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PRUEBAS DE INFILTRACIÓN

En la caracterización de zonas de recarga, el proceso de la infiltración es uno de los

fenómenos a evaluar para establecer lo que ocurre en el suelo al presentarse la

posibilidad de que el agua pase a enriquecer las zonas acuíferas. En una primera etapa,

la infiltración del agua satisface la deficiencia de humedad del suelo en una zona cercana

a la superficie, y posteriormente superado cierto nivel de humedad, pasa a formar parte

del agua subterránea, saturando los espacios vacíos.

Bajo esta perspectiva la tasa de infiltración se puede obtener mediante los métodos del

infiltrómetro de aros concéntricos y el de cilindro excavado. Todos los métodos para medir

la infiltración en condiciones de campo se basan en la inundación y estancamiento del

agua en la superficie y en mediciones de tiempo y volumen de entrada y salida de agua.

1. SELECCIÓN DEL SITIO Se debe buscar un sitio que cumpliera con las siguientes características: MORFOLOGÍA: Zona de superficie regular, poca pendiente. No es aconsejable realizar la prueba sobre un talud, es recomendable que si se trata de una zona de depósitos (aluviales, aluvio torrenciales o de ladera), hacerlo en la zona superior o cima de este, en lo posible hacia las zonas centrales. VEGETACIÓN: Que no sea muy densa, ausencia de raíces gruesas que puedan representar un obstáculo para enterrar los cilindros simultáneamente, preferiblemente pastos o rastrojos bajos o vegetación rala. ESTADO DE HUMEDAD DEL SUELO: Este aspecto debe ser descrito para contrastar el estado del suelo con los resultados obtenidos en cada prueba. En términos generales el estado de humedad del suelo se debe determinar bajo los siguientes parámetros: Saturado: Con agua que ocupa los espacios vacíos del suelo y envuelve sus partículas mostrando un estado de saturación. Húmedo: Se aprecia el material que compone el suelo, humedecido, no saturado Seco: Se aprecia sin contenido de agua visible al ojo humano o notorio al tacto, puede también manifestar una vegetación seca o marchita en superficie.

2. MÉTODO INFILTRÓMETRO DE AROS CONCÉNTRICOS

Una vez seleccionado el sitio, se procedió a tomar las coordenadas y las características cualitativas, antes de la prueba, Este método se encuentra dentro de los infiltrómetros conocidos como de “carga constante”, que permiten conocer la cantidad de agua que penetra en el suelo en un área cerrada a partir del agua que debe agregarse a dicha área para mantener un tirante constante, que generalmente es de medio centímetro.

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El uso de un aro exterior garantiza que el agua que se infiltra por el aro interno tenga un flujo preferentemente vertical (es decir, el flujo lateral sea despreciable frente a la rapidez del agua descendente, la cual iniciará su descenso en condiciones de no saturación) y que no se analice una zona de penetración mayor que el área correspondiente a investigar. El objetivo fundamental de este método es el de generar una curva de infiltración y conocer la conductividad hidráulica del suelo saturado que se analiza. La figura 1 permite visualizar como se distribuye el agua al ser introducida en cada cilindro.

Figura 1. Infiltrómetro de aros concéntricos. Fuente: Video Universidad Politécnico de Valencia (UPV). http://www.youtube.com/watch?v=5q4eqtaL6Eo

El cilindro externo, al ser llenado con agua, produce la saturación del terreno, de tal manera que al ingresar el agua del cilindro interno, se garantiza una infiltración de manera vertical, pues el bulbo húmedo generado en el terreno, evita el movimiento horizontal del agua que ingresa por el cilindro interno.

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Figura 2. Esquema gráfico del ensayo de anillos concéntricos. Fuente: LUNA, Daniel. 2003 Los aros o cilindros empleados tienen las siguientes dimensiones: Aro 1 (Interno) Altura: 30,0 cm Diámetro: 15,0 cm Aro 2 (Externo): Altura: 30, 0 cm. Diámetro: 30, 0 cm

Foto 1. Método de aros concéntricos o cilindros

3. OTROS MATERIALES EMPLEADOS:

Navegador GPS Aro Externo Aro Interno Agua Manguera y Caneca (para llenar los aros) Grava o gravilla (para cubrir el área de infiltración y evitar socavación) Tablón de madera (para hundir simultáneamente ambos aros Arcilla (para evitar fugas) Cronómetro Lienza, regla o metro Formato para tomar datos en campo Calculadora

Para dar inicio a la prueba de aros concéntricos, se hincaron ambos aros a la vez en el suelo varios centímetros, normalmente de 5 a 10 cm., con la ayuda de un tabón de madera lo suficientemente fuerte para resistir la presión ejercida. El hecho de enterrar a la vez ambos aros garantiza que durante el experimento, no se generen zonas de fuga

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perimetral. No obstante, al llegarse ésta a presentar, se utilizó arcilla para reparar dichas fugas. Una vez enterrados los aros o cilindros, se les suministró agua rápidamente comenzando por el exterior, manteniendo el nivel constante de este (adicionando más agua cuando era necesario) y midiendo los tiempos y descenso del agua del cilindro interior. En ese momento se consideraba iniciada la prueba tomando los tiempos y niveles asociados a los descensos. Cuando la prueba se estabilizó, es decir cuando se tenían por lo menos tres lecturas de tiempo iguales con igual descenso de la columna de agua, se consideraba estabilizada la prueba para la obtención de resultados. Este método presenta las siguientes ventajas:

Gran manejabilidad: El equipo puede ser llevado fácilmente a cualquier zona de

estudio y puede ser fácilmente puesto en marcha el experimento, por lo que es

usado ampliamente por la hidrología, agronomía y ciencias del suelo.

Rapidez en las medidas de infiltración: los resultados se obtienen de manera

práctica y se pueden obtener en poco tiempo.

Metodología sencilla y barata.

El experimento se realiza directamente en campo, para evitar errores en el

muestreo, ya que no se perturba la configuración original del suelo, garantizando

la mayor certidumbre en el análisis y en el resultado.

Desventajas:

El análisis es de carácter local: no se puede extrapolar los valores obtenidos en un

punto a un terreno de gran área, ya que las condiciones climáticas y del suelo

pueden variar notablemente.

El suelo se modifica al clavar el tubo: no hay efectos de compactación, ni de

arrastre de finos, ni del aire, ya que el terreno no es preparado para el ensayo de

infiltración, si no que se hace sobre el terreno natural.

Deben realizarse una serie de ensayos para distintos grados de humedad, ya que

la medición varía según el estado de humedad inicial existente al momento del

ensayo.

Resultados relativamente imprecisos: La medida se realiza con una carga

hidráulica variable.

El relleno con agua de los anillos puede provocar la suspensión de partículas

sólidas y su posterior deposición y taponamiento de los poros del suelo.

En el diseño clásico del infiltrómetro, el peso de la superficie de muestreo reposa

sobre el depósito, el cual a su vez, reposa en el disco, lo que puede conllevar al

colapso de la estructura en su totalidad al ser usado en suelos con condiciones

próximas a su saturación.

Desconoce el efecto que producen las gotas de lluvia sobre el suelo, como son la

compactación y el lavado de finos en el suelo a analizar, por lo que los datos

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obtenidos no corresponden a los reales, cuando cae lluvia sobre el terreno de

interés.

4. MÉTODO DE PORCHET O CILINDRO EXCAVADO

Este método es bastante sencillo pues consiste en realizar una excavación directamente

en el terreno con una profundidad de 30 cm y un diámetro determinado, para ser llenado

con agua y definir la tasa de descenso de la columna de agua en el tiempo, introduciendo

en la excavación una cinta métrica o regla para tal fin.

Figura 3. Método de Porchet

Materiales empleados: Paladraga Cronómetro Cinta métrica Agua

Foto 2. Método de Porchet o cilindro excavado, desarrollado en campo.

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Ventajas

Es un método directo para calcular la tasa de infiltración.

Es medido en campo realizando un trabajo sencillo y con instrumentación común.

Desventajas:

El tiempo de la prueba puede variar según las condiciones del terreno.

Desconoce el efecto que producen las gotas de lluvia sobre el suelo, como son la

compactación y el lavado de finos en el suelo a analizar, por lo que los datos

obtenidos no corresponden a los reales, cuando cae lluvia sobre el terreno de

interés.

5. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

Según Luters (2000) dependiendo los resultados de las pruebas de infiltración, el suelo

puede ser calificado según una clase especifica que varía entre impermeable y muy

rápido.

Siguiendo este esquema, para los sitios analizados se tendrían las clases de infiltración

que se indican a continuación.

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Fecha: Código:

Municipio: vereda: paraje o sector:

Coord. X: Coord. Y:

Coord. Z: Nombre del Predio:

Como se llega al sitio:

Estado de suelo:

Unidad Litológica y Descripción:

Vegetación:

Lectura Tiempo (min) Nivel del

agua (cm) mm Infiltrados

Tasa de infiltración

(mm/h)

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0.0

100.0

200.0

300.0

400.0

0 10 20 30 40

Tasa

In

filt

raci

on

m

m/h

Tiempo min

8

Referencias

LUTERS ALBERTO,guia para la evaluacion de la calidad y salud del suelo.soil quality

institute, USDA, 1998.Argentina julio, 2000. Pagina 59. "infiltracion"

Universidad Politécnico de Valencia (UPV). En Linea:

http://www.youtube.com/watch?v=5q4eqtaL6Eo

Área Metropolitana del Valle de Aburrá, (AMVA). 2011 DETERMINACIÓN Y PROTECCIÓN DE LAS

POTENCIALES ZONAS DE RECARGA EN EL NORTE DEL VALLE DE ABURRÁ. Medellín 2011.