Ing. David

Hernndez Huramo

Laboratorio

de Hidrulica

Manual de prcticas

7 o s e m e s t r e

Hidrologa superficial

Hctor Rivas HernndezJuan Pablo Molina AguilarRukmini Espinosa DazSalatiel Castillo Contreras

Guillermo Benjamn Prez MoralesJorge Leonel Angel Hurtado

Autores:

Colaboradores:

UMSNH Facultad de Ingeniera Civil Laboratorio de Hidrulica Ing. David Hernndez Hueramo

1Manual de Prcticas de Laboratorio

3. CAPACIDAD DE INFILTRACIN Objetivo El alumno podr determinar la capacidad de infiltracin de un suelo a partir de la relacin

lluvia-escurrimiento, as como las variables que en esto implican. Con el fin de relacionarlo

con el estado natural del suelo.

Aplicacin. La infiltracin es un movimiento del agua de la superficie hacia el interior del suelo

producido por la accin de las fuerzas gravitacionales y capilares, sta juega un papel

importante en la relacin lluvia-escurrimiento y por lo tanto en los problemas de diseo y

pronstico asociados al dimensionamiento y operacin de las obras hidrulicas. Alimenta

al agua subterrnea y a la vez a la mayora de las corrientes en el periodo del estiaje;

reduce las inundaciones y la erosin del suelo.

Desarrollo La prctica se desarrollar en el dispositivo de capacidad de infiltracin.

Material y Equipo

Cubeta. Minilimnmetro. Cronmetro. Muestra de suelo (Limo Arenoso).

Definiciones, frmulas y unidades a utilizar Infiltracin. La infiltracin es el proceso por el cual el agua se introduce en el suelo

desplazando poco a poco el aire contenido en los espacios de su interior. En una primera

etapa satisface el dficit de humedad del suelo en una zona de contacto, y posteriormente

superado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte del agua subterrnea, saturando

los espacios vacios.

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2Manual de Prcticas de Laboratorio

Figura 1. Zonas y procesos del agua subsuperficial.

Los estratos de suelo o roca que permiten el flujo de agua se denominan medios porosos.

El flujo es no saturado cuando el medio poroso todava tiene algunos de sus vacios

ocupados por aire y es saturado cuando los vacios estn llenos de agua. El nivel fretico

es la superficie donde el agua se encuentra a presin atmosfrica, por debajo del nivel

fretico, el medio poroso se encuentra saturado.

Como la infiltracin en un suelo va ocupando los vacios por agua, es importante conocer

como se forman los vacios en dicho suelo, es por ello que los arreglos cristalinos

determinan los vacios en un material.

Estructura del suelo. Se refiere al arreglo de las partculas del suelo con respecto a las

tres dimensiones del espacio, a su forma de unin y a sus aglutinantes, lo cual permite

conocer la discontinuidad del suelo en cuestin y los espacios huecos que posee, que son

los conductos para el agua y el aire, necesarios para el desarrollo de las plantas. La

Salidadeaguasubsuperficial

Flujosubsuperficial

Infiltracin

Superficiedelterreno

Nivelfretico

Flujosubterrneo

Salidadeaguasubterrnea

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3Manual de Prcticas de Laboratorio

estructura de los suelos puede ser granular, migajosa, angular, subangular, prismtica,

columnar y laminar.

Una medida de los vacios en un suelo o material es la porosidad, la cual es ndice

directamente proporcional con los vacios.

Porosidad. Es el porcentaje del volumen que ocupan los huecos o espacios vacos del

suelo en relacin con el volumen total.

0.31 0.30

Mientras mayor sea la porosidad en un suelo mayor ser la capacidad de infiltracin.

Cuando el suelo esta reteniendo el agua se dice que se esta humedeciendo, es decir, el

agua esta llenando los vacios del suelo.

Humedad. Cantidad de agua contenida en los poros (vacios), cabe mencionar que una

parte de los vacios es ocupada por agua y el resto por aire:

Material Granular

Agua Aire

GranodeArena

Roca Fracturada

Agua

Roca

Aire

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El volumen ocupado por agua se mide utilizando el contenido de humedad del suelo que se define como:

VV Cuando el suelo se encuentra saturado el contenido de humedad es igual a la porosidad.

Cabe mencionar que el contenido de humedad es parte fundamental en la infiltracin,

pues es la pauta del inicio de sta. A pesar de esta extraordinaria relacin nos

enfocaremos a la parte de la infiltracin estrictamente hablando, ya que el contenido de

humedad del suelo se ve en prcticas de Mecnica de Suelos.

Capacidad de Infiltracin. Es la cantidad mxima de agua que se puede introducir en un

suelo por unidad de superficie horizontal y por unidad de tiempo. Se mide por la altura de

agua que se infiltra, expresada en mm/hora. La capacidad de infiltracin disminuye hasta

alcanzar un valor casi constante a medida que la precipitacin se prolonga, y es entonces

cuando se empieza el escurrimiento superficial.

PROCEDIMIENTO.

1. Se colocan las mallas con las aberturas opuestas en el fondo del recipiente. 2. Colocar sobre las mallas una muestra de suelo dentro del recipiente hasta una altura

de 12 cm. 3. Se cubre la superficie de la muestra y las paredes de la cubeta con un plstico lo ms

adherido posible y se vierte agua hasta alcanzar el mximo nivel posible. 4. Se coloca el minilimnmetro y se mide la carga inicial de agua (Hi). 5. Se retira el plstico y en el mismo instante se inicia el registro del tiempo con el

cronometro. 6. Se harn lecturas del tirante a diferentes intervalos de tiempo, registrando los datos

en la tabla 3.1. 7. Si el agua no escurre dentro de la charola y se termina la carga de agua, se volver a

llenar la cubeta, repitiendo los pasos 4,5 y 6 la prueba termina cuando las lecturas del tirante varen muy poco.

Para el llenado de la tabla se tiene:

Ai (cm) = h x Ci (1) Ia (cm) = Agua infiltrada (2) Vm (cm/min) = Ia / T (3)

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Datos:

D = 28.7 cm. Hi = 12 cm. A = 646.92 cm. Ci = Hi 1.T

(min) 2.T(min)

3.h(cm)

4.h (cm)

5.AguaInfiltrada (cm)

6.InfiltracinAcumulada

(cm)7.Velocidad media

(cm/min)

Donde:

Ai = agua infiltrada (cm).

Ia = Infiltracin acumulada (cm).

Vm = Velocidad media (cm/min).

Ci = coeficiente de infiltracin (cm)

TABLA N 3.1.

Actividades

1. Elaborar la curva de infiltracin media (tiempo VS velocidad media) y determinar la

capacidad de infiltracin (rea bajo la curva de infiltracin media). 2. Graficar tiempo VS h (curva de infiltracin directa). 3. Investigar los factores que afectan la capacidad de infiltracin. 4. Mencionar algunos de los mtodos utilizados para determinar la capacidad de

infiltracin.

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