UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN

Facultad de Ingeniería Civil, Arquitectura y Geotecnia

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Geológica – Geotécnia

INFORME DE LABORATORIO:

“INFILTRACION – METODO DEL CILINDRO -UNJBG”

Asignatura:

HIDROLOGIA

Ingeniero:

ING. PINO VARGAS, EDWIN

Alumnos:

GOMEZ SALCEDO, Walter Smith 2008-32826

Año:

Cuarto

Tacna – Perú

2013

1. INTRODUCCION

La determinación de infiltración (VI) debe efectuarse en las condiciones de humedad del suelo en que se efectuara el riego para obtener valores confiables. Debido a los múltiples factores que inciden en su determinación y a la variabilidad espacial, las pruebas de infiltración deben efectuarse en varios puntos del potrero en estudio, eliminando los valores. Por la facilidad para su determinación, el método más empleado para determinar la velocidad de infiltración es el del cilindro infiltrometro doble, en que se emplea un cilindro de 25 a 30 cm. de diámetro y 30 a 40 cm. de altura y otro cilindro de 55-65 cm. de diámetro y 20 a 30 cm. de altura, los que se instalan en forma concéntrica; en el cilindro interior se efectúan las mediciones mientras que el cilindro exterior tiene como objetivo evitar el flujo radial del agua durante la prueba de infiltración.La instalación de los cilindros en terreno debe ser cuidadosa, de modo de alterar el mínimo posible el suelo, ya que de ocurrir esto se distorsionan las medidas de infiltración.

2. OBJETIVOS

2.1.1 GENERAL

Aplicación del método de los cilindros Infiltrómetro para determinar la infiltración en un terreno.

2.1.2 ESPECÍFICOS

Determinar la velocidad de infiltración instantánea y acumulada del suelo problema.

3. METODOLOGÍA

EL CILINDRO INFILTROMETRO

El aparato que se usa es muy sencillo, es el infiltrómetro. El más común consiste en un cilindro de 15 cm de largo y fijo, aproximadamente de 20 cm; se pone en él una determinada cantidad de agua y se observa el tiempo que tarda en infiltrarse. A este aparato se le atribuyen algunos defectos: el agua se infiltra por el círculo que constituye el fondo, pero como alrededor de él no se está infiltrando agua, las zonas del suelo a los lados del aparato participan también en la infiltración, por lo tanto, da medidas superiores a la realidad.

El error apuntado se corrige colocando otro tubo de mayor diámetro (40 cm) alrededor del primero, constituye una especie de corona protectora. En éste también se pone agua aproximadamente al mismo nivel, aunque no se necesita tanta precisión como en el del interior; con ello se evita que el agua que interesa medir se pueda expandir.

La medición es menor que la que se hubiera obtenido antes y más concordante con la capacidad real del suelo.

Hay otro método que no utiliza aparato alguno, sino simplemente consiste en hacer un agujero de dimensiones conocidas en el suelo. Se llena de agua hasta cierta altura y se mide la variación de esa altura a través del tiempo. Como la infiltración se produce tanto por el fondo como por las paredes, el caudal infiltrado será igual a la superficie del cilindro por el coeficiente de infiltración.

a. Infiltración parcial y acumulada. Es la infiltración ocurrida durante cada intervalo se calcula a partir de la diferencia en altura de agua del cilindro entre dos mediciones. Esto se mide en centímetros. La infiltración acumulada es la sumatoria, en cada momento, de las infiltraciones parciales ocurridas durante los intervalos anteriores.

b. Velocidad de infiltración instantánea. Esta corresponde a los centímetros de agua infiltrados por minuto (centímetros /minuto), y se calcula dividiendo los centímetros infiltrados por el intervalo durante el cual esta infiltración se produce.

c. Curva de velocidad de infiltración Esta corresponde a la expresión general que define la velocidad de infiltración del suelo medida por el cilindro, y se calcula a partir de la expresión Esta curva está expresada en centímetros por hora.

d. Curva de infiltración acumulada. Esta curva representa, en forma general, al proceso de acumulación de agua en el suelo a través del tiempo, expresándose en centímetros de agua acumulada. Esta curva se calcula a partir de la expresión

Fig. Muestra el diseño del equipo para el método de los cilindros de infiltración.

4. MARCO TEORICO

Infiltración del agua en el suelo

Se define a la infiltración, como el proceso de entrada de agua al suelo, generalmente a través de la superficie y verticalmente hacia el interior del suelo.

Cuando el suelo está inundado, el agua puede entrar uniformemente en el perfil, también puede moverse ascendentemente en el perfil del suelo, desde una fuente inferior de agua libre.Cuando se realiza un riego, la velocidad con la cual el agua entra al suelo disminuye con el tiempo, hasta que se llega a una situación en la cual la velocidad de infiltración no varía con el tiempo, denominándose ésta como velocidad de infiltración estabilizada.

En el proceso de infiltración se pueden distinguir tres fases:

a) Intercambio. Se presenta en la parte superior del suelo, donde el agua puede retornar a la atmósfera por medio de la evaporación debido al movimiento capilar o por medio de la transpiración de las plantas.

b) Transmisión. Ocurre cuando la acción de la gravedad supera a la de la capilaridad y obliga al agua a deslizarse verticalmente hasta encontrar una capa impermeable.

c) Circulación. Se presenta cuando el agua se acumula en el subsuelo debido a la presencia de una capa impermeable y empieza a circular por la acción de la gravedad, obedeciendo las leyes del escurrimiento subterráneo.

 Capacidad de infiltración

Es la cantidad máxima de agua que un suelo puede absorber 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 infiltración disminuye hasta alcanzar un valor casi constante a medida que la precipitación se prolonga, y es entonces cuando empieza el escurrimiento.

A la lluvia que es superior a la capacidad de infiltración se le denomina lluvia neta (es la que escurre). A la lluvia que cae en el tiempo en que hay lluvia neta se le llama lluvia eficaz, por lo tanto, la lluvia neta equivale a la lluvia eficaz.

Factores que influyen en la infiltración

 Los factores que más influyen son aspectos tales como: textura, estructura, materia orgánica, pendiente, cubierta vegetal y rugosidad del terreno. Estos factores pueden ordenarse como:

 • Favorables: agregar materia orgánica, aplicar abono verde, encalado de suelos ácidos y lavado de suelos.

• Desfavorables: compactación del suelo, dispersión del suelo (riego con aguas de mala calidad) y alteración de la estructura del suelo.

4.1. UBICACIÓN

La realización del método del cilindro se encuentra ubicada políticamente en el departamento de Tacna, provincia de Tacna, distrito de Tacna dentro de la Universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann. La aplicación de método se realizó en el descampado entre la Facultad de Educación y la playa de estacionamiento principal.Coordenadas UTM (WGS 84) de inicio en el trabajo de campo:

PUNTO DE REALIZACION DE ESTUDIO:

Este: 367671.00Norte: 8006662.00 Altura: 557m aprox.Zona: 19 Sur.

Fig. Muestra el punto de aplicación del método de los cilindros

PLAYA DE ESTACIONAMIENTO

FACULTAD DE EDUCACION

PUNTO DE APLICACIÓN DEL METODO

5. MATERIALES Y EQUIPOS

5.1. EQUIPOS

Juego de cilindros infiltrómetro de acero o fierro galvanizado de 2mm de espesor, de 30 a 40cm de diámetro, para el cilindro interior y exterior respectivamente y unos 40cm de altura.

5.2. MATERIALES

Una plancha metálica o tablones de madera Un escalìmetro o regala graduada Cronometro Comba Nivel de carpintero Lamina plástica Hoja de registro Baldes o latas Lápices o tizas

6. PROCEDIMIENTO

Instalación de los cilindros

 a.    Introducir el cilindro exterior en el lugar seleccionado, mediante el uso de una comba, golpeando la plancha metálica que se ha colocado sobre el cilindro. El cilindro se debe introducir hasta unos 5 cm aproximadamente, luego se introduce el cilindro interior unos 10 cm.

 b.    La introducción de los cilindros debe efectuarse verticalmente a fin de evitar que se alteren significativamente las condiciones de la superficie del suelo. Una vez instalados los cilindros, se remueve con cuidado del suelo, que se encuentra adyacente a las paredes de estos y se coloca la regla graduada, fijándola adecuadamente en la parte externa del cilindro interior.

 c.    Luego se extiende la lámina de plástico sobre la superficie del suelo, del cilindro interior.

 Llenado de los cilindros

 a.    Una vez colocado el plástico en el cilindro interior, se procede a su llenado con agua hasta aproximadamente una lámina de 10 a 15 cm.

 

b.      El agua debe será aplicada al cilindro exterior, e inmediatamente al cilindro interior, siendo preferiblemente que simultáneamente sean llenados, lo cual requiere que dos personas operen juntas. Llenado los cilindros, se procede a retirar el plástico del cilindro interior, para iniciar inmediatamente las lecturas de la carga de agua.

 c.       El agua entre los cilindros es para tratar de anular la infiltración lateral que pueda presentarse el cilindro interior y exterior debe de ser aproximadamente el mismo.

 d.      En la siguiente figura se muestra la disposición del equipo para medir la infiltración por el método de los cilindros infiltrómetro.

Lectura del nivel del agua

a.       Retirado el plástico del cilindro se procede a efectuar las lecturas del nivel del agua en el cilindro interior dicho nivel se medirá con el gancho metálico y el escalìmetro o regla graduada previamente colocadas.

 b.      Las mediciones normalmente continuaran en intervalo de tiempo determinado, siendo en un principio 2, 4, 5 minutos pudiéndose alargar posteriormente 10, 20 minutos la prueba dura dos horas (en función a la textura).

c.       Cuando en los cilindros se ha infiltrado una lámina alrededor de 5 cm, se procede a llenar nuevamente procurando alcanzar el mismo nivel inicial. Esta operación debe ser hecha rápidamente, para lo cual debe efectuarse una lectura antes e inmediatamente después del llenado a fin de que el tiempo transcurrido en esta operación sea considerado “cero”. La duración no debe ser menor de dos horas, salvo suelos de textura muy gruesa.

d.      En suelos francos y arcillosos, la duración de la prueba debe ser de 3 a 5 horas. En forma general, se indica que la duración de la prueba debe ser hasta que la tasa de infiltración sea sensiblemente constante.

Fig. muestra el esquema de instalación del equipo

7. PRESENTACIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

INFILTRACIONESTUDIO : METODO DE CILINDRO DE INFILTRACION FECHA DE ENSAYO : 16 de OCTUBRE 2013

REFERENCIA : MTC E 107-2000 FECHA DE EMISION :27 de NOVIEMBRE 2013

UBICACIÓN : U.N.JORGE BASADRE GROHMANN- TACNA COOR X : 367671

MATERIAL : ------ COOR Y : 8006662.00

ALTITUD : 557m

PROCESAMIENTO DE DATOS TOMADOS EN CAMPO

CALCULOS

TIEMPOS (min) LECTURAS (cm) LAMINA INFILTRADAVEL. DE INFILTRACION

(cm/h) CALCULOS PARA REGRESIONPARCIA

LACUMULAD

OLECTURA 1

LECTURA 2

PARCIAL

ACUMULADA PARCIAL ACUMULADA

LOG (t)=X LOG (I)=Y X*Y X^2 Y^2

0.0 0.0 2.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.0001.0 1.0 2.3 0.3 0.3 18.0 18.0 0.000 -0.523 0.000 0.000 0.2731.0 2.0 2.4 0.1 0.4 6.0 24.0 0.301 -0.398 -0.120 0.091 0.1581.0 3.0 2.6 0.2 0.6 12.0 36.0 0.477 -0.222 -0.106 0.228 0.0492.0 5.0 2.7 1.3 0.1 0.7 3.0 39.0 0.699 -0.155 -0.108 0.489 0.0242.0 7.0 1.5 0.2 0.9 6.0 45.0 0.845 -0.046 -0.039 0.714 0.0025.0 12.0 1.7 0.2 1.1 2.4 47.4 1.079 0.041 0.045 1.165 0.0025.0 17.0 1.9 0.2 1.3 2.4 49.8 1.230 0.114 0.140 1.514 0.013

10.0 27.0 2.1 0.2 1.5 1.2 51.0 1.431 0.176 0.252 2.049 0.03115.0 42.0 2.4 1.2 0.3 1.8 1.2 52.2 1.623 0.255 0.414 2.635 0.06530.0 72.0 2.6 1.4 3.2 2.8 55.0 1.857 0.505 0.938 3.450 0.25530.0 102.0 3.6 0.8 1.0 4.2 2.0 57.0 2.009 0.623 1.252 4.034 0.38860.0 162.0 2.8 1.1 2.0 6.2 2.0 59.0 2.210 0.792 1.751 4.882 0.62860.0 222.0 2.8 1.0 1.7 7.9 1.7 60.7 2.346 0.898 2.106 5.505 0.80660.0 282.0 2.8 1.8 9.7 1.8 62.5 2.450 0.987 2.418 6.004 0.97460.0 342.0 4.7 1.2 1.9 11.6 1.9 64.4 2.534 1.064 2.697 6.421 1.13360.0 402.0 3.4 1.3 2.2 13.8 2.2 66.6 2.604 1.140 2.969 6.782 1.29960.0 462.0 3.6 1.4 2.3 16.1 2.3 68.9 2.665 1.207 3.216 7.100 1.45660.0 522.0 2.9 1.2 1.5 17.6 1.5 70.4 2.718 1.246 3.385 7.386 1.55160.0 582.0 3.4 1.3 2.2 19.8 2.2 72.6 2.765 1.297 3.585 7.645 1.68160.0 642.0 3.4 1.2 2.1 21.9 2.1 74.7 2.808 1.340 3.763 7.882 1.797

60.0 702.0 3.5 1.4 2.3 24.2 2.3 77.0 2.846 1.384 3.939 8.102 1.915

60.0 762.0 3.6 2.2 26.4 2.2 79.2 2.882 1.422 4.097 8.306 2.021

40.380 13.148 36.59492.38

216.523

INFILTRACION

ESTUDIO : METODO DE CILINDRO DE INFILTRACION FECHA DE ENSAYO : 16 de OCTUBRE 2013REFERENCIA : MTC E 107-2000 FECHA DE EMISION : 27 de NOVIEMBRE 2013

UBICACIÓN : U.N.JORGE BASADRE GROHMANN- TACNA COOR X : 367671

MATERIAL : ------ COOR Y : 8006662.00

ALTITUD : 557m

PROCESAMIENTO DE DATOS TOMADOS EN CAMPO

CALCULOS PARA REGRESION

36.594 92.382 13.148 ECUACION LINEAL:40.380

40.380 22

-0.65461630.53

13.148m= 0.6822

ECUACION DE INFILTRACION ACUMULADA ECUACION DE VELOCIDAD DE INFILTRACION

I= K*t –n

I=velocidad de infiltración

∑ I

∑ XY ∑ X2Y

∑ X Xn a0=Y /n−m∗X /n Y=−0.6546+0.6822∗X

¿¿

m=∑ XY−

∑ X∗∑Yn

∑ X2−¿¿¿¿

a0

∑Y

K= velocidad de infiltración en el primer minuto

t =tiempo en minutos

N= pendiente de la curva

7.1. GRAFICAS

INFILTRACION

ESTUDIO : METODO DE CILINDRO DE INFILTRACION FECHA DE ENSAYO : 16 de OCTUBRE 2013

REFERENCIA : MTC E 107-2000FECHA DE EMISION :

27 de NOVIEMBRE 2013

UBICACIÓN :U.N.JORGE BASADRE GROHMANN- TACNA COOR X : 367671

MATERIAL : ------ COOR Y : 8006662.00

ALTITUD : 557m

PROCESAMIENTO DE DATOS TOMADOS EN CAMPO

HORAS

TIEM. ACUMmin

Infiltracionacum.

Vel.Inflitracion

0 0 0 00.01667 1 0.2215 180.03333 2 0.35542 11.2179

0.05 3 0.46867 8.507080.08333 5 0.66407 6.003920.11667 7 0.83541 4.77251

0.2 12 1.20668 3.304110.28333 17 1.53033 2.60532

0.45 27 2.09822 1.900190.7 42 2.83631 1.40571.2 72 4.09681 0.97321.7 102 5.19566 0.767372.7 162 7.12369 0.55968

-1 1 3 5 7 9 11 130

5

10

15

20

25

VELOCIDAD DE INFILTRACIONINFILTRACION ACUMULADA

HORAS

cm/h

-

cm

Vel . Inf=¿18*t 0.6822

3.7 222 8.83193 0.451434.7 282 10.3976 0.383455.7 342 11.86 0.336176.7 402 13.2427 0.301077.7 462 14.561 0.273818.7 522 15.8259 0.251939.7 582 17.0453 0.23391

10.7 642 18.2253 0.2187611.7 702 19.3707 0.2058312.7 762 20.4854 0.19463

-1 1 3 5 7 9 11 130

5

10

15

20

25

VELOCIDAD DE INFILTRACIONINFILTRACION ACUMULADA

HORAS

cm/h

-

cm

7.2. INTERPRETACIÓN DE LAS GRAFICAS

• Cada suelo posee una infiltración característica por eso también se llama a la curva de infiltración de agua del suelo “CURVA CARACTERÏSTICA”.

• Al principio la velocidad infiltración es alta y luego declina hasta que se hace constante más o menos a los 402 minutos. Cuando la velocidad de infiltración se hace constante, su valor se denomina velocidad de infiltración básica.

• A medida que pasa el tiempo comienza a acumularse el agua en el suelo y hasta que la infiltración se hace constante debido a que el suelo está saturado ejemplo la altura de agua que se ha infiltrado desde el comienzo de la aplicación (Infiltración acumulada), siempre aumentará variando solamente la pendiente. De este modo, sabemos que si el agua está, por ejemplo, 27 minutos mojando el suelo, se habrán infiltrado 2.09 cm, que equivalen a 20.9 lt/m2 ó a 209 m3/ha.

8. CONCLUSIONES

La infiltración alcanzo 264 mm en 12.7 horas de aplicación. La velocidad de infiltración se hizo constante a las 6.7 horas de la aplicación

del agua.

9. BIBLIOGRAFÍA

ESTUDIO DE MEDICION DE VELOCIDAD DE INFILTRACION METODO DEL CILINDRO INFILTRÓMETRO Proyecto: Sistema de Disposición de riles Apfrut Ltda. Ing. Patricio Cordero Nuñez.

Tabla de contenido1. INTRODUCCION...................................................................................................................2

2. OBJETIVOS...........................................................................................................................2

2.1.1 GENERAL.....................................................................................................................2

2.1.2 ESPECÍFICOS................................................................................................................2

3. METODOLOGÍA....................................................................................................................2

4. MARCO TEORICO.................................................................................................................4

5. MATERIALES Y EQUIPOS.....................................................................................................6

5.1. EQUIPOS................................................................................................................................6

5.2. MATERIALES.........................................................................................................................6

6. PROCEDIMIENTO....................................................................................................................6

7. PRESENTACIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS....................................................8

7.1. GRAFICAS.......................................................................................................................10

7.2. INTERPRETACIÓN DE LAS GRAFICAS...........................................................................11

8. CONCLUSIONES.................................................................................................................11

9. BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................11