Conductividad hidráulica, infiltración del agua en el suelo y evaluación de goteros: fórmulas y conceptos clave
Chuleta 1. Suelos saturados: conductividad hidráulica
Conceptos
- Textura: proporción de arena, limo y arcilla.
- Estructura: forma en que se agrupan las partículas del suelo.
- Ley de Darcy: describe el movimiento del agua a través de un suelo saturado.
- Conductividad hidráulica (k): capacidad del suelo para transmitir agua.
- Permeámetro: equipo que mide la conductividad hidráulica del suelo saturado.
- Flujo permanente: caudal constante en el tiempo.
Fórmulas fundamentales
1. Ley de Darcy
Despejando:
Infiltración del agua en el suelo
Conceptos
- Infiltración: entrada del agua desde la superficie hacia el interior del suelo.
- Frente de humedecimiento: límite que separa la zona humedecida de la que todavía no lo está.
- Infiltración acumulada (\(F_{ac}\)): cantidad total de agua infiltrada por unidad de superficie, expresada en mm.
- Velocidad de infiltración (\(f\)): cantidad de agua infiltrada por unidad de superficie y tiempo, expresada en mm/h.
- Conductividad hidráulica saturada (\(k\)): capacidad del suelo saturado para transmitir agua.
- Infiltrómetro: cilindro que permite medir experimentalmente la infiltración.
- Tasa de infiltración estabilizada: velocidad que permanece aproximadamente constante cuando se alcanza el régimen estable.
Factores que afectan a la infiltración
Propiedades del suelo:
- Textura.
- Estructura.
- Contenido de materia orgánica.
Condiciones del suelo:
- Compactación.
- Humedad previa.
- Calidad del agua.
- Fauna del suelo.
Interpretación de las gráficas
- Infiltración acumulada-tiempo: aumenta con el tiempo.
- Velocidad de infiltración-tiempo: suele disminuir inicialmente y tiende a estabilizarse.
- Cuando la infiltración se estabiliza en un suelo saturado, la tasa puede relacionarse con su conductividad hidráulica saturada.
Procedimiento del ensayo
- Clavar el infiltrómetro verticalmente en el suelo.
- Añadir agua hasta una carga inicial de 0,10–0,15 m.
- Registrar el nivel del agua y el tiempo.
- Calcular el agua infiltrada y la infiltración acumulada.
- Representar las curvas de infiltración acumulada y velocidad de infiltración.
- Ajustar la ecuación de Kostiakov y obtener \(k_k\) y \(a_k\).
Evaluación de goteros
- Gotero: emisor que suministra agua de forma localizada.
- Caudal (\(q\)): volumen de agua descargado por unidad de tiempo.
- Presión (\(h\)): presión de funcionamiento del gotero; en la práctica se expresa en bar.
- Coeficiente de variación (CV): mide la dispersión de los caudales entre goteros.
- Caudal nominal (\(Q_n\)): caudal indicado por el fabricante. En la práctica: 3 L/h.
- Coeficiente de descarga (\(k\)): parámetro de la ecuación característica del gotero.
- Exponente (\(x\)): indica cómo responde el caudal a los cambios de presión.
Fórmulas fundamentales
1. Ecuación característica del gotero
