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Evaluar la infiltracin de tres tipos de sueloscon el infiltro metro y generar la

curva de infiltracin aplicando Matlab

Hyo24/09/2015

ABASTECIMIENTOS DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

ALUMNO: FLORES FLORES EBER ROLY

CODIGO: 2010100283 B

DOCENTE: Ing. Abel Muiz Paucarmayta

UNIVERSIDAD NACIONAL

DEL CENTRO DEL PERU

FACULTAD DE

INGENIERIA CIVIL

Ao de la Diversificacin

Productiva y del Fortalecimiento

de la Educacin


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AFORO DE CORRIENTE SUPERFICIAL

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Tabla de contenido

I. INTRODUCCION ................................................................................................................. 3

II. OBJETIVO ESPECIFICO ...................................................................................................... 3

III. MARCO TEORICO............................................................................................................... 3

IV. METODOLOGIA .................................................................................................................. 8

V. CLCULO Y PRESENTACION DE RESULTADOS ................................................................. 8

VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES...................................... Error! Marcador no definido.

VII. ANEXOS ............................................................................................................................ 8

VIII.BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................. 13

RESUMEN

La velocidad de infiltracin determina la cantidad de agua de escurrimiento superficial y con ello el peligro

de erosin hdrica. En casi todos los mtodos de riego la velocidad de entrada de agua al suelo determina

los tiempos de riego y los diseos de los sistemas en cuanto al tamao de las unidades superficiales y los

caudales a utilizar.

Adems, el proceso de infiltracin es de gran importancia prctica dado que su velocidad determina

generalmente la cantidad de agua de escurrimiento, pudiendo detectarse as el peligro de erosin durante

inundaciones a lluvias muy intensas.

En este marco, el presente documento tiene como finalidad determinar la velocidad de infiltracin del agua

en suelo, en trminos del diseo hidrolgico de las obras de conservacin y aprovechamiento de aguas y

suelos, en particular, de las zanjas de infiltracin.

SUMARY

The infiltration rate determines the quantity of superficial runoff water and with it the danger of

hydric erosion. In almost all the methods of irrigation the velocity of entrance of water to the ground

determines times of irrigation and the designings of the systems as to the size of the superficial

units and the flows to use.

Furthermore, the process of infiltration is of vital importance practice granted that your velocity

determines generally the quantity of runoff water, being able to detect to very intense rains the

danger of erosion during floodings that way.

In this frame, the present the document has like purpose to determine the infiltration rate of the

water in ground, in terms of the hydrological design of the works of conservation and water rights

and grounds, in particular, of the ditches of infiltration.


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I. INTRODUCCION

La infiltracin el agua posee un rol fundamental en los procesos de escorrenta como respuesta a unaprecipitacin dada en una cuenca, dependiendo de su magnitud lluvias de iguales intensidades,

pueden producir caudales diferentes. As tambin lo es, el estudio de la recarga de acuferos. Lainfiltracin depende de muchos factores, por lo que su estimacin confiable es bastante difcil y esimposible obtener una relacin nica entre todos los parmetros que la condicionan.

En este sentido, el proceso de infiltracin de agua en el suelo ha sido intensamente estudiado debidoa su importancia en el manejo del agua en la agricultura, la conservacin del recurso suelo y otrasactividades silbo agropecuarias.

II. OBJETIVO ESPECIFICO

Determinar y graficar la curva de infiltracin de tres diferentes tipos de suelos

Realizar la comparacin de los valores de infiltracin de los tres diferentes tipos de suelos

Generar la grafica de la curva de Infiltracin mediante el programa Matlab.

Determinar la infiltracin de los tres suelos de forma prctica mediante un infiltro metro.

III. MARCO TEORICO

GeneralidadesLa diferencia entre el volumen de agua que llueve en una cuenca y el que escurre por su salida estn

constituidas por la intercepcin en el follaje de las plantas y en los techos de las construcciones, la

retencin en depresiones o charcos (que posteriormente se evapora o se infiltra), la evaporacin y la

infiltracin.

La infiltracin juega un papel de primer orden en la relacin lluvia - escurrimiento y por lo tanto en los

problemas de diseo y prediccin asociados a la dimensin y operacin de las obras hidrulicas.

En general, el volumen de infiltracin es varias veces mayor que el de escurrimiento durante una

tormenta dada, especialmente en cuencas con un grado de urbanizacin relativamente bajo.

Infiltracin

Se define como la cantidad de agua en movimiento que atraviesa verticalmente la superficie del suelo

producto de la accin de las fuerzas gravitacionales y capilares, sta cantidad de agua quedar retenida

en el suelo o alcanzar el nivel fretico del acufero, incrementando el volumen de ste.

Entre los factores ms importantes que afectan la velocidad o tasa de infiltracin son:


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o Caractersticas fsicas de la textura del sueloo Carga hidrulica o lmina sobre la superficie del sueloo Contenido de materia orgnica y carbonatos en el sueloo Contenido de humedad del suelo (inicial y a saturacin)o Grado de uniformidad en el perfil del sueloo

Accin microbiana en el sueloo Temperatura del suelo y del aguao Cobertura vegetalo Uso del sueloo Cantidad de aire atrapado en el sueloo Lavado del material finoo Compactacin

4.3. Descripcin del proceso de infiltracin

Si consideramos un rea de suelo suficientemente pequea, de modo que sus caractersticas (tipo de suelo,

cobertura vegetal, etc.), as como la intensidad de la lluvia en el espacio puedan considerarse uniformes.

Adems supongamos que al inicio de la lluvia, el suelo est lo suficientemente seco para que la cantidad de

agua que puede absorber en la unidad de tiempo (es decir su capacidad de infiltracin) sea mayor que la

intensidad de la lluvia en esos primeros instantes de iniciada la lluvia. Bajo dicha condiciones, se infiltrara todo

lo que llueve, es decir:

Si i < fp, entonces f = i

Donde

f : Infiltracin en lmina por unidad de tiempo (mm/h)

fp : Capacidad de infiltracin en lmina por unidad de tiempo (mm/h)

i : Intensidad de la lluvia (mm/h)

Al avanzar el tiempo y si la lluvia es suficientemente intensa el contenido de humedad del suelo aumentar

hasta que la superficie alcance la saturacin, en ese momento se empiezan a llenar las depresiones del terreno,

es decir se originan charcos y comienza a producirse flujo sobre la superficie.


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A este instante se le denomina tiempo de encharcamiento y se le denota como tp (ponding time)

Si despus del tiempo de encharcamiento la lluvia entra en un periodo de calma, es decir, su intensidad

disminuye hasta hacerse menor que la capacidad de infiltracin, el tirante de agua existente sobre la

superficie del suelo disminuye hasta desaparecer y el agua contenida en los charcos tambin se infiltra y en

menor grado se evapora.

Posteriormente la lluvia puede volver a intensificarse y alcanzar otro tiempo de encharcamiento repitindose

nuevamente el ciclo descrito.

El perfil de humedad en el suelo se puede dividir en 04 zonas:

- Zona de saturacin y transicin

- Zona de transmisin

- Zona de humedecimiento

- Frente de humedad o frente hmedo

La zona de saturacin es una regin somera donde el suelo est

totalmente saturado, por debajo de ella, se ubica la zona de transicin.

El espesor de ambas zonas no cambia con el tiempo.

Bajo estas reas se ubica la zona de transmisin de un espesor que se

incrementa con la duracin de la infiltracin y cuyo contenido de humedad

es ligeramente mayor que la capacidad de campo.

Por ltimo, se tiene la zona de humedecimiento en la cual se unen la zona

de transmisin y el frente hmedo, sta regin termina abruptamente con

una frontera entre el avance del agua y el contenido de humedad del

suelo.


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4.4 Mtodos para estimar la infiltracin

A. Mtodos en base a la relacin lluvia - escurrimiento directoCuando se tienen mediciones simultneas de lluvia y volumen de escurrimiento en una cuenca, las prdidas se pueden

calcular de acuerdo a la siguiente ecuacin:

Vp= Vl- Vd

Donde:

Vp: Volumen de prdidas

Vll: Volumen de lluvia

Ved: Volumen de escurrimiento directo

Si ambos miembros de la ecuacin anterior se dividen entre el rea de la cuenca se obtiene:

F = I - R

Donde:

F: Infiltracin o lmina de prdidas acumuladas

I: Altura de lluvia acumulada

R: Escurrimiento directo acumulado

Si a su vez la ecuacin anterior se deriva con respecto al tiempo, se tiene:

f = i - r

Donde

R: es la lmina de escurrimiento directo por unidad de tiempo. Para ello se usan comnmente dos tipos de criterios en

cuencas aforadas:

- Capacidad de infiltracin media

- Coeficiente de escurrimiento

B. Mtodo de Horton (1940)

Horton supuso que el cambio en la capacidad de infiltracin puede ser considerada proporcional a la diferencia entre la

capacidad de infiltracin actual y la capacidad de infiltracin final, introduciendo un factor de proporcionalidad k.


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C.Mtodo del cilindro infiltr metro

Este mtodo se utiliza para determinar la velocidad de infiltracin en suelos en los que se establecern mtodos de

riego, tales como acequias en contorno, bordes, tazas, aspersin y goteo.

Segn Gurovich, los materiales necesarios para la ejecucin adecuada de ste, son:

a. Cilindro metlico de acero, y un dimetro no inferior a 30 cm y de 0,5

cm de grosor.

b. Martillo (pesado para labores de penetracin en el suelo)

c. Estanque de agua de 10 a 15 litros.

d. Agua de igual calidad.

e. Regla milimtrica.

f. Protector de erosin (plstico, madera en el fondo del cilindro)

g. Cronmetro o reloj.


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El registro de las mediciones, se realiza en base a una tabla con distintas alturas de agua en el cilindro, a intervalos

peridicos, de modo de registrar intervalos a los 5, 10, 20, 30, 45, 60 90... (Tabla N 1); de igual forma su

representacin grfica puede apreciarse en el grfico N

1.

IV. METODOLOGIA

Para la ejecucin de este anlisis ser necesario completar los siguientes pasos:

PASO 1: Se procede a cortar una botella, para obtener un cilindro.

PASO 2: Se introduce el cilindro hasta una profundidad aproximada de 10 a 15 cm.

PASO 3: En el cilindro se coloca una regla, para medir la capacidad de infiltracin.

PASO 4: Con la ayuda de un balde se vaca un volumen cualquiera de agua Tomamos

nota de la altura del lquido en un intervalo de 5 a 10 segundos

PASO 5: Teniendo los datos de tiempo y altura del agua comenzamos a procesar en l

una hoja Excel para luego con los datos de infiltracin vs tiempo empezar a realizar los

grficos respectivos de infiltracin.

V. CLCULO Y PRESENTACION DE RESULTADOS

Una vez realizado el infiltro metro realizamos la media del tiempos y

la altura de agua en cada momento.

Este procedimiento se lleva a cabo para cada una de las 3 muestras

de suelo:

Suelo tipo 1: un suelo granular fcil de encontrar


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Suelo tipo 2: un suelo muy arcilloso

Suelo tipo 3: un suelo arenoso y compacto

DATOS OBTENIDOS:

SUELO TIPO 1:

SUELO TIPO 2


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SUELO TIPO 3

PROCESAMIENTO DE LOS DATOS EN EXCEL:

1. SUELO TIPO 1

GRAFICAMOS EN MATLAB: ( Tiempo vs infiltracin)


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2. SUELO TIPO 2


3. SUELO TIPO 3


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VI. 9. Conclusiones y recomendaciones.

La capacidad de infiltracion a variado considerablemente dependiendo del tipo de suelo

en el cual se realizo el ensayo

Es preferible encontrar un suel desprovisto de vegetacion, pues ello influye

considerablemente en la capacidad de infiltracion del suelo

Los datos ingresado al programa tienen que ser los ms precisos posibles y ser elegido con criterio

para poder tener una respuesta efectiva.

VII. ANEXOS

Fig. 1:vertiendo el agua en el cilindro


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VIII. BIBLIOGRAFIA

1. TE CV. HIDROLOGIA APLICADA. TERCERA ed. TE CV, editor. BOGOTA, COLOMBIA: MC

GRAW HILL; 1994.2. MIJARES A. FUNDAMENTOS DE HIDROLOGIA DE SUPERFICIE. CUARTA ed. MEXICO:

LIMUSA; 2001.

3. Agricultura GDADd. Caracterizacion de la infiltracion. Primera Edicion ed. ARAGON, ESPAA;2002.

Fig. 2: colocando la regla para poder medir

en el cilindro

Fig. 3:colocando el cilindro en el suelo uno

10 a 15 cm

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