Clase 6 - Infiltración

LA INFILTRACIN
Proceso por el cual el agua superficial se

introduce en las capas internas del suelo.
Debido a: fuerzas gravitatorias, fuerzas
capilares, procesos qumicos.
Capacidad de infiltracin: Nivel mximo con
el que el suelo es capaz de absorber el agua.
Agua infiltrada puede llegar a ros, acuferos,
lagos, mar, quedar retenida en el suelo y
volver a la atmsfera (evaporacin y/o
transpiracin).
LA INFILTRACIN
La infiltracin depende de:
Caractersticas del suelo, permeabilidad
y estado de humedad.
Caractersticas de la cubierta vegetal.
Intensidad y duracin de la lluvia.
Estado de la superficie del suelo,
laboreo, etc.
Caractersticas del agua, temperatura,
impurezas, etc.
Grado de indeterminacin importante
frmulas totalizadoras.
CUANTIFICACIN DE LA
INFILTRACIN.
Proceso decreciente con el tiempo:
Momento inicial: muy importante.
Posteriormente: decreciendo.
Finalmente: estabilizacin mantenindose constante.
DISTRIBUCIN DEL AGUA DE

PRECIPITACIN EN EL SUELO
Evaporacin
El proceso de convertir el agua del estado lquido a

vapor se conoce como evaporacin. Cuando el agua
est contenida en el suelo se conoce a veces como la
evaporacin del suelo. Esto constituye la prdida de
humedad del suelo durante el verano que se traduce en
condiciones de secado en cspedes, jardines y campos.
La tasa de evaporacin del suelo depende de las
condiciones climticas y la cubierta del suelo.
Escorrenta
Se llama escorrenta o escurrimiento a

la corriente de agua que se vierte al
rebasar su depsito o cauce naturales
o
artificiales.
En
hidrologa
la
escorrenta hace referencia a la
lmina de agua que circula sobre la
superficie en una cuenca de drenaje,
es decir la altura en milmetros del
agua de lluvia escurrida y extendida.
Normalmente se considera como la
precipitacin
menos
la
evapotranspiracin
real
y
la
infiltracin del sistema suelo.
Capilar
La capilaridad es una propiedad de los lquidos que depende de su

tensin superficial la cual, a su vez, depende de la cohesin del lquido y
que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.
El agua capilar son unas muy pequeas gotas, provenientes de lluvias,

retenidas en los microporos por fenmenos de capilaridad y tensin
superficial en periodos sin precipitaciones
Capa De Agua De Agua

Retenida
CONDICIONES
INFILTRACION
Suelo tipo A: Potencial de escurrimiento bajo. Suelos con

altas
capacidades
de
infiltracin
cuando
estn
completamente hmedos, principalmente arenas y gravas
muy bien ordenadas. Suelos con alta transmisin de agua.
Suelo tipo B: Suelos con capacidades de infiltracin

moderadas cuando estn completamente hmedos,
principalmente
suelos
medianamente
profundos
y
drenados, con textura de sus agregados variando entre
moderada y muy fina. Tiene velocidades medias de
transmisin de agua.
Suelo tipo C: Suelos con capacidades de infiltracin baja

cuando estn completamente hmedos, principalmente
suelos que contiene una capa que impide el movimiento
hacia abajo o suelos con textura fina o moderadamente
fina. Estos suelos tienen baja transmisin de agua.
Suelos tipo D: Suelos con capacidades de infiltracin muv

bajas cuando estn completamente hmedos. Suelos que
se expanden significativamente cuando se mojan, arcillas
altamente plsticas y ciertos suelos salinos. Suelos con
transmisin del agua muy baja
Ligada
Llamada tambin de absorcin, que forma una pelcula fina en

la superficie de las partculas del suelo, poros finos, dimetro
inferior a 0,2 m , y que esta retenida tan enrgicamente que no
es absorbible por las races.
Agua Gravitacin
O agua gravitacional, se infiltra por la fuerza de la gravedad y circula por
los poros gruesos, superiores a 10 m, en general verticalmente, aunque a
veces tambin lo hace de forma oblicua si existe una pendiente y cuando la
permeabilidad del suelo disminuye en los horizontes profundos. Este tipo
de agua se subdivide en dos tipos:
Agua gravitacional de flujo rpido: circula por los poros mas gruesos,
superiores a 50 m durante las primeras horas de lluvia.
Agua gravitacional de flujo lento: desciende lentamente (con

frecuencia durante varias semanas) por los poros de dimetro comprendido
entre 50 y 10 m.
Medio poroso
Es aquel medio formado por partculas slidas de diferentes tamaos y composiciones
qumicas, donde ocurren interacciones con el aire y el agua. Dependiendo de la relacin entre
aire y agua se clasificar al medio: como no saturado y saturado. En el primer caso, los
espacios entre partculas slidas estn llenos de aire, excepto por una pelcula de agua que se
forma alrededor de la superficie de stas y que es muy difcil de eliminar o extraer.
Cabe mencionar que la condicin hidrulica y las propiedades fsicas del medio poroso son
fundamentales para su caracterizacin. A continuacin se presentan algunos de los parmetros
fsicos de mayor uso:
Dimetro de las partculas slidas. El medio poroso se puede tamizar, de modo que
se determine la proporcin de tamaos de las partculas que lo componen. Los
resultados se pueden presentar como una curva acumulada, donde las marcas de
clase de los tamaos de partcula van en el eje horizontal, en una escala logartmica;
y en el eje vertical va el porcentaje retenido o que deja pasar cada tamiz. Tambin se
pueden presentar en un tringulo de textura, donde se puede clasificar el medio por
la proporcin que existe entre los diferentes tamaos.
Densidad de las partculas. Las partculas slidas se pueden caracterizar por medio
de la expresin siguiente:
Porosidad. Es la proporcin de espacios entre partculas slidas, por

el volumen que ocupan stas y su expresin es de la forma:
Porosidad efectiva. Es el porcentaje de los poros que estn conectados

entre s. Este parmetro se relaciona con el agua que drena
gravitacionalmente o bajo la influencia de una fuerza centrfuga.
Contenido de humedad. Es la relacin del volumen de agua con

respecto al volumen total del medio; se expresa como se muestra a
continuacin:
Grado de saturacin. Es la proporcin de poros que contienen agua, y

se expresa por la expresin siguiente:
Por otra parte, la hidrulica tiene un campo de aplicacin fecunda en la

infiltracin y hay un conjunto de parmetros que se utilizan en forma
reiterada describiendo los de mayor uso a continuacin:
Carga hidrulica. Cuando el medio est saturado, entonces la condicin energtica del agua
se expresa por
Tensin mtrica. Cuando el medio es no saturado, entonces la presin del medio

es menor que la atmosfrica, por lo que su valor es negativo, es decir, es una
tensin o succin.
Conductividad hidrulica. Es el parmetro que indica que tan fcil le es al agua

desplazarse de un lugar a otro bajo la influencia de un gradiente de presin o de
tensin. En el caso del medio saturado, la conductividad hidrulica se mantendr
constante si las propiedades fsicas no cambian en espacio y tiempo. En el medio
no saturado, an cuando las propiedades fsicas sean constantes, la
conductividad disminuir a partir del valor asociado a la saturacin, conforme
cambie el valor de contenido de humedad o de tensin mtrica.
Capacidad de campo. Cuando al medio poroso se le satura, y posteriormente se

permite su drenado por accin gravitacional, a la condicin final se le denomina
capacidad de campo. Este es un lmite hidrulico importante que tiene que ver con la
actividad fisiolgica de las plantas: el agua existente la pueden tomar fcilmente por
medio de sus races, adems de que existe suficiente aire para efectuar su proceso
de respiracin.
MTODOS DE MEDICIN DE
LA CAPACIDAD DE
INFILTRACIN
LISIMETRO
Es un depsito enterrado, de paredes verticales, abierto en su
parte superior y relleno del terreno que se quiere estudiar. La
superficie del suelo est sometida a los agentes atmosfricos y
recibe las precipitaciones naturales. El agua de drenaje es
medida, al igual que la humedad y la temperatura del suelo a
diferentes profundidades. Los inconvenientes son la necesidad
de perodos largos, la reconstruccin del suelo no es adecuada
ya que no se reproduce exactamente igual el proceso que el
mismo sufri debido al accionar de la naturaleza y el hombre.
SIMULADORES DE LLUVIA
Aplican agua en forma constante
reproduciendo lo ms fielmente el
acontecer de la precipitacin. Las
gotas son del tamao de las de la
lluvia y tienen una energa de
impacto similar, comparndose los
efectos. Varan en tamao, cantidad
de agua necesaria y mtodo de
medicin. El rea de lluvia es
variable entre 0,1 m2 y 40 m2. La
diferencia entre precipitacin y
escorrenta representa la valoracin
del volumen infiltrado.
INFILTROMETROS
Para realizar el ensayo de infiltracin
en el campo se utiliza el infiltrmetro.
Es un aparato sencillo, de uno o dos
tubos de chapa de dimetro fijo. Se
clava en el suelo a una profundidad
variable, se le agrega una cierta
cantidad de agua y se observa el
tiempo que tarda en infiltrarse.
Factores que
intervienen en la
Capacidad de
Infiltracin:
La capacidad de infiltracin depende de

muchos factores. Los principales son:
1)
Entrada superficial.
2)
Transmisin a travs del suelo.
3)
Capacidad de almacenamiento del suelo.
4)
Caractersticas del medio permeable.
5)
Caractersticas del fluido.
6)
La poca del ao.
1)Entrada superficial: La superficie del suelo puede estar

cerrada por la acumulacin de partculas que impidan, o
retrasen
la
entrada
de
agua
al
suelo.
2)TRANSMISIN A TRAVS DEL SUELO: El agua no

puede continuar entrando en el suelo con mayor
rapidez que la de su transmisin hacia abajo,
dependiendo de los distintos estratos.
3)ACUMULACIN
EN
LA
CAPACIDAD
DE
ALMACENAMIENTO:
ALMACENAMIENTO El almacenamiento disponible
depende de la porosidad, espesor del horizonte y
cantidad de humedad existente.
4)Caractersticas
del
medio
permeable: La capacidad de infiltracin est
relacionada con el tamao del poro y su distribucin
(porosidad), la cobertura vegetal, la estructura
La porosidad (n) est definida como:
(granulometra, permeabilidad, forma de los granos),
compactacin de las capas de suelos y la pendiente del
terreno.
Vv = volumen de vacos
Vt = volumen total de la muestra
El hecho de que un material sea poroso no significa

necesariamente, que pueda darse una infiltracin alta,
para que este se d es necesario que los poros estn
intercomunicados entre s, es decir que el material sea
permeable.
La granulometra consiste en la influencia de la

forma de los granos y su distribucin en el suelo. Los
suelos con granos redondeados favorecen ms la
infiltracin que suelos con granos angulosos. Por
esta razn para la construccin de filtros es norma
utilizar material de ro, en vez de material de cantera
(chancado) mucho ms angulosos y por ende menos
permeables.
El efecto de la cobertura vegetal en la capacidad
de infiltracin es difcil de determinar ya que
tambin afecta a la intercepcin. No obstante, la
vegetacin aumenta la infiltracin en comparacin
con la del mismo suelo desnudo porque:
a)Retarda el flujo de superficie dando al agua ms

tiempo para que penetre en el suelo
b)Los sistemas de races hacen al suelo ms
permeable
c)El follaje o vegetacin protege al suelo de la
erosin causada por las gotas de agua y reduce la
compactacin de la superficie del suelo.
Cuando un suelo se compacta disminuye la
porosidad total y por tanto la infiltracin. Esta es una
de las razones por las cuales terrenos cultivados que
soportan el peso de los tractores y maquinaria
agrcola tienen menor infiltracin, similar situacin se
presenta en los campos de pastoreo donde las
pisadas del ganado van compactando el terreno.
Si el terreno tiene mayor pendiente, el agua escurre

ms rpidamente no hay infiltracin o esta es muy
reducida, al contrario de lo que sucede en terrenos de
pendiente suave donde los valores de infiltracin son
mucho mayores. Por esta razn los mapas de
pendientes pueden usarse como un indicativo de las
tasa de recarga.
5)Caractersticas del fluido: La contaminacin del agua
infiltrada por partculas finas o coloides, la
temperatura y viscosidad del fluido, y la cantidad de
sales que lleva.
6)La poca del ao: Vara con las estaciones
climticas (humedad del suelo).
La infiltracin, para un mismo tipo de suelo, es menor

en un suelo hmedo que en un suelo seco y sta
disminucin es ms notoria en los momentos iniciales.
Por esta razn lminas precipitadas no muy altas,
pueden producir crecientes significativas en pocas
invernales, cuando el suelo se encuentra saturado de
humedad. Un parmetro que mide la humedad es la
capacidad de campo, que es el grado de humedad de
una
muestra
que ha perdidoposiblemente
su agua gravfica
o agua
De estas
las caractersticas
la porosidad
que
puedees
circular
porimportante
efecto de laporque
gravedad.
del suelo
la ms
determina la
capacidad de almacenamiento y tambin afecta la
resistencia al flujo.
La infiltracin tiende a aumentar con el aumento de la
porosidad.
CAPACIDAD DE INFILTRACION
La estimacin de la Capacidad de Infiltracin se puede realizar mediante la expresin de Horton
quien estableci que, para cualquier suelo bajo lluvia constante, la Velocidad de Infiltracin
decrece en el tiempo de acuerdo a la siguiente ley:
La constante K es una funcin de las condiciones de la superficie del suelo

(cobertura vegetal, por ejemplo). Un suelo recubierto de vegetacin tendr
valores de K pequeos, mientras que los suelos sin vegetacin (desnudos)
tendrn valores mayores. fc y fo dependen igualmente del tipo de suelo y
su cobertura.
El valor de fc es funcin de la pendiente hasta un

valor lmite en el orden del 16 a 24%. A partir de all
la variacin es despreciable.
En el caso de K y fo, se tiene que son prcticamente
constantes para un suelo determinado, variando
muy poco con la pendiente de la cuenca y/o la
intensidad de la lluvia.
Los resultados de medidas de volumen acumulado de agua vs tiempo, hechas

con un Infiltrmetro para determinar la capacidad de infiltracin de un terreno,
se muestran en la tabla siguiente:
El dimetro del Infiltrmetro es de 35 cm.

Determinar la capacidad de infiltracin para los
diferentes intervalos de tiempo y estimar los
parmetros fo y fc de la ecuacin de Horton.
RESOLUCION
A partir de los volmenes acumulados se procede a calcular la capacidad de
infiltracin para los diferentes intervalos de tiempo empleando la expresin:
Donde A es el rea del Infiltrmetro:
De esta forma se obtienen los valores de capacidad de infiltracin

siguientes:
Tiempo desde el inicio
de la Prueba
Volumen acumulado de
agua adicionada
(min)
(cm3)
300
0,156
650
0,121
10
1190
0,112
20
1950
0,079
30
2500
0,057
60
3350
0,029
90
3900
0,019
150
4600
0,012
f
(cm/min)
De aqu se puede establecer que los parmetros fo y fc de la ecuacin de Horton

son:
fo = 0,156 cm/min
fc = 0,012 cm/min
Al graficar los valores de la tabla anterior en funcin del tiempo, obtenemos la curva
de Prdidas por
Infiltracin siguiente:
En la cual se aprecia la tendencia a la estabilizacin de la capacidad de infiltracin conforme

aumenta el tiempo.

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LA INFILTRACIN

Proceso por el cual el agua superficial se

Proceso decreciente con el tiempo:

Momento inicial: muy importante.

Finalmente: estabilizacin mantenindose constante.

DISTRIBUCIN DEL AGUA DE

El proceso de convertir el agua del estado lquido a

Se llama escorrenta o escurrimiento a

La capilaridad es una propiedad de los lquidos que depende de su

El agua capilar son unas muy pequeas gotas, provenientes de lluvias,

Capa De Agua De Agua

Suelo tipo A: Potencial de escurrimiento bajo. Suelos con

Suelo tipo B: Suelos con capacidades de infiltracin

Suelo tipo C: Suelos con capacidades de infiltracin baja

Suelos tipo D: Suelos con capacidades de infiltracin muv

Llamada tambin de absorcin, que forma una pelcula fina en

Agua gravitacional de flujo lento: desciende lentamente (con

Porosidad. Es la proporcin de espacios entre partculas slidas, por

Porosidad efectiva. Es el porcentaje de los poros que estn conectados

Contenido de humedad. Es la relacin del volumen de agua con

Grado de saturacin. Es la proporcin de poros que contienen agua, y

Por otra parte, la hidrulica tiene un campo de aplicacin fecunda en la

Tensin mtrica. Cuando el medio es no saturado, entonces la presin del medio

Conductividad hidrulica. Es el parmetro que indica que tan fcil le es al agua

Capacidad de campo. Cuando al medio poroso se le satura, y posteriormente se

La capacidad de infiltracin depende de

Transmisin a travs del suelo.

Capacidad de almacenamiento del suelo.

Caractersticas del medio permeable.

Caractersticas del fluido.

La poca del ao.

1)Entrada superficial: La superficie del suelo puede estar

2)TRANSMISIN A TRAVS DEL SUELO: El agua no

El hecho de que un material sea poroso no significa

La granulometra consiste en la influencia de la

a)Retarda el flujo de superficie dando al agua ms

Si el terreno tiene mayor pendiente, el agua escurre

La infiltracin, para un mismo tipo de suelo, es menor

La constante K es una funcin de las condiciones de la superficie del suelo

El valor de fc es funcin de la pendiente hasta un

Los resultados de medidas de volumen acumulado de agua vs tiempo, hechas

El dimetro del Infiltrmetro es de 35 cm.

Donde A es el rea del Infiltrmetro:

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