ALUMNA:

CASTREJON RAMIREZ ANA C.

SABOYA GUERRERO, ROBERT

ADRIANZER BALCAZAR, ERINSON

DOCENTE:

ING. ARBULÚ RAMOS, JOSÉ

FECHA DE PRESENTACION:

15/09/2014

2014-IIINFILTRACION

Facultad de Ingeniería, Arquitectura y

Urbanismo

Escuela Profesional de Ingeniería Civil

DEDICATORIA

A Dios por darme el existir y a nuestros padres por la ayuda económica, moral,

espiritual, el cariño que nos brindan y sobre todo darnos la fuerza necesaria e

inspirarme para forjarnos una profesión.

A nuestro docente ING. ARBULÚ RAMOS JOSE DEL CARMEN por

trasmitirnos sus conocimientos, en la práctica de su profesión y sobre todo

mostrarse como un amigo.

“La comprensión y la paciencia es la voz de nuestras experiencias”

“Los amigos son ángeles que nos llevan en sus brazos cuando nuestras alas

tienen problemas para recordar cómo volar”

AGRADECIMIENTO

Expreso especial agradecimiento

A nuestra escuela de Ingeniería Civil de la Universidad Señor de Sipán, por la

formación profesional brindada y su excelente plana docente, de la cual estamos

orgullosos de estar perteneciendo a esta institución.

Un especial agradecimiento a nuestro docente ING. ARBULÚ RAMOS, JOSE

DEL CARMEN. por su tiempo y consejos, brindados en clase.

A nuestra familia por el apoyo, paciencia y comprensión brindada en cada uno de los

trabajos encargados.

INDICE

DEDICATORIA

AGRADECIMIENTO

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

EXPLORACIÓN, MUESTREO

TITULO I: CONTENIDO DE HUMEDAD

CAPÍTULO I

1.1. DESCRIPCIÓN...........................................................................................7

1.2. UBICACIÓN……………………………………………………………………….9

1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN……………………………………..…10

1.3.1. OBJETIVO GENERAL…………………………………………………..……10

1.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………………………10

CAPÍTULO II

2.1. METODOS DE EXPLORACION……………………………………………..12

2.2. MUESTREO.............................................................................................12

2.3. TIPOS DE MUESTRAS……....................................................................13

CAPÍTULO III

3.1. DESARROLLO DE LA PRACTICA DE CAMPO……………..……………..16

3.2. MATERIALES A EMPLEARSE………………………………………………..16

3.3. EXCAVACION DE LA CALICATA…………………………………………….18

TITULO II: CONTENIDO DE HUMEDAD

INTRODUCCION

2.1.- DESCRIPCION: CONTENIDO DE HUMEDAD…………………………….24

2.2. RETENCION DE AGUA EN EL SUELO………………………………….…..25

2.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN……………………………………..…28

2.3.1. OBJETIVO GENERAL…………………………………………………..……28

2.3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………………………………28

2.4. PROCEDIEMIENTO………………………………………..…………..………28

2. 5. DATOS…………..…………………………………………………..…………..29

2. 6.CALCULOS……………………………………………………………………...31

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

ANEXOS

INTRODUCCION

La infiltración ocurre cuando aguas procedentes de las precipitaciones o de

almacenes superficiales (deshielo, ríos, lagos), inicia un movimiento

descendente adentrándose en el subsuelo, pudiendo alcanzar diferentes

profundidades en función de las condiciones.

En términos generales el valor de la infiltración no es constante, sino que,

en los primeros momentos de las precipitaciones suele ser más alto, y

disminuye con rapidez hasta alcanzar un valor constante más bajo que el

inicial. Este descenso está motivado por diferentes factores:

la progresiva saturación de los poros.

la compactación, sobre todo en el caso de que el suelo esté

desprovisto de vegetación.

cierre o disminución de tamaño de las grietas de los suelos, cuando

estos están formados por arcillas que aumentan de tamaño al

hidratarse.

Es por ello que la infiltración juega un papel de primer orden en la relación

lluvia-escurrimiento y, por lo tanto, en los problemas de diseño y predicción

asociados a la dimensión y operación de obras hidráulicas.

En general, el volumen de infiltración es varias veces mayor que el de

escurrimiento durante una tormenta dada, especialmente en cuencas con

un grado de urbanización relativamente bajo.

Sin embargo, la infiltración recibe poca atención por parte de los ingenieros

proyectistas, quizá por la falta de herramientas adecuadas para su

tratamiento. Por ello, se hará una relación de los métodos existentes para el

cálculo de la infiltración más completa que lo usual.

OBJETIVO

1. OBJETIVO GENERAL

Comprender la teoría sobre infiltración y analizar en el ciclo

hidrológico lo importante que es en la relación entre la

precipitación y el escurrimiento.

2. OBJETIVOS ESPECIFICO

Definir cada uno de los factores que la afectan, los métodos

que se usan para medirla y el cálculo

Comprender el proceso de infiltración del agua a través del

suelo

Ejercitar métodos de campo para determinar la capacidad

de infiltración.

Saber cómo desarrollar los ejercicios de infiltración.

INFILTRACION

I. DESARROLLO DEL TEMA

Definición:Es el proceso por el cual el agua penetra en el suelo, a través de la superficie

de la tierra, y queda retenida por ella.La infiltración ocurre cuando aguas procedentes de las precipitaciones o de

almacenes superficiales Infiltración (deshielo, ríos, lagos), Escorrentía

Superficial Escorrentía inicia un movimiento Zona no saturada Hipodérmica

Manantial descendente adentrándose Recarga Escorrentía superficial

epidérmica en el subsuelo, pudiendo Percolación alcanzar diferentes

Escorrentía Subterránea profundidades en función Zona saturada Suelo

edáfico de las condiciones.

En términos generales el valor de la infiltración no es constante, sino que, en los primeros momentos de las precipitaciones suele ser más alto, y disminuye con rapidez hasta alcanzar un valor constante más bajo que el inicial. Este descenso está motivado por diferentes factores:

la progresiva saturación de los poros.

la compactación, sobre todo en el caso de que el suelo esté desprovisto de

vegetación.

cierre o disminución de tamaño de las grietas de los suelos, cuando estos

están formados por arcillas que aumentan de tamaño al hidratarse.

La cantidad de agua que puede infiltrarse en un terreno, y la velocidad a la que puede hacerlo dependen de una serie de factores:

A. La duración y la intensidad de las precipitaciones.

Las precipitaciones suaves, aunque sean prolongadas en el tiempo, favorecen la infiltración, sobre todo si no superan la capacidad de infiltración de un suelo.

Las precipitaciones muy intensas o torrenciales la dificultan. Estas precipitaciones violentas superan con frecuencia la capacidad de infiltración de los suelos, por lo que el agua no infiltrada tenderá a movilizarse superficialmente, pasando a formar parte de la escorrentía superficial.

El agua, para infiltrarse, debe desplazar el aire que esté ocupando los poros y grietas; si las precipitaciones son muy intensas se forma una zona saturada superficial que dificulta inicialmente la salida de ese aire y por lo tanto la entrada de agua.

Cuando las precipitaciones superan la capacidad de infiltración de los suelos estos se encharcan

B. La humedad previa que posea el suelo: la infiltración es más intensa en los suelos secos, y será menor en el caso de suelos que ya estén humedecidos por precipitaciones anteriores.

C. La pendiente del terreno: a mayor pendiente menor volumen de aguas infiltradas.

Cuando el relieve es abrupto la pendiente aumenta la velocidad, y las aguas tienden a descender superficialmente hacia las zonas bajas.

En los relieves suaves, las aguas de precipitación se remansan y permanecen más tiempo en contacto con los poros y fisuras de los materiales superficiales, lo que favorece la infiltración.

Pendiente del Terreno

D. La vegetación, que siempre favorece la infiltración, aunque en mayor o menor medida en función de la abundancia o el tipo de plantas:

La cubierta vegetal protege al suelo de la compactación que provoca el

impacto directo de las gotas de lluvia, al detener y/o amortiguar la velocidad

con la que caen (interceptación). Se reduce entonces la violencia de las

precipitaciones, se frena su recorrido superficial y el agua permanecerá más

tiempo en superficie aumentando las posibilidades de ser infiltrada.

La vegetación intercepta las precipitaciones

II. PROCESO DE INFILTRACION

El proceso de infiltración puede continuar sólo si hay espacio disponible para

el agua adicional en la superficie del suelo. El volumen disponible para el agua

adicional depende de la porosidad del suelo y de la tasa a la cual el agua

antes infiltrada puede alejarse de la superficie a través del suelo. La tasa

máxima a la que el agua puede entrar en un suelo se conoce como capacidad

de infiltración. Si la llegada del agua a la superficie del suelo es menor que la

capacidad de infiltración, toda el agua se infiltrará. Si la intensidad de

precipitación en la superficie del suelo ocurre a una tasa que excede la

capacidad de infiltración, el agua comienza a estancarse y se produce la

escorrentía sobre la superficie de la tierra, una vez que la cuenca de

almacenamiento está llena. Esta escorrentía se conoce como flujo terrestre

hortoniano. El sistema hidrológico completo de una línea divisoria de aguas se

analiza a veces usando modelos de transporte hidrológicos, modelos

matemáticos que consideran la infiltración, la escorrentía y el flujo de canal

para predecir las tasas de flujo del río y la calidad del agua de la corriente.

La infiltración se define como el proceso por el cual el agua penetra por la

superficie del suelo y llega hasta sus capas inferiores. (figura N° 1).

Muchos factores del suelo afectan el control de la infiltración, así como

también gobiernan el movimiento del agua dentro del mismo y su distribución

durante y después de la infiltración. (Vélez et al, 2002).

Figura N°1. Perfil de humedad en el proceso de infiltración.

Para explicar el proceso se considera un área pequeña de suelo, de modo que

sus características e intensidad de lluvia sean uniformes.

 

Suponiendo que al inicio de la tormenta el suelo se encuentra en estado seco,

entonces se infiltrará el total de la intensidad de lluvia, es decir:

Dónde:

f = infiltración, expresada como lámina por unidad de tiempo (mm/h).

fp = capacidad de infiltración (mm/h)

i = intensidad de la lluvia

Al avanzar la lluvia, el suelo llega a saturarse hasta su superficie produciendo

charcos y escurrimiento superficial.

Después del tiempo de encharcamiento, el contenido de humedad en el suelo

aumenta y la capacidad de infiltración disminuye con el tiempo. bajo estas

condiciones, la infiltración se hace independiente de la variación en el tiempo

de la intensidad de la lluvia en tanto que ésta sea mayor que la capacidad de

transmisión del suelo, de manera que:

Donde fp decrece con el tiempo.

Si después del tiempo de encharcamiento la tormenta entra en un periodo de

calma, es decir, su intensidad disminuye hasta hacerse menor que la capacidad

de infiltración, el tirante de agua existente sobre la superficie del suelo, de haberlo,

disminuye hasta desaparecer y el agua contenida en los charcos también se

infiltra, y en menor grado se evapora.

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

encharcamiento repitiéndose todo el ciclo descrito

Si i < fp , f = i

Si i > fp , t > tp, f = fp

III. FACTORES QUE AFECTAN LA CAPACIDAD DE

INFILTRACIÓN

1. CAPACIDAD DE INFILTRACION.

En hidrología, se denomina capacidad de infiltración a la velocidad

máxima con que el agua penetra en el suelo. La capacidad de

infiltración depende de muchos factores; un suelo desagregado y

permeable tendrá una capacidad de infiltración mayor que un suelo

arcilloso y compacto.

Si una gran

parte de los

poros del suelo

ya se

encuentran

saturados, la

capacidad de

infiltración será

menor que si la

humedad del

suelo es

relativamente baja. En la figura anexa se puede ver la curva de la

capacidad de infiltración, variable en el tiempo, sobrepuesta a un

pluviograma horario, gráficamente se muestra el escurrimiento

superficial, también variable en el tiempo. El índice de infiltración o

capacidad media de infiltración es utilizado para calcular el

escurrimiento en grandes áreas, donde sería difícil aplicar la curva

de capacidad de infiltración. Este es equivalente a la velocidad media

de infiltración.

Tipo de suelo: Entre mayor sea la porosidad, el tamaño de las

partículas y el estado de fisuramiento del suelo, mayor será la

capacidad de infiltración

Grado de humedad del suelo: La infiltración varía en

proporción inversa a la humedad del suelo, es decir, un suelo

húmedo presenta menor capacidad de infiltración que un suelo seco.

Presencia de substancias coloidales: Casi todos los suelos

contienen coloides. La hidratación de los coloides aumenta su

tamaño y reduce el espacio para la infiltración del agua.

Acción de la precipitación sobre el suelo: El agua de lluvia al

chocar con el suelo facilita la compactación de su superficie

disminuyendo la capacidad de infiltración; por otra parte, el agua

transporta materiales finos que tienden a disminuir la porosidad de la

superficie del suelo, humedece la superficie, saturando los horizontes

más próximos a la misma, lo que aumenta la resistencia a la

penetración del agua y actúa sobre las partículas de substancias

coloidales que, como se dijo, reducen la dimensión de los espacios

intergranulares. La intensidad de esta acción varía con la

granulometría de los suelos, y la presencia de vegetación la atenúa o

elimina. 

Cubierta vegetal: Con una cubierta vegetal natural aumenta la

capacidad de infiltración y en caso de terreno cultivado, depende del

tratamiento que se le dé al suelo. La cubierta vegetal densa favorece

la infiltración y dificulta el escurrimiento superficial del agua. Una vez

que la lluvia cesa, la humedad del suelo es retirada a través de las

raíces, aumentando la capacidad de infiltración para próximas

precipitaciones

Acción del hombre y de los animales: El suelo virgen tiene una

estructura favorable para la infiltración, alto contenido de materia

orgánica y mayor tamaño de los poros. Si el uso de la tierra tiene

buen manejo y se aproxima a las condiciones citadas, se favorecerá

el proceso de la infiltración, en caso contrario, cuando la tierra está

sometida a un uso intensivo por animales o sujeto al paso constante

de vehículos, la superficie se compacta y se vuelve impermeable. 

Temperatura:

1.- Las temperaturas bajas dificultan la infiltración.

2.- Las variaciones de la capacidad de infiltración pueden ser

clasificadas en dos categorías:

A. Variaciones en áreas geográficas debidas a las condiciones

físicas del suelo

B. Variaciones a través del tiempo en una superficie limitada: 

Variaciones anuales debidas a la acción de los animales,

deforestación, etcétera.

Variaciones anuales debidas a diferencias de grado de

humedad del suelo, estado de desarrollo de la vegetación,

temperatura, etcétera.

Variaciones a lo largo de la misma precipitación.

IV. METODOS EMPIRICOS

Cuando se tiene mediciones simultáneas de lluvia y volumen de

escurrimiento en una cuenca, las pérdidas se pueden calcular, de acuerdo

con su definición, como:

Dónde:

Vp = volumen de pérdidas.

Vll = volumen de lluvia.

Ved = volumen de escurrimiento directo

Dividiendo ambos miembros entre el área de la cuenca, se tiene:

Dónde:

F= infiltración o lámina de pérdidas acumulada.

/ = altura de lluvia acumulada.

R = escurrimiento directo acumulado.

Derivando con respecto al tiempo se tiene

Donde r es la lámina de escurrimiento directo por unidad de tiempo

A. Índice de infiltración media

Este criterio supone que la

capacidad de infiltración es

constante durante toda la

tormenta. A esta capacidad

de infiltración se le llama

índice de infiltración media Φ.

Cuando se tiene un registro

simultáneo de precipitación y

F = I -

f = i – r

Figura: Índice de infiltración media (ø)

escurrimiento de una tormenta, el índice de infiltración media se calcula de

la siguiente manera:

Del hidrograma de la avenida se separa el gasto base y se calcula el

volumen de escurrimiento directo.

Se calcula la altura de lluvia en exceso o efectiva hpe como el volumen de

escurrimiento directo dividido entre el área de la cuenca:

Se calcula el índice de infiltración media Φ trazando una línea horizontal en

el hietograma de la tormenta, de tal manera que la suma de las alturas de

precipitación que queden arriba de esa línea sea igual a hpe. El índice de

infiltración media Φ será entonces igual a la altura de precipitación

correspondiente a la línea horizontal dividida entre el intervalo de tiempo Δt

que dure cada barra del hietograma.

El volumen de infiltración real se aplica la ecuación:

B. Criterio del coeficiente de escurrimiento

Con este criterio se supone que las pérdidas son proporcionales a la

intensidad de la lluvia, esto es:

Donde la constante de proporcionalidad Ce, sin unidades, se denomina

coeficiente de escurrimiento.

Otra manera de escribir la ecuación es:

O bien:

C. Criterio del United States Soil Conservation Service (USSCS)

Según este criterio la relación entre el coeficiente de escurrimiento y la

altura de precipitación total de una tormenta está dada por:

Donde P es la altura total de precipitación de la tormenta.

El parámetro S se puede estimar si se conocen varias parejas de valores

{P, Ce); el valor de S puede tomarse como el que hace que la variancia del

error cometido al calcular Ce con la ecuación 4.6, con respecto al

coeficiente de escurrimiento real, sea mínima.

D. Criterio del índice de precipitación antecedente

Este criterio relaciona el índice de infiltración media Ø con las condiciones

de humedad del suelo y es útil para problemas de predicción de avenidas a

corto plazo. Las condiciones de humedad del suelo se representan

mediante el índice de precipitación antecedente IPA definido como:

Donde P es la precipitación total, K es una constante, cuyo valor puede

tomarse como de 0.85 para cálculos diarios.

IPAj+1 = K* IPAj + Pj

E. Método de los números de escurrimiento.

El método "de los números de escurrimiento“, relaciona la altura de lluvia

total P con la altura de lluvia efectiva Pe mediante las curvas mostradas en

la figura 4.2.

Estas curvas se pueden expresar algebraicamente mediante la ecuación.

N es el "número de escurrimiento“.

En la tabla 4.3 se muestran los valores de N para algunas condiciones.

El tipo de suelo se estima tomando como guía la tabla 4.4.

Tabla 4.3

Para tomar en cuenta las condiciones iníciales de humedad del suelo, se

hace una corrección al número de escurrimiento, según la altura de

precipitación acumulada cinco días antes de la fecha en cuestión, 115, de la

siguiente manera:

Tipo de suelo Textura del suelo

ABCD

Arenas con poco limo y arcilla; Suelos muy permeables.Arenas finas y limos.Arenas muy finas, limos, suelos con alto contenido de arcilla.Arcillas en grandes cantidades; suelos poco profundos con subhorizontes de roca sana; suelos muy impermeables.

Si 115 < 2.5 cm, hacer corrección A.

Si 2.5 < 115 < 5 cm, no hacer corrección.

Si 115 > 5 cm, hacer la corrección B.

N N con corrección A

N con corrección B

0102030405060708090

100

049

15223140516378

100

0223750607078859196

100

F. Método de Kostiakov:

Kostiakov propuso un modelo exponencial

ƒ = velocidad de infiltración

Tabla 4.4

Tabla 4.5.

a y b = coeficientes de ajuste

t = tiempo transcurrido

F= Lamina total infiltrada en el tiempo t desde el inicio de la infiltración.

Entonces:

Aplicando logaritmo en ambos miembros

En una ecuación recta

G. Método de Horton:

Horton supuso que el cambio en la capacidad de infiltración puede ser

considerada proporcional a la diferencia entre la capacidad de infiltración

inicial y final.

Donde:

ƒp : Capacidad de infiltración (mm/h)

k : Factor de proporcionalidad.

ƒc : Capacidad de infiltración final.

ƒo : Capacidad de infiltración final.

t : Tiempo transcurrido desde el inicio de la infiltración.

El volumen infiltrado (F) en mm correspondiente a cualquier tiempo, es igual a:

Al transformar la ecuación de Horton a una formula logarítmica se obtiene que:

V. Elementos de una teoría de infiltraciónSea un elemento de suelo como el que se muestra en la figura.

Según el principio de conservación de masa debe cumplirse que:

Donde q es el gasto de entrada por unidad de área, q + Δq es el gasto

de salida por unidad de área, θ es el contenido de humedad en el elemento

de suelo y t es el tiempo.

Haciendo Δt, Δz — O se obtiene la ecuación de continuidad:

Por una ecuación diferencial que depende de 2 variables (z, t), se necesita

otra ecuación para su solución, esta otra ecuación es la ley de Darcy.

Donde K es la conductividad hidráulica del medio o simplemente

conductividad y ø es el potencial total.

Donde ψ = p/y es el potencial capilar y Ώ el potencial de fuerzas externas

por unidad de peso del agua. Si se acepta una distribución hidrostática de

presiones en un intervalo Δz pequeño, se puede escribir:

Derivando la ecuación de Darcy con respecto a z, reemplazando ø y ψ se obtiene:

Sustituyendo en la ecuación de continuidad resulta:

Nótese que tanto ψ como K son funciones de Ø. En las figuras 4a y b se

muestra la forma típica de estas funciones.

La función

Que satisface la ecuación diferencial tiene una forma como la que se ilustra en la figura

De acuerdo con la definición de contenido de humedad Ө, que es el

volumen de agua por unidad de volumen total de suelo, el volumen de agua

infiltrada deberá ser igual al aumento en el contenido de humedad con

respecto al inicial, multiplicado por el volumen de suelo.

En una columna de suelo de área unitaria y longitud infinita el razonamiento

anterior se expresa como:

Y la infiltración será

Ө= Ө (z, t)

Por otra parte, se ha visto que cuando el suelo está saturado las fuerzas

capilares no existen y solamente actúa la fuerza de gravedad. En estas

condiciones, ψ=0 :

En la ley de Darcy

De donde se infiere que Ks es la velocidad mínima con que el suelo puede

transmitir agua

VI. CONCEPTO DEL POTENCIAL EN EL FRENTE

HÚMEDO

Contar con un método intermedio entre teórico y practico, se logra haciendo

algunas simplificaciones a la teoría de la infiltración

Estas simplificaciones consisten básicamente en suponer que los perfiles

avanzan en el tiempo muestra en la figura que sigue, como un pistón.

De este modo, el suelo situado arriba del perfil de humedad está saturado y

abajo de él tiene el contenido de humedad inicial Ө,. Aceptando esta hipótesis,

la ley de Darcy se expresa, en la zona saturada, como:

Donde los subíndices f y sup denotan, respectivamente, las condiciones en el

frente húmedo

De donde la ecuación de Darcy se escribe como:

Se define como deficiencia de humedad Md a la diferencia entre los

contenidos de humedad de saturación e inicial, esto es:

Multiplicando y dividiendo por Md el segundo término del paréntesis de

ecuación de Darcy se obtiene:

De acuerdo con las suposiciones hechas, si el medio está saturado entre z =

O y z = zf, la velocidad del agua será la misma en toda esta región, incluyendo

la superficie; entonces, f = q. Por otra parte, tomando en cuenta F = z (Өs

— Өi). Así, la ecuación anterior se transforma en:

Nótese que si pasa un tiempo largo con una lluvia intensa (i > Ks), F crece hasta

que se hace despreciable; en ese momento se tiene que f =K s. Lo

mismo sucede cuando Md es pequeño, es decir, cuando el contenido de humedad

del suelo está inicialmente cerca al de saturación.

ψf se calcula como un promedio pesado de los valores que adquiere a lo largo del

perfil de humedad real, y que el coeficiente de peso sea la conductividad relativa kr

definida como:Kr = K/Ks

El valor de ψf será el área sombreada en la figura. Para fines prácticos se puede despreciar el valor de Ki/ks y el potencial en el frente húmedo se calcularía como:

VII. MEDICIÓN DE LA INFILTRACIÓNPara medir la infiltración de un suelo se usan los infiltrómetros, que sirven

para determinar la capacidad de infiltración en pequeñas áreas cerradas,

aplicando artificialmente agua al suelo.

Los infiltrómetros se pueden dividir en dos grupos: de carga constante y

simuladores de lluvia

Infiltrómetros de carga constante.

Los infiltrómetros de carga constante más comunes consisten en dos aros

concéntricos, o bien en un solo tubo; en el primer tipo, se usan dos aros

concéntricos de 20 y 35 cm de diámetro respectivamente, los cuales se hincan

en el suelo varios centímetros

Permiten conocer la cantidad de agua que penetra en el suelo en un área

cerrada a partir del agua que debe agregarse a dicha área para mantener un

tirante constante, que generalmente es de medio centímetro.

Simuladores de lluvia.

Con el objeto de evitar en lo posible las fallas de

los infiltrómetros de carga constante, se

usan los infiltrómetros que simulan la lluvia,

aplicando el agua en forma constante al suelo

mediante regaderas.

En estos aparatos la capacidad de infiltración se

deduce midiendo el escurrimiento superficial

resultante de una lluvia uniforme.

La capacidad de infiltración media en la cuenca Æ, se puede obtener con las

mediciones de infiltrómetros en puntos representativos de las diferentes

características del suelo de la cuenca.

 

Æ = (1 / Ac) Vi Ai

 

Dónde:

Æ = capacidad de infiltración media de la cuenca (m/s)

Ac = área total de la cuenca (m2)

Vi = velocidad de infiltración obtenida con el infiltrómetro (m/s)

Ai = área con características similares a las del punto donde se midió Vi (m2)

VIII. PROBLEMAS DE APLICACIÓN

Ejemplo 1:

En una cuenca de 36 km2 se midieron el hietograma y el hidrograma

mostrados en la figura 1 a y b, respectivamente.

Determinar el índice de infiltración media que se tuvo durante la tormenta

Solución:

cálculo del volumen de escurrimiento directo.

De la figura 1b se observa que, en este caso, la línea de separación entre

gasto base y gasto directo es una recta horizontal. El volumen de

escurrimiento directo es entonces:

Cálculo de la lluvia efectiva. De la ecuación 4.3, la altura de lluvia efectiva es:

Cálculo de Φ

En la tabla se hacen algunos tanteos para encontrar el valor correcto de Φ

TABLA DE TANTEO

En la tabla, hpei es la altura de precipitación en exceso correspondiente a la i-

ésima barra del hietograma. El índice de infiltración media es de 3.15 mm/h

Ejemplo 2:

Una cuenca está formada en un 70% por bosques naturales normales y en un

30% por pastizales naturales con pendiente menor al 1%. El suelo de toda la

cuenca está constituido por arenas muy finas con un alto contenido de arcillas.

Calcular el coeficiente de escurrimiento para una tormenta que tiene una

altura total de precipitación de 50 mm, tomando en cuenta que durante los

cinco días anteriores hubo una precipitación acumulada de 89 mm

De acuerdo con la tabla 4.4, el suelo es del tipo C.

Tabla 4.4

Tipo de suelo Textura del suelo

A

B

C

D

Arenas con poco limo y arcilla; Suelos muy permeables.

Arenas finas y limos.

Arenas muy finas, limos, suelos con alto contenido de arcilla.

Arcillas en grandes cantidades; suelos poco profundos con subhorizontes de roca sana; suelos muy impermeables.

Tabla 4.3

Según la tabla 4.3, los valores de N son, para el área boscosa y de pastizales respectivamente, de:

Un valor de A' medio para la cuenca es:

valores de N según la tabla 4.3 : N70 = 70

N30 = 86

N= 0.7 x 70 + 0.3 x 86 = 75

Dado que la precipitación antecedente es mayor que 2.5 cm, el valor de N debe

modificarse según la corrección B de la tabla 4.5.

Tabla 4.5

N N con corrección A N con corrección B

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

4

9

15

22

31

40

51

63

78

100

0

22

37

50

60

70

78

85

91

96

100

El valor corregido de N es:

Con este valor de Nc y con P = 5 cm, se obtiene, que la precipitación efectiva es:

Nc = 88

El coeficiente de escurrimiento es:

CONCLUSIONES

Hemos entendido con claridad el tema y su relación que hay en la vida

de una obra.

Podemos decir que este tema recibe poca atención por parte de los

ingenieros proyectistas, por falta de herramientas para su tratamiento, es

por ello que acá se dio a conocer los métodos existentes para el cálculo

de la infiltración.

Hemos podido comprender los ejercicios.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

INFILTRATION THEORY FOR HYDROLOGICAPPLICATIONS (1941), ROGER E. SMITH.

VILLON BEJAR Máximo, “Hidrología”. 2002. Primera y Segunda Edición. Costa Rica.

Chereque Morán, W,”Hidrología Para Estudiantes de Ingeniería Civil”. PUCP.1989. LIMA-PERU, SEGUNDA EDICION.

LINKOGRAFIA

http://pendientedemigracion.ucm.es/info/diciex/proyectos/agua/

esc_sub_infiltracion.html.

http://tarwi.lamolina.edu.pe/~echavarri/clase_viii_infiltracion_def.pdf .