltracin se obtiene haciendo el cociente entrecantidad de agua infiltrada y el intervalo de tiempo: f = Variacin altura /

    Variacin de tiempo. Se obtienen dos curvas:De lmina acumulada, y la curva de capacidad de infiltracin, ambas en

    funcin del tiempo. (Emilio CUSTODIO: 1983)Figura 2: representacin grfica de la cantidad de agua infiltrada entre el intervalo de

    tiempo: y la variacin de altura

    2.4.2.1. Ecuacin de Horton:Desarrollo una ecuacin matemtica para definir la curva de

    capacidad de infiltracin:

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    Dnde:

    fo = capacidad de infiltracin inicial o mxima.fb = capacidad de infiltracin bsica o mnima.K = constante de decaimiento.

    t = tiempo desde el inicio del ensayo

    Los valores de fo, fb y kestn asociados a los suelos y a su cubiertavegetal. Se determina fo en suelo completamente seco y fb en suelototalmente saturado.

    Cuadro 2: Grupos hidrolgicos de suelos, segn el (Soil Conservation Service)Grupo

    hidrolgico delsuelo

    Potencial deescorrenta

    Infiltracin cuando la tierraest hmeda

    Suelos tpicos

    A Escaso Alta Arenas y gravasexcesivamente drenadas

    B Moderado Moderada Texturas mediasC Medio Lenta Texturas finas o suelos con

    una capa que impide eldrenaje hacia abajo

    D Elevado Muy lenta Suelos de arcillas hinchadas ocompactas o suelos pocosprofundos sobre capasimpermeables

    2.4.2.2. Velocidad de infiltracin (VI)La velocidad de infiltracin es el proceso mediante el cual el agua

    penetra al interior del suelo en un tiempo determinado; o en otras palabras,representa la capacidad que tiene el suelo para absorber el agua en untiempo determinado. La velocidad de infiltracin de un suelo depende devarios factores, entre los cuales se pueden destacar los siguientes:

    Factores relacionados con las caractersticas fsicas del suelocomo textura y estructura.

    Contenido de humedad del suelo lo que determina suelohmedo o seco.

    Otros factores tales labores culturales, agrietamiento,compactacin, etc.

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    El concepto de VI; es uno de los ms importantes en el manejo delriego, ya que permite calcular durante qu tiempo se debe aplicar el aguaal suelo, como tambin seleccionar el mtodo VI.

    Kostiakov (1932), encontr una expresin matemtica que relaciona

    la lmina de agua infiltrada con el tiempo en que se infiltra dicha lmina.

    VI = a x t b Donde:

    VI = velocidad de infiltracin o infiltracin instantnea, mm/h

    t = tiempo de infiltracin o tiempo de contacto del agua con el suelo,min

    a = coeficiente que representa la VI para t = 1 min

    b = exponente negativo, -1 < b < 0

    2.4.2.3. Infiltracin acumulada, Icum

    La sumatoria de las alturas de agua infiltradas durante el tiempo deinfiltracin se conoce como infiltracin acumulada. Segn esta definicin, laecuacin de Icum se obtiene integrando la Ec. de VI.

    Icum = ( VI ) =x

    b

    a

    )1( t(b + 1)

    Haciendo A =1b

    a; y, B = b+1, la ecuacin puede expresarse

    como:

    Icum = A x t B Icum = mm ; t = min

    Los parmetros a y b o A y B de la ecuacin de infiltracin pueden

    obtenerse analticamente por el mtodo de mnimos cuadrados ogrficamente representando las mediciones de campo en un papel doblelogartmico. Obtenida la ecuacin de infiltracin, es posible despejar eltiempo necesario para que se infiltre la lmina neta.

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    2.4.2.4. Infiltracin promedio, IpLa velocidad de infiltracin promedio relaciona la Icum y el tiempo

    transcurrido desde que comenz la infiltracin.

    Ip = tIcum

    ; reemplazando se tiene:

    Ip =)1( b

    a x t ^ (b+1) xt

    1; simplificando:

    Ip =)1( b

    a x t ^ b

    2.4.2.5. Infiltracin bsica, Ib

    Segn el Soil Conservation Service (SCS) de los EE.UU., la Ibcorresponde al valor en que la variacin de la velocidad de infiltracinrespecto al tiempo es menor o igual que el 10 % de su valor. En otraspalabras, corresponde al valor en que la variacin de la VI respecto altiempo es prcticamente despreciable.

    Figura 3: la variacin de la VI respecto al tiempo es prcticamente despreciable.

    Con fines de diseo es preferible trazar la curva de VI y encontrar VIben aquel punto de la curva, cuando la pendiente (m) de la tangente adicho punto sea menor o igual al 10% (punto de inflexin). Analticamente, el

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    tiempo al que se logra la Ib se encuentra igualando la derivada de la Ec. deVI con el 10 % de la misma ecuacin:

    dt

    d (VI) = - 10 % VI

    dt

    d(a t ^ b) = - 0.1 (a t ^ b)

    Despejando se obtiene: t = - 10 b

    Por lo tanto, el tiempo bsico se expresa como:

    tb = - 10 b, horas tb = - 600 b, min

    Como VI = a t b ; entonces, VIb = a tb b

    Reemplazando:

    VIb = a( - 600 b )b , mm / hr; t = min

    El concepto de VIb y su respectivo valor son muy importantes en laseleccin de aspersores, microaspersores, goteros y otros elementos deemisin del riego presurizado. As por ejemplo, existe el criterio de que laVIb del suelo debe ser menor o igual que la intensidad de precipitacin delequipo de riego seleccionado: VIb

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    Cuadro: 4, Clasificacin de la infiltracin bsica

    ClasificacinIb,mm/hr

    muy baja < 2,5

    Baja 2,5 a 15

    Media 15 a 28

    Alta 28 a 53

    Muy alta > 53

    2.5. Clculo de la infiltracin del agua en el suelo de una tesisrealizada en la universidad nacional de Loja:

    La medicin de la infiltracin del agua en el suelo se realiz siguiendola metodologa de los cilindros infiltro metros.

    Segn la clase textural del suelo se obtuvieron los siguientesresultados.

    Constante de la ecuacin de infiltracin. Suelo franco (Fo)

    - K=1.16- n= 0.52La ecuacin de la lmina infiltrada fue:

    L = KTn

    L = 1.16T0.52; L = mm; T = min

    Derivando esta ecuacin, se obtiene la ecuacin de la velocidad deinfiltracin:

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    De acuerdo con la definicin, la infiltracin bsica es aquella en quecorresponde al punto de curva de velocidad de infiltracin en que lavariacin de la velocidad de infiltracin es igual a D.

    D= Pendiente

    Llamando tiempo bsico (Tb) al tiempo que corresponde a ese valorD de la pendiente se tiene:

    ( )

    ( )

    Remplazando el valor Tb en la ecuacin de VI se tiene que la

    velocidad de infiltracin bsica (VIb) es:

    De la misma manera se calcul la velocidad de infiltracin bsicapara las dems clases texturales, cuyos resultados fueron los siguientes.

    Cuadro: Resultados obtenidos de VIb. Para las diferentes clases texturales.Clase textural 1 VIb (mm/hora)

    Suelo Franco (Fo) 15.3

    Suelo franco arcilloso (FoAc) 8.6

    Suelo franco arcilloso arenoso(FoAcAo)

    17.3

    De acuerdo a la clasificacin de Luque y Paolini los valores develocidad de infiltracin bsica de 15.3 mm/hr y 17.3 mm/hr. De las clasestexturales de suelo (Fo y FoAc respectivamente) se los considera comomedios. El valor que corresponde para el suelo (FoAcAo) de 8.6 mm7hr. Selo interpreta como un valor bajo de velocidad de infiltracin.

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    III.MATERIALES Y MTODOS.3.1. LOCALIZACIN DE LA PRCTICA

    3.1.1. Ubicacin polticaEl ensayo de la infiltracin del agua en el suelo se realiz en la granja

    experimental, de la Argelia de la Universidad Nacional de Loja, ubicada a5 Km al sur de la ciudad de Loja, cantn y provincia de Loja

    3.1.2. Ubicacin geogrfica:Geogrficamente la granja experimental La Argelia, se encuentra

    ubicada en las siguientes coordenadas geogrficas:

    Latitud sur: 040147 Longitud Oeste: 791140 Altitud: 2100 msnm.

    3.2. ASPECTOS BIOFSICOS

    3.2.1. Clasificacin ClimticaSegn los datos registrados en la estacin meteorolgica la Argelia,

    para un registro de 46 aos, las condiciones climticas son las siguientes:

    Precipitacin anual: 906.9 mm Temperatura media anual: 15,5mm Temperatura mxima: 27,8 C Humedad relativa mxima: 78% Humedad relativa mnima: 72% Humedad relativa media: 74% Velocidad del viento media: 3.1m/s

    3.2.2. SuelosEl suelo de la estacin experimental la Argelia es de textura franca,

    con un contenido de arcilla superior a 23% de reaccin fuertemente cida,con un contenido de materia orgnica que se ubica en el rango medio. Larelacin carbono/nitrgeno(C/N), es regular= 11,2 y el contenido defsforo aprovechable muy bajo. La capacidad de intercambio catinico

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    (CIC), se ubica en el rango bajo, siendo el magnesio el catin dominante;el potasio intercambiable es alto y la acidez intercambiable alcanza elvalor de 1,5 me/100 g.

    3.3. MATERIALES3.3.1. Materiales de campo.

    - estructuras de aforo- balde calibrado- Bomba de 5 Hp- sifones o tubos rectos de PVC- Cinta mtrica- Clinmetro- hoja de registro "surco infiltrometro"

    3.3.2. Materiales de oficina.- Computador (uso del programa AutoCAD)- Material bibliogrfico- Cmara fotogrfica o de celular.- Calculadora

    3.4. Procedimiento con el mtodo del surco infiltrmetro (mtodotradicional).

    Para realizar la determinacin de la infiltracin en este mtodo se deber:

    Seleccionamos 3 surcos bien definidos, contiguos y uniformes lasmismas que fueron limpiadas y preparadas.

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    Con un clinmetro se determin la pendiente de los surcos en el cual serealiz la prctica.

    Se procedi a medir la longitud y el ancho de los surcos, adems de plantarestacas cada 5 metros.

    Para determinar el area y el permetro, se midi en el campo utilizando unnivel y la cinta

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    Se procedi,a colocar la bomba, para extraer el agua atra vs de tubos depvc, hacia el lugar de la prctica.

    Se nivel el aforador utilizando un nivel de ingeniero.

    Se realiz un surco principal para la distribucin del agua hacia los surcossecundarios, (surcos utilizados para la prueba de infiltracin).

    Se coloc los aforadores, al principio y al final de los surcos, asegurandolosde tal manera que el agua que pase por ellos no se disperse

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    Al momento de entrar el agua al surco seleccionado, se registra la hora.Adems, se debe dejar escurrir el agua en los surcos vecinos con el propsitode uniformar el perfil de humedecimiento. Tambin, es necesario tratar demantener constante el caudal de entrada, razn por la cual es aconsejablederivar el agua mediante sifones o tubos rectos, manteniendo constante lacarga o altura de agua en el canal de aduccin. los tiempos los tomamoscada 5 minutos y terminamos, cuando el agua lleg al final del surco.

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    Y finalmente se tomo los tiempos cuando el agua desaparecia o seinfiltraba, terminando as con nuestra prctica de infiltracin.

    3.5. Metodologa para el clculo del balance de volmenes(mtodo de los 2 puntos)

    Se presenta la metodologa de los dos puntos, la cual fue desarrollada porEliot y Walker (1982). Es una metodologa simple que consiste en anotar eltiempo en que el agua llega a la mitad y al final del surco y medir el reade conduccin de esos tiempos.

    Primero se debe seleccionar tres surcos contiguos de largo L (30m) en elterreno previamente seleccionado, cuidando que no haya materialesextraos que obstaculicen el normal escurrimiento del agua.

    Excavar en el extremo superior del surco cavidades donde colocar unbalde para medir volumtricamente el caudal de entrada al surco, o bienaforar utilizando algunos de los mtodos ya descritos anteriormente.

    Medir la seccin del surco al inicio del surco y a la distancia L/2 y L/4, talcomo se indica en la Figura 7. De este modo, durante el riego, slo sernecesario medir la profundidad del agua para determinar la seccinconductora de agua.

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    Las ecuaciones a utilizar son la siguientes :

    Ia = A * TB

    En dnde :

    - Ia = infiltracin de agua en el surco, en m3/min/m de largo desurco.

    - A = constante de infiltracin acumulada- B = exponente de infiltracin acumulada- T = tiempo que debe permanecer el agua en el surco para

    que se infiltre un volumen Ia.

    Para obtenerA, se utiliza :

    En donde TL es el tiempo que demora el agua en recorrer la distancia L del surco.

    = VL / L - As, LEn dnde :

    - VL = volumen de agua aplicado al surco, cuando sta ha recorrido ladistancia L, en m3;

    - As= rea promedio conductora de agua, obtenida a partir de la semi-sumadel rea en la cabecera y rea medida a la distancia L/2, cuando el aguaha recorrido una distancia L, en m

    r = ln 0.5 / [ln((TL/2) / TL]

    En dnde :

    - TL/2 = tiemo de demora el agua en recorrer la distancia L/2, en minutos y- TL = tiempo que demora el agua en recorrer la distancia L

    B = [ln (/)] / {ln[TL/(TL/2)]} = (VL/2)/ (L/2)- As, L/2

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    En dnde :

    - VL/2 = volumen de agua aplicado al surco, cuando sta ha recorrido ladistancia L/2, en m3;

    - As = rea promedio conductora de agua, obtenida a partir de lasemi-suma del rea en la cabecera y rea medida a la distancia L/4,cuando el agua ha recorrido una distancia L/2 en m

    Nota : En surcos con pendientes mayores al 0.5%, slo es necesario medir la seccinconductora en la cabecera del surco y multiplicar por 0.8 para obtener As a L y Asa L/2.

    As,

    As a L/2 y As a L = 0,8 * rea en cabecera

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    IV. RESULTADOS Y DISCUSIN.4.1. Ecuaciones de infiltracin; mtodo tradicional

    Segn el mtodo tradicional los resultados son los siguientes:

    Tramo del surco 30 mPendiente promedia 1 %

    Caudal utilizado 0,50 l/sEspaciamiento 0.5 m

    4.1.1 Ecuacin de descarga del aforador

    Carga de agua (H) cm = 5.4cm

    Caudal de entrada l/s = 0.5 l/s

    4.1.2 Ecuacin caudal mximo no erosivo

    El caudal de entrega por surco depende de la pendiente y textura delsuelo, el mismo que se calcula con la siguiente relacin emprica:

    Donde Q mx = caudal mximo no erosivo

    C= 0,57 para suelos arenosos

    C= 0.63 para suelos francos

    C= 0,96 para suelos arenosos

    El caudal mximo no erosivo para nuestra prctica, presenta despus delanlisis fsico del suelo como textura franca por lo cual se ha escogido elcoeficiente igual a 0.63 que pertenece a los suelos francos.

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    4.1.3 Determinacin de la carga hidrulica del aforador

    El valor obtenido de la carga hidrulica del aforadores de 5.4 cm.

    Cuadro 1. Registro de datos de campo y procesamiento de la informacin obtenida

    Estac 1 Estac 2 Tporom

    Qe Qs Qi VI mm/ht=min t=min l s l s l sInicio - - 0.5 - - -

    0 0 - 0.5 - - -14.81 0.48 7.65 0.5 0.0072 0.493 118.315.5 0.69 8.10 0.5 0.013 0.487 116.88

    16.36 0.86 8.61 0.5 0.021 0.479 114.9617.42 1.06 9.24 0.5 0.025 0.475 11418.8 1.38 10.09 0.5 0.04 0.460 110.420.51 1.71 11.11 0.5 0.051 0.449 107.7623.95 3.44 13.70 0.5 0.085 0.415 99.631.19 7.24 19.22 0.5 0.13 0.370 88.847.26 16.07 31.67 0.5 0.18 0.320 76.8

    Fig.1 Curva de velocidad de infiltracin

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    VI= 226.17 t-0.313, mm/h; t=min

    Donde;

    A= 3.77

    B=-0,313

    4.1.4 Tiempo base

    Tb =-10B en horas

    Tb = -10 (-0,313)

    Tb= 3,13 horas

    Tb= -600b, en min

    Tb= -600(-0,31)= 186 min

    4.1.5 Velocidad de infiltracin bsica.

    De VI = atb se obtiene VIb = a (tb)b

    VIb = a (-600b) b mm/hr; t=min

    y = 226.17x-0.313

    R = 0.9967

    0

    20

    40

    60

    80

    100

    120

    140

    0.00 10.00 20.00 30.00 40.00

    Vi

    (mm/h)

    Tiempo (min)

    Velocidad de Infiltracin

    Velocidad de Infiltracin

    Power (Velocidad de

    Infiltracin)

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    VIb = 226, 17 (-600*-0,31)-0.313 mm/hr; t=min

    VIb = 226.17 (186)-0.31= 44.76 mm/h

    La VIB obtenido es de 44,76 mm/hr correspondiente a la

    clasificacin textural de un suelo Ao Go (est comprendido entre 25 a 60mm/hr) y la capacidad de infiltracin bsica se clasific como alta (entrelos valores de 28 a 53 mm/hr).

    4.1.6 Velocidad de infiltracin ajustada

    Dnde:

    P= permetro mojadoW= espaciamiento entre surcos

    VI= velocidad de infiltracin

    VIa= 0.48*44.76mm/h

    VIa= 21.48 mm/h

    4.1.7 Infiltracion acumulada

    Integrando la ecuacin de VI, se obtiene

    .

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    Para el tiempo de 4.24 min

    Icum = 5.49 (4.24)0.687

    Icum = 14.8 mm Este es el valor de infiltracin acumulada a la 4.24 min.

    Para el tiempo de 14.33min

    Icum = 5.49 (14.33)0.687

    Icum = 39.19 mm; t=min Este es el valor de infiltracin a las 14.33 min.

    4.1.8 Coeficiente de ajuste

    Icum (aj)= Icum* P/w

    P = permetro mojado del surco, m

    W = espaciamiento entres surcos, m

    Icum (aj) = 5.49 t 0,687x 0.24m/0.5m.

    Icum(aj) = 2.63t0.687, mm; t= min.

    Icum(aj)= 2.63(4.24)0.687, mm; t=min

    Icum (aj)= 7.1 mm, t=min

    4.2. Ecuaciones de infiltracin mtodo de los 2 puntosLargo del surco = 30 m

    Pendiente = 1 %

    Caudal utilizado = 0,50 l/s

    Caudal de entrada al surco = 0.03 m3/min

    Area de la seccin conductora en la cabecera = 0.0021 m

    Tiempo que demora el agua en llegar a L/2 = 4.24 min

    Tiempo que demora el agua en llegar a L = 14.33 min

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    Las ecuaciones a utilizar son las siguientes:

    4.2.1. Ia =A*TBIa=Infiltracin acumulada

    A=Constante de infiltracin acumulada

    B=Exponente de infiltracin acumulada

    T=Tiempo que debe permanecer el agua en el surco.

    4.2.2. = VL/L-As=0.43m3/30 m-0.00168 m2

    =0.014 m2

    Dnde:

    VL=Volumen de agua aplicada en el surco cuando a recorrido la distancia L

    L=Longitud total del surco

    As=rea promedia conductora de agua

    4.2.3. Clculo de rr=Ln0.5/Ln(TL/2)/TL

    r=Ln 0.5/Ln (4.24 min)/(14.33 min)

    r= 0.57

    Dnde:

    TL=Tiempo de demora del agua en recorrer la distancia L

    TL/2=Tiempo que demora en recorres la mitad del surco

    4.2.4. Clculo de VL/2VL/2 = 0,03m3/min*4,24= 0.1272

    4.2.5. Calculo de :

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    = (VL/2)/(L/2)-As

    =0.1272 m3/15 m-0.00168 m2

    = 0.0086 m2

    4.2.6. Calculo de BB= (Ln (/))/ (Ln(TL/TL/2))

    B=0.49/1.22

    B=0.40

    4.2.7. Calculo de AA=*(B+1)*(r+1)/ (B+r-r*B+1)(TL)B

    A= 0.014 m2*(0.40+1)*(0.57+1)/(0.40+0.57-0.57*0.40+1)(14.33)0.40

    A=0.0033292/5.052

    A= 0.006089m3/m minB

    4.2.8. Infiltracin AcumuladaIa = A*TB m3/min/m, para el tiempo de 4.24min

    Ia= 0.006089*T0.40

    Ia= 0.006089*4.240.40

    Ia= 0.0108 m3/m

    Ia = A*TB m3/min/m, para el tiempo de 14.33min

    Ia=0.006089*14.330.40

    Ia=0.018 m3/m

    Para un tiempo de 53 min se ha infiltrado 0.0298 m3 en un metro delongitud.

    Ia = A*TB m3/min/m, para el tiempo de 53 min

    Ia=0.006089*530.40

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    Ia=0.0298 m3/m

    Para convertir dicho volumen a la altura de agua se debe conocer elespaciamiento promedio entre los surcos: W= 0.5m

    4.2.9. Ia= Hr+EHr= altura de agua infiltrada o altura de agua a reponer

    E= espaciamiento entre surcos

    4.2.10. Hr= Ia/EHr= 0.0298m3/m/0.5m2

    Hr= 0.0596m= 59.6mm de altura infiltrada

    Fig.2 Representacin grfica de la infiltracin acumulada del agua en el suelo

    4.3. Mtodo del AvanceEste mtodo es muy simple y la calidad de los resultados obtenidos sonadecuados.

    Al entregar un flujo constante de agua a un surco, parte del agua queavanza por el surco se infiltra y la otra queda en la superficie del surco.

    La velocidad de infiltracin puede ser evaluada si se conocen, en cualquiermomento, el volumen de agua aplicada y el volumen almecenado en lasuperficie del surco.

    Vlumen(m3/m/min)

    Tiempo min

    Infiltracin Acumulada

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    Con los datos obtenidos en el surco;

    Cuadro 3. Registro tiempo de infiltracin y procesamiento de la informacin

    Estacin(m)

    Tpo parcialmin

    TpoAcum

    min

    Tpo recesin

    min

    TpoAcum

    min0 0 0 0 05 0,32 0,32 0,97 0,97

    10 1,25 1,57 1,83 2,815 2,67 4,24 2,95 5,7520 3,23 7,47 4,9 10,6525 3,67 11,14 6,62 17,2730 3,19 14,33 17,27

    Tpo deavance 15 min

    Tpo derecesin 18 min

    Parmetro

    tiempo(min)X Dista.

    recorrida0,32 51,46 103,86 15

    9 2012,39 25

    15,5 30

    Cuadro 4. Infiltracin bsica segn el tipo de suelo

    TIPO DE SUELO Ib, mm/hArenoso grueso 25 a 60

    Arenoso fino 18 a 25

    Franco arenoso 14 a 18

    Franco limoso 10 a 14

    Franco arcilloso 7 a 10

    Arcillo limoso 4 a 7

    Arcillo compacto 2 a 4

    La VIb = 43,9 mm/hr de acuerdo al cuadro 1 corresponde a un tipo desuelo arenoso grueso importante en el manejo del sistema de riego, parala seleccin de aspersores, micro aspersores, goteros y otros elementos deriego presurizado.

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    Cuadro 4. Clasificacin de la infiltracin bsica

    CLASIFICACIN Ib, mm/hMuy baja < 2.5

    Baja 2.5 a 15

    Media 15 a 28

    Alta 28 a 53

    Muy alta >53

    Segn el cuadro 4. La Vib obtenida pertenece a una clasificacininfiltracin bsica alta. VIb = 43,9 mm/hr

    Breve discusin de la importancia de la velocidad de infiltracin en elsuelo:

    Dadas las caractersticas del riego por surcos, slo una parte del terrenoest en contacto con el agua; as, la infiltracin se produce a travs del permetrohmedo del surco. Por tanto, la infiltracin total de agua en el suelo depende tantodel permetro hmedo, como de las caractersticas hidrulicas del surco.

    Otros aspectos importantes a considerar son el contenido de humedaddel suelo, que hace variar la velocidad de infiltracin y el nmero de riegos dadosen el surco. Esto ltimo, porque la rugosidad, forma del surco y otras caractersticashidrulicas cambian conforme aumentan los riegos dados.

    La forma de medir infiltracin en surcos, de entrada-salida. Consiste,bsicamente, en determinar las diferencias entre el caudal de entrada y salida enun surco, y su variacin en el tiempo.

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    V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.5.1. Conclusiones:

    A travs del mtodo tradicional constatamos que; la carga de agua fuede 5.4cm, mientras que el caudal de entrada fue de 0.5 l/s. y se trabaj

    con un caudal de entrada al surco de, 0.03 m3/min, dndonos comoresultado los valor correspondientes en la metodologa tratadaanteriormente

    El tipo de suelo que se obtubo de acuerdo a los calculos es franco- arenoso. El volumen de agua infiltrado por metro de largo de surco al tiempo T, dio

    como resultado: Ia= 0.0073 m m / minB * T 0.47 minB. Entonces, cuando elagua ha estado en promedio en un punto del surco, para un tiempo de 70minutos, se ha infiltrado 0.0516 m3 en un metro de largo.

    La calibracin del vertedero de garganta se obtuvo el valor de: La VI (Velocidad de Infiltracin), dio como resultado VI= 44.37 mm/hora de

    acuerdo al anexo 3, la VIb es alta.5.2. Recomendaciones:

    Los valores a tomarse en el campo deben ser lo ms precisos posibles parano obtener resultados errneos o alterados, posteriormente en los trabajosde gabinete.

    Una vez obtenido los datos en el campo, tratar de ordenar cada uno deestos datos para poder procesarlos en los programas que se nos impartien clases

    Tomar en cuenta que para obtener datos ms reales se debe realizar laprctica, al menos unas tres veces repitiendo la misma metodologa yteniendo en cuenta no alterar los registros.

    Se debe disponer de todos los materiales necesarios para realizar laprctica y no exista ninguna dificultad en el proceso de su realizacin.

    Tomar en cuenta que, la VIb es importante en el manejo del sistema deriego, para la seleccin de aspersores, microaspersores, goteros y otroselementos de riego presurizado, por lo tanto realizar los clculos conmucho cuidado capaz de no alterarlos.

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    VI. BIBLIOGRAFIA. DIAZ FRANCISCO, FUENZALIDA ENRIQUE. 1974. Comparacin entre mtodos

    para determinar velocidad de infiltracion. Chilln, Chile. Universidad deConcepcin, Escuela de Agronoma. 122 p. (tesis mimeografiada).

    GRASSI, CARLOS. 1972. Mtodos de riego. Mrida, Venezuela, CIDIAT. 270p. HOLZAPFEL H., EDUARDO y VALENZUELA A., ALEJANDRO. 197 . Caractersticas

    hidrulicas en surcos de regado. Chilln, Chile, Universidad de Concepcin,Boletn tcnico N 17, 47p.

    HAGAN and OTHER. 1967. Irrigation of agricultural lands. American Society ofAgronomy. Madison. Wisconsin.USA. 1180 p.

    ISRAELSEN, ORSON Y HANSEN, V.E. 1965. Principios y aplicaciones del riego.

    TOSSO T., JUAN y TONDREAU, A., JORGE. 1975. Velocidad de infiltracin paradiseo de mtodos de riego. Santiago, Chile, Ministerio de Agricultura,Servicio Agrcola y Ganadero. 44 p. (Boletn Tcnico).

    GRASSI, CARLOS. 1972. Caractersticas de infiltracin del riego por surco enun suelo de textura pesada. Mrida, Venezuela, CIDIAT. 165p. (Tesisdoctoral).

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    VII. ANEXOS.Anexo 1: tabla de valores comparativo con los de la prctica

    Anexo 2: cuadro comparativo de la infiltracin bsica, segn el tipo de suelo.

    TIPO DE SUELO Ib, mm/h

    Arenoso grueso 25 a 60Arenoso fino 18 a 25

    Franco arenoso 14 a 18

    Franco limoso 10 a 14

    Franco arcilloso 7 a 10

    Arcillo limoso 4 a 7

    Arcillo compacto 2 a 4

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    Anexo 3: cuadro comparativo de la clasificacin de la infiltracin bsica.

    CLASIFICACIN Ib, mm/hMuy baja < 2.5

    Baja 2.5 a 15

    Media 15 a 28

    Alta 28 a 53

    Muy alta >53

    Anexo 4: El tipo de suelo se determin a travs del programa spaw

    Ao 32 %

    Ac 24.4 %

    Lo 43.6 %

    MO 1.4 %

    Da 1.47 g/cc

    CC 24 %

    PM 13.02 %

    Grafico 3. Caractersticas del suelo atreves del programa Spaw