Protocolo de Infiltración
Propósito
Determinar la proporción en que el agua
penetra en la tierra, en función del tiempo
Visión General
Dos latas que encaja una dentro de la otra, se colocan en la tierra y se añade agua a
ambas hasta una profundidad de por lo menos 5 cm. El tiempo que le toma al agua infiltrarse a
una distancia fija de 2-4 cm se registra y la
medición se repite. La infiltración mide cuán
fácilmente el agua se mueve verticalmente a través de
la tierra y esto puede ser indicativo de
cuán proclive es la zona a las inundaciones.
Tiempo
Un período de clase para construir y
comprobar el infiltrómetro de doble-anillo.
45 minutos o un período de clases para
las mediciones
Este protocolo puede cumplirse mientras las muestras se recogen para la prueba de
la Humedad Gravimétrica de los Suelos.
Nivel
Todos
Frecuencia
Tres o cuatro veces al año en el Sitio de
Estudio de la Humedad de los Suelos
Una vez en el Sitio de Muestreo de la Caracterización de los Suelos
En todos los casos, deben tomarse tres series de mediciones dentro de un radio de 5 m
Conceptos Claves
- La tasa de infiltración cambia, dependiendo del nivel de saturación
de los suelos.
- Si el agua no se almacena en la tierra, deberá evaporarse o escurrirse
o formar depósitos sobre la superficie durante algún tiempo.
Destrezas
- Construcción de un infiltrómetro
- Comprobación
- Organización
- Observación
- Seguimiento
en intervalos de tiempo
- Registro de Datos
- Análisis de Datos
Materiales y Herramientas
Dos anillos de metal, siendo el más pequeño de un diámetro de 10-20
cm y el otro de un diámetro de 5-10 cm más (se pueden utilizar latas de café)
Baldes u otros recipientes para transportar un total de por lo menos
8 litros de agua hacia el lugar
Regla
Marcador a prueba de agua
Cronómetro o reloj con segundero
Bloque de madera
Martillo
Tres recipientes para muestras de tierra adecuados para medición de
la humedad de los suelos
Podadora de hierbas
Embudo
Prerequisitos
Ninguno
|
Antecedentes
La tasa de infiltración se determina midiendo
el tiempo que toma para que el nivel del agua que se deposita sobre el suelo penetre una
cierta distancia. Esta tasa cambia con el tiempo,
a medida que los poros de la tierra se llenan con agua y alcanza una tasa fija, característica del
flujo de agua a través de su tierra cuando está
saturada. Existen tres regímenes de flujo que
podría encontrar:
Flujo No Saturado - La tasa inicial del flujo
es alta a medida que los poros de la tierra seca
se llenan de agua.
Flujo Saturado - La tasa del flujo es estable y
el agua penetra en la tierra a una tasa
determinada por la textura y estructura de los suelos.
Estancamiento - La tasa del flujo se acerca a
cero cuando la tierra está totalmente saturada y ya
no está en capacidad de conducir agua a través
de sus poros.
Preparación
Selección de sitio
Seleccione un lugar dentro de los 2-5 m de
radio del Sitio de Estudio de la Humedad de los
Suelos, o del sitio elegido para un Muestreo de Caracterización de los Suelos. Cuide de no
dejar una manguera abierta donde el agua fluya
hacia los puntos de muestreo de la humedad del suelo.
Construya un Infiltrómetro de Doble Anillo
Corte la base de las latas.
Utilice un marcador indeleble, a prueba de
agua, o pintura, para pintar parcialmente un anillo
por la parte de adentro de la lata más pequeña, que
se utilizará como marcación de referencia para
el tiempo. El ancho de la banda o anillo
deberá corresponder a 20-40 mm y centrarse aproximadamente 9 cm del fondo de la lata.
Muchas latas tienen ranuras que se convierten en buenas marcas de referencia pero sigue
siendo necesario marcarlas para obtener buena visibilidad.
Mida y registre el ancho de su banda de
referencia (en mm)
Mida y registre los anchos de sus anillos
interiores y exteriores (en cm)
Figura SU-P-15: Infiltrómetro de Doble Anillo
Tiempo
Puede utilizar un cronómetro o un reloj
con segundero para tomar el tiempo en el que el
flujo de agua penetra en la tierra. Cuando se
emplea un cronómetro, comience su activación
al momento en que se vierte el agua en el anillo interno y lea el tiempo que transcurre desde
cada inicio y finalización.
Práctica
Permita que los estudiantes practiquen este protocolo, incluyendo el tiempo que
emplean, de manera que se sientan cómodos al realizar
las mediciones en el lugar donde tienen fácil
acceso al agua y en un momento en que pueden
iniciar y no tienen que terminar toda una serie de mediciones que toman 45 minutos. Si
los estudiantes practican en un sitio arenoso, los intervalos de tiempo de infiltración serán
más cortos y obtendrán mayores oportunidades
de realizar mediciones.
Cómo Medir la Infiltración
- Recorte cualquier vegetación (hierba)
a nivel de la superficie y retire toda la cubierta orgánica suelta dentro de un
área un poquito más grande que la de la
lata más grande que vaya a utilizar.
Intente no alterar el suelo.
- Haga girar las latas hasta enterrarlas de 2
a 5 cm en el suelo, comenzando con la lata más pequeña. Se puede utilizar
un martillo para embutir la lata en la tierra. Si utiliza un martillo debe emplear
una tabla de madera encima de la lata para distribuir la fuerza de los martillazos.
No martille tan fuerte para evitar que la lata se tuerza.
- Mida la altura sobre el nivel del piso y
al tope de la marca hecha dentro de la lata más pequeña.
- Tan pronto como sea posible, haga lo siguiente, utilizando un equipo de
4 estudiantes:
4.1. Vierta agua en ambos aros y mantengan en el otro aro un
nivel aproximadamente igual al nivel en el aro interior. Note que el nivel del agua en
el aro exterior tiende a permear más rápidamente que el agua del aro interior.
4.2. Vierta agua en el aro interior,
apenas por sobre la marca de referencia.
4.3. Inicie el cronómetraje o anote
el tiempo del segundero y regístrelo en la Hoja de Trabajo de Datos de Infiltración.
Nota: El anillo exterior no deberá
estar filtrando agua hacia la superficie sobre el filo. Si así sucede, vuelva a
empezar utilizando otro lugar, meta el anillo exterior más adentro en la tierra,
o coloque lodo alrededor de su base.
- A medida que el nivel del agua en el aro interior alcanza la marca de
referencia superior, registre el tiempo que ha transcurrido desde que comenzó.
- Durante el intervalo de tiempo,
mantenga el nivel de agua en el aro exterior aproximadamente igual al nivel del
aro interior, pero con cuidado para que no vierta agua en el anillo interior (el uso
de un embudo puede ayudar a evitarlo), no permita que ninguno de los dos aros
se seque.
- A medida que el nivel de agua de la lata interna alcanza la marca de
referencia inferior:
7.1. Registre el tiempo al terminar la operación.
7.2. Calcule el intervalo tomando la diferencia entre el inicio y el final.
7.3. Vierta agua en el anillo interior
justo por sobre la marca de referencia superior. Eleve el nivel de agua del anillo
exterior de manera que se encuentren aproximadamente iguales.
- Continúe repitiendo los pasos 5-7
durante 45 minutos o hasta que los dos intervalos consecutivos de tiempo correspondan
a 10 segundos entre uno y otro.
- Algunas arcillas y suelos compactos pronto serán impermeables a
la infiltración de agua y el nivel del agua
ya no disminuirá para nada dentro de un período de 45 minutos. En ese
caso, registre la profundidad del cambio del agua, aproximándose al milímetro
más cercano. Registre el tiempo en el que suspendió sus observaciones como
el momento final. La medición de infiltración consistirá de un solo
intervalo de datos.
- Retire los aros. ESPERE CINCO MINUTOS.
- Mida la humedad de la tierra que
está próxima a la superficie (0-5 cm
de profundidad) desde el momento en que usted terminó de retirar los aros. Siga
el Protocolo Gravimétrico de Humedad de
los Suelos.
- Haga otras dos mediciones de
infiltración dentro de un área de 5 m de diámetro,
ya sea al mismo tiempo y utilizando otros grupos, o a lo largo de varios días (si
es que no llueve y cambia la capa superficial y su contenido de agua). No
hay problema en que varias pruebas rindan el mismo resultado, pero no registre
pruebas que sean incompletas (es decir, una prueba que se suspendió debido a la
falta de tiempo). Si tiene que realizar más
de tres series de mediciones, presente las mejores tres series.
Análisis y Presentación de Datos
La tasa de infiltración corresponde a la
distancia que disminuyó el nivel del agua dividida por
el tiempo requerido para que esta disminución
se dé. Para fines de las mediciones GLOBE, esto
es igual al ancho de su banda de referencia
dividida por la diferencia entre los tiempos de inicio
y finalización, para obtener un intervalo.
Utilice la Hoja de Trabajo de Datos de
Infiltración para registrar y ayudar a calcular los valores
que se precisan para planificar los resultados. La
tasa de flujo que observamos para cada intervalo de tiempo es realmente el valor promedio
durante ese intervalo. Es mejor marcar esa tasa de flujo
al punto medio de los tiempos de intervalo.
La infiltración deberá disminuir con el tiempo y
es importante que siga de cerca el tiempo
acumulado desde que se vertió el agua por primera vez en
el anillo interior. Fíjese en la tabla y gráfico
que constan a continuación y cerciórese de que
puede utilizar las fórmulas constantes en la Hoja
de Trabajo de Datos, a fin de calcular estos
valores antes de analizar sus propios datos.
Figura SU-P-16: Infiltración en el Jardín de Jim
Cambio en el Nivel de Agua = 20 mm
| Tiempo | Tasa de |
| Inicio | Final | Intervalo | Punto Medio | Acumulado | Flujo |
| [min] | [sec] | [min] | [sec] | [min] | [min] | [min] | [mm/min] |
| 31 | 00 | 32 | 00 | 1.00 | 31.50 | 0.50 | 20.0 |
| 32 | 30 | 34 | 15 | 1.75 | 33.38 | 2.38 | 11.43 |
| 34 | 30 | 36 | 45 | 2.25 | 35.62 | 4.62 | 8.89 |
| 37 | 15 | 40 | 00 | 2.75 | 38.62 | 7.72 | 7.27 |
| 40 | 45 | 44 | 00 | 3.25 | 42.38 | 11.38 | 6.15 |
| 44 | 15 | 47 | 45 | 3.50 | 46.00 | 15.00 | 5.71 |
| 48 | 15 | 52 | 00 | 3.75 | 50.12 | 19.12 | 5.33 |
| 52 | 15 | 56 | 15 | 4.00 | 54.25 | 23.25 | 5.00 |
| 56 | 30 | 00 | 30 | 4.00 | 58.50 | 27.50 | 5.00 |
Figura SU-P-17: Infiltración
