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Infiltracin del agua en el suelo.JORGE CUMPA REYES Movimiento
del agua en el sueloTipos de agua en movimiento en el suelo. De
acuerdo a la condicin del medio en el que se mueve el agua, se han
reconocido tres tipos de agua: -Flujo en medio saturado, agua en
forma lquida-Flujo en medio no saturado, agua en forma
lquida.-Flujo del vapor de agua, agua en estado gaseoso. Factores
que determinan que el agua se mueva en el suelo:La cantidad de agua
aplicadala capacidad de infiltracin,La conductividad hidrulica de
los horizontes inferiores La cantidad de agua que el suelo puede
retener.Perfil de humedecimiento vertical y horizontal en dos tipos
de suelos
Movimiento del agua en suelos saturados.Se dice que un suelo est
saturado cuando el gradiente de potencial hdrico est controlado por
la fuerza de gravedad. Esto sucede cuando el contenido de humedad
est por encima de la capacidad de campo.El movimiento del agua en
este tipo se realiza principalmente en los espacios que ocupan los
poros mayores y depende principalmente de su nmero relativo y de su
continuidadEn este caso la ley de Darcy es vlida y la velocidad con
la que pasa el agua a travs de un suelo se calcula con la
ecuacin:
El problema principal en un suelo saturado es el drenaje y la
frmula anterior se emplea generalmente para determinar la
permeabilidad de las muestras de suelo en cilindros pequeos en el
laboratorio.
Movimiento del agua en Suelos no Saturados. Un suelo esta no
Saturado cuando el agua se mueve en pelculas que rodean a las
partculas del suelo, este movimiento est controlado por fuerzas de
tensin superficial (Capilaridad) y no por fuerzas de gravedad en
los poros, esto se presenta cuando el contenido de humedad est por
debajo de la capacidad de campo. El movimiento del agua depende
pues, del cambio de tensin, a mayor tensin en el agua entre dos
puntos hay mayor movimiento de humedad, adems dicha tensin es
inversamente proporcional al contenido de humedad. Cabe hacer
mencin que la ley de Darcy puede aplicarse al flujo no saturado, si
K se considera como funcin del contenido hdrico. A medida que el
contenido de humedad y el potencial hdrico disminuyen, la
conductividad hidrulica desciende muy rpidamente.
Movimiento del Agua de un Suelo Saturado a uno no Saturado. El
movimiento del agua partiendo de un frente de mojado es importante
en Irrigacin, principalmente cuando se tienen suelos con niveles
freticos elevados. Si el suelo se encuentra saturado, la direccin
predominante del agua, es hacia abajo. Por el contrario, si dicho
suelo no lo est, tender a moverse tanto verticalmente como hacia
los lados. Si el suelo est muy seco, el movimiento lateral puede
ser, por cierto tiempo, grande como el movimiento hacia abajo
Movimiento del agua en estado de vapor.Cuando el contenido de
agua es cercano o menor que el PMP, la continuidad de las pelculas
lquidas se rompe y el agua se mueve nicamente en estado de
vapor.
Tal movimiento se desarrolla en forma de difusin molecular a
travs del aire del suelo y produce un transporte de agua si hay un
gradiente de presin del vapor de agua.
INFILTRACION DEL AGUA EN EL SUELO.- La infiltracin se refiere a
la entrada del agua en el suelo. La cantidad de agua que se
infiltra en un suelo en una unidad de tiempo, disminuye conforme
aumenta la cantidad de agua que ingresa en l, la cual es mxima al
comenzar la aplicacin del agua en el suelo y va disminuyendo
paulatinamente.La disminucin de la infiltracin a medida que
transcurre el tiempo, despus del humedecimiento de un suelo, es de
gran importancia para los estudios de aprovechamiento de agua de
lluvia y de riego ya sea por gravedad o presurizado.
Velocidad de Infiltracin.- Es la relacin entre la lmina de agua
que se infiltra y el tiempo que demora en hacerlo, se expresa
generalmente en cm/h o cm/min. Factores que influyen en la
velocidad de infiltracin.- -La lmina de riego o de lluvia.-La
temperatura del agua y del suelo.-Textura-La estructura y
compactacin.-Contenido de humedad del suelo.-Estratificacin y
actividades microbianas.
Mtodos para la medicin de la velocidad de infiltracinLas
determinaciones de infiltracin pueden efectuarse en el laboratorio,
sobre muestras alteradas y/o inalteradas, o siguiendo alguno de los
mtodos de campo.En este trabajo se tratarn con mayor detalle los
mtodos que se realizan en el campo. Existen dos determinaciones
tpicas de infiltracin que se usan para el diseo de los mtodos de
riego superficiales: -El infiltrmetro de cilindros . -El mtodo de
entradas y salidas en surcos
Metodo del infiltrmetro de doble cilindro Este mtodo es
recomendable para la determinacin de la velocidad de infiltracin,
para el diseo y evaluacin de mtodos de riego por inundacin total.
La prueba de infiltracin en cilindros consiste en instalar
concntricamente en el terreno escogido para la prueba, un juego de
dos cilindros huecos de acero, de 50 cm de alto, de 30 y 45 cm de
dimetro, respectivamente Se coloca un tabln de madera sobre los
cilindros mantenindolos a nivel. Luego se golpea la placa hasta que
los cilindros penetren 15 cm dentro del suelo, procurando que
entren perfectamente perpendicular al suelo. Se agrega agua en la
parte comprendida entre los dos cilindros. Se coloca el plstico
dentro del cilindro interior procurando que la superficie del suelo
y las paredes del cilindro queden completamente cubiertas.
Cilindros instalados en parcela fia Se llena de agua el cilindro
interior cubierto con el plstico y se mide el tirante y la lectura
inicial antes de quitarlo. Se retira el plstico rpidamente y se
hace la segunda lectura del nivel del agua utilizando la regla o
tornillo micromtrico colocado en el interior del cilindro. Las
lecturas se hacen para diferentes intervalos, dejando que baje el
nivel del agua de 3 a 5 cm volviendo a agregar agua. Esto se hace
en un intervalo corto de tiempo llamado tiempo muerto (1 min) en el
cual no se calcula la velocidad de infiltracin.
Sistema de cilindros concntricos para medir la infiltracin del
suelo.Seccin Transversal de los cilindros instalados en el
campo
El cilindro exterior sirve para facilitar el mojado del borde
del suelo bajo estudio (en el anillo interior) .Esto reduce lo
errores que puedan surgir si un borde de suelo seco provoca el
flujo horizontal del agua que penetra en el suelo del cilindro
inerior.Mtodo de entradas y salidas. Este mtodo se utiliza en riego
por surcos, como estos son esencialmente canales de seccin pequea,
en los cuales el agua se infiltra gradualmente a lo largo del
recorrido; para medir la velocidad de infiltracin en el campo
utilizando este mtodo, se puede seguir el siguiente
procedimiento:
Se selecciona el tramo del surco, se coloca una estructura
aforadora pequea al final del tramo seleccionado, se aplica un
gasto al surco, de preferencia que sea constante, con sifones
debidamente calibrados; luego se calcula la velocidad de
infiltracin partiendo de que se tiene un gasto de entrada, Ql, en
la cabecera y un gasto de salida, Q2, medido en la estacin
aforadora; la diferencia de gastos, es el caudal de agua que
permanece dentro del tramo de surco escogido, si se considera el
tiempo transcurrido y el rea de dicho tramo es posible obtener la
velocidad de infiltracin (Vi).
Clculo de la velocidad de infiltracin e infiltracin
acumulada-Con los datos obtenidos en el campo se calculan las
ecuaciones de :-La velocidad de infiltracin -Infiltracin acumulada
o lmina acumulada.
Existen varios modelos empricos por medio de los cuales se
ajustan los datos de campo.
Modelos matemticos para calcular la velocidad de
infiltracin.-
Modelos matemticos para calcular la velocidad de
infiltracin.-
Modelos matemticos para calcular la velocidad de
infiltracin.-
Prueba de infiltracin en surcos utilizando Regresin Lineal
Simple
Clculo de la velocidad de infiltracin. Mtodo: Entradas y
salidas.Fuente: Universidad Autnoma de Chapingo. Departamento de
Irrigacin, Laboratorio de Riego, Montecillo.
Calculo de los parmetros Con los datos de velocidad de
infiltracin, se obtienen los parmetros n y K de la ecuacin de
Kostiakov-Lewis. Para la obtencin de ellos, se seguir un
procedimiento de regresin lineal. Este procedimiento es mas preciso
que los que se mencionarn ms adelante por lo que es recomendable su
utilizacin. El mtodo se basa en un ajuste de los datos de campo de
la curva de infiltracin al modelo I = Ktn Modelo de Kostiakov Lewis
VI = 42.5202 T Velocidad de infiltracin Z = 2.3574 T Lmina
acumuladaCurvas de velocidad de infiltracin e infiltracin acumulada
obtenida con datos de Montecillo. Mexico
Prueba de infiltracin con doble cilindro para el clculo de la
velocidad de infiltracin. Durante la prueba se van obteniendo datos
como los que se anotan en las columnas del cuadro anterior los que
significan lo siguiente:
Llenado de planilla de campo
Curvas de velocidad de infiltracin e infiltracin acumulada.Mtodo
del infiltrmetro de doble cilindro
GRACIAS
