UNIVERSIDAD DE PANAMÁ FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS ESCUELA DE CIENCIAS AGRÍCOLAS INGENIERIA EN CULTIVOS TROPICALES
“RIEGO Y DRENAJE” LSA 425 PRACTICA # 1 PRUEBA DE INFILTRACIÓN Y CÁLCULO PARA LA DETERMINACION DETERMINACION DE CONSTANTES HIDRICAS DEL SUELO
PROFESOR NOÉ AGUILAR ELABORADO POR: Jorge Carrión Salathiel Villarreal IV AÑO I SEMESTRE 18-04-2011
INTRODUCCION Los cultivos requieren para su desarrollo cierto porcentaje de humedad la cual se abastece de forma natural a partir de reservas de agua del suelo almacenadas, producto de las precipitaciones o de forma artificial mediante el riego.
El riego es la labor de suplir la deficiencia de agua ocasionada por diversas causas como lo son la irregularidad en la frecuencia de las precipitaciones en la época de lluvia o la falta de la misma en la época seca la perdida excesiva por el proceso de la transpiración. Conociendo entonces los principios del riego y el drenaje se realizo la práctica de campo basado en la infiltración de agua en el suelo, humedad, lámina de agua con los caculos y procedimientos pertinentes.
Objetivos
Determinar la capacidad de campo y el punto de marchitez permanente en un suelo.
Medir la velocidad de infiltración de agua en el suelo.
Medir la densidad aparente y el contenido de humedad de un suelo.
Desarrollar problemas prácticos sobre el contenido de humedad y lámina de agua en los suelos.
Procedimiento 1. Medir la tasa de infiltración de agua en un suelo mediante el método de los cilindros e infiltrómetros en una parcela en la F.C.A. 2. Preparar un sitio para determinar la capacidad de campo del suelo mediante el método de inundación. 3. Luego de 24 horas volver al sitio y tomar muestras de suelo para obtener el contenido humedad gravimétrico en el sitio preparado anteriormente. Tome muestras por triplicado a profundidades de 0 a 10 cm, 10 cm a 20 cm y 20 cm a 30 cm empleando el equipo de anillos metálicos de volumen conocido. Sellar las muestras para evitar perdida de agua por evaporación y trasladarlas al laboratorio. 4. En el laboratorio obtener peso húmedo de cada muestra y colocarlas al horno a 105 grados centígrados hasta obtener peso constante (24 a 48 horas). 5. Retirar las muestras del horno, enfriar a temperatura ambiente y obtener el peso seco. 6. Medir el peso vacío, el diámetro y la altura del cilindro que contiene cada muestra del suelo.
Equipo Utilizado •
2 cilindros de metal
•
Madera 4x2
•
Mazo
•
Pala
•
Piqueta
•
Escalimetro
•
Cubos de 5 galones
•
Balanza
•
Anillos metalicos
•
Horno
•
Espátula
Nº de Lectura 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Hora de Lectura
Lámina (cm)
Tiempo ∆ (min)
Tiempo Acumul.
Lámina ∆ (cm)
Lámina Acumul.
Veloc. Inf. Prom.
10:35 10:36 10:37 10:38 10:40 10:45 10:55 11:00 11:15
13.6 14.5 14.9 15.5 16.0 16.1 17.9/12 12.6 15.0
1 1 1 2 5 10 5 15
1 2 3 5 10 20 25 40
0.9 0.4 0.6 0.5 0.1 1.8 0.6 2.4
0.9 1.3 1.9 2.4 2.5 4.3 4.9 7.3
54 39 38 28.8 15 12.9 11.76 10.95
Resultados Hoja de Cálculos -PRUEBA DE INFILTRACIÓN
Infiltración del agua en el suelo: Después del riego o lluvia, el agua penetra en el suelo en forma vertical y horizontal por efecto de la gravedad, este fenómeno es denominado infiltración. La velocidad de infiltración se refiere a la relación entre una lámina de agua que se infiltra y el tiempo que tarda en hacerlo y se expresa en cm/hora o mm/hora. El agua se acumula en los poros del suelo y así pasa a ser utilizada por las plantas, es afectada por la evaporación o es desplazada a otros lugares por efecto del drenaje o percolación. Este movimiento está condicionado a la textura, humedad y estructura de los suelo. VI = K tn VI = capacidad de infiltración o velocidad de infiltración en cm/hora K = constante de infiltración, velocidad de infiltración durante el intervalo inicial “t” = 1 que depende de la naturaleza del suelo. t = tiempo de oportunidad de infiltración en minutos. n = coeficiente a dimensional que corresponde a la pendiente de la curva e indica como disminuye la velocidad de infiltración con el tiempo. (0>n>-1) Para la ecuación de la lámina de agua acumulada se integra la ecuación inicial de Kostiatov siguiente:
n+1
Lamina acumulada
este resultado se requiere en cm.
Cuadro 1 Estrato
Psh+ envase
Pss + envase
Peso de envase
Psh
Pss
0-10cm M1
250.0
212.2
106.3
143.7
105.9
M2
260.5
221.3
105.0
155.5
116.3
M3 10-20cm M1 M2 M3 20-30cm M1 M2 M3
257.0
216.7
105.7
151.3
111
272.9 242.8 260.8
231.5 207.3 221.2
105.8 96.7 98.1
167.1 146.1 162.7
125.7 110.6 123.1
250.9 274.7 274.9
217.7 237.9 237.0
96.8 98.3 96.6
154.1 176.4 178.3
120.9 139.6 140.4
Cuadro 2 Estrato 0-10 cm 10-20 cm 20-30 cm
Ѳg
D.A.
Ѳv
n
p.m.p.
56 52
Lam agua 1.73 2.58
35.2 32.6
1.1 1.2
38.7 39.1
26.9
1.3
35.0
48
3.90
Humedad Grav. 0-10 cm Ѳg= 150.2-111.1/111.1 x 100 = 35.2% 10-20 cm Ѳg 158.6-119.6/119.6 x 100 = 32.6% 20-30 cm Ѳg= 169.6-133.6/133.6 x 100 = 26.9% D.A 0-10 cm = 111.1/100.1 = 1.1 10-20 cm= 119.8/100.1= 1.2 20-30 cm= 133.6/100.1=1.3 % Ѳv=Ѳg x D.A 0-10 cm %Ѳv= 35.2% x 1.1 = 38.7 10-20 cm %Ѳv=32.6% x 1.2 = 39.1 20-30 cm %Ѳ= 26.9% x 1.3 = 35.0
Volumen total del envase VT=π*d2*h/4 d:5cm y h:5.1cm VT: 100.14 cm3
21 21.3
Lam agua sat 5.6 10.4
Agua util 17.7 17.8
19
14.4
16
E. Calcular la porosidad total de cada estrato considerando una densidad real de 2.50g/cm3 Porosidad N=1-DA/DR X 100 0-10 cm = ((1)-1.1g/cm3 /2.50g/cm3) x 100 = 56 % 10-20 cm= ((1)-1.2g/cm3 /2.50/cm3 ) x 100 = 52% 20-30 cm= ((1)-1.3g/cm3 /2.50g/cm3) x 100 = 48% F. Calcular la lamina de agua a saturación y la lámina de agua útil hasta 30 cm de prof. Lam. Agua= (n-%Ѳv) x prof/100 0-10 cm = L.a = (56-38.7) x 10 cm/100 = 1.73cm 10-20 cm= L.a= (52-39.1) x 10 cm/100= 1.29cm 20-30 cm=L.a= (48-35.0) x 10 cm/100= 1.30cm PMP=%Ѳvcc/1.84 0-10 cm=38.7/1.84= 21% 10-20 cm=39.1/1.84=21.3% 20-30 cm= 35.0/1.84=19% Lám. Agua a Saturación = %n/100 x Prof. 0-10 cm = 56/100 x 10cm = 5.6 10-20 cm= 52/100 x 10cm = 5.2 20-30 cm= 48/100 x 10cm = 4.8 Lám Agua útil = Ѳvcc - PMP 0-10cm= 38.7-21=17.7% 10-20 cm= 39.1-21.3=17.8% 20-30 cm= 35.0-19=16%
Tiempo
Velocidad de
Log x
Log y
x2
y2
x.y
acumulado infiltración 1
54
0
1.732
0
3.0
0
2
39
0.301
1.591
0.091
2.531
0.230
3
38
0.477
1.580
0.228
2.496
0.569
5
28.8
0.699
1.459
0.489
2.129
1.041
10
15
1
1.176
1
1.383
1.383
20
12.9
1.301
1.111
1.693
1.234
2.089
25
11.76
1.398
1.070
1.954
1.145
2.237
40
10.95
1.602
0.205
2.566
0.042
0.108
£x:6.778
£y:9.924
£x2:8.021
£y2:13.96
£xy:7.657
6.778/8:
9.924/8:
0.847
1.241
Para obtener el log x se utiliza el tiempo acumulado ejemplo: Log 1: 0. Para calcular el log y se utiliza la velocidad de infiltración, ejemplo: log 54: 1.732. Luego en x.y se procede a multiplicar el log x por log y. Al final se calcula la sumatoria y se promedia.
n: £x.y-£x.£y/n £x²-(£x) ²/n n: 7.657-(6.778*9.924)/8 8.021- (6.778)²/8 n: -0.330 Calculo de la constante de infiltración K K= antilog (ỹ-n ᾷ) =antilog (1.241-(-0.330*0.847) = antilog 1.521 K= 33.2 VI= 33.2 t-0.330 Lamina Acumulada K
t n+1
(n+1)(60) Lam. Acum. = 33.2 t-0.330+1 (-0.330+1)60 Lam. Acum. =
33.2 40.2
Lam. Acum. = 0.83 t0.67
t0.67
Anexos MÉTODO DE GIRASOL
Método de girasol: esto consiste en llevar el suelo a un invernadero, se siembra una planta hasta cuando salgan los primeros dos pares de hoja, se le suspende el riego hasta que la planta presente marchitez en los dos primeros pares de hojas, la planta se lleva a una cámara de humedad. Si la planta no recupera la turgencia la misma se encuentra en punto de marchitez permanente. El método de las plantas indicadoras de girasol (Helianthus annus); el cual consiste en tomar una muestra de suelo contenida en la maseta, cuando la planta no recupero su turgencia; dentro de una cámara húmeda, el valor del porcentaje de humedad que en ese momento la muestra, fue determinado en base a peso de suelo seco. Este método empírico, que consiste en dividir la capacidad de campo entre 1.84, Narro, (1994). Para determinar el punto de marchitez permanente del suelo se toma muestras de suelo con diferentes coberturas y suelos sin coberturas en cada una de las profundidades de estudio. Método empírico. PMP
CONCLUSION
Al realizar esta práctica de campo para determinar la velocidad de infiltración de agua en el suelo hemos visto que la misma es fundamental para calcular el tiempo de riego, diseño de los sistemas de riego y los caudales a manejar en las parcelas.
Podemos decir también que conforme la humedad penetra en el suelo y satura las capas superiores, su velocidad disminuye debido a la mayor resistencia del suelo y a la reducción en el diámetro de los poros hasta llegar a un valor constante denominado infiltración básica, que se usa para calcular el tiempo de aplicación al suelo en el caso del riego por gravedad y cuando se trata de riego a presión, se utiliza para compararla con el grado de aplicación (precipitación horaria), el cual debe ser menor que la infiltración básica.
BIBLIOGRAFIA
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