✅ INFILTRACIÓN DE AGUA EN EL SUELO

La infiltración es el proceso mediante el cual el agua pasa a través de la superficie terrestre, este proceso es ocasionado por la intervención de fuerzas gravitacionales y capilares, fuerzas que las podemos encontrar en la cohesión y adherencia del agua. La infiltración sirve como fuente para la recarga de acuíferos y así como también para mantener la humedad del suelo. Se dice que la infiltración será total cuando la capacidad de infiltración del suelo sea mayor que la intensidad de precipitación, para este caso se considera que no ocurrirá escorrentía directa.

La capacidad de infiltración del suelo se conoce como a la tasa máxima de agua que puede ingresar en el suelo en un determinado tiempo, es variable según sea la tormenta que se presenta y según sea el tipo de suelo. La capacidad de infiltración será máxima cuando se marque el inicio de la precipitación o riego, además será mínima cuando el suelo este a punto de alcanzar su máxima saturación.

La tasa de infiltración puede verse afecta por los siguientes factores más importantes:

• El contenido de humedad del suelo en la fase inicial de la infiltración.
• La intensidad que presente la precipitación.
• Cobertura vegetal del área de infiltración.
• Conductividad hidráulica del suelo
• Capacidad de retención del suelo.
• Difusividad del suelo.

MEDIDA Y ESTIMACIÓN DE LA INFILTRACIÓN

Para poder medir la infiltración en suelo, generalmente se emplean permeámetros o infiltrómetros directamente en la zona donde se medirá la infiltración. Estos dispositivos se componen de cilindros pequeños que tendrán ambos extremos abiertos. Dentro de los tipos de infiltrómetros más conocidos tenemos:

• Infiltrómetro de carga constante: Se componen de cilindros concéntricos, se introducen en el suelo a 50 cm de profundidad y se introduce agua a través de buretes graduados para mantener la carga constante. La medida de lectura de infiltración se realiza en distintos intervalos de tiempo, de tal manera que se pueda generar una curva de capacidad de infiltración del suelo.
• Simulador de lluvia: Este dispositivo se encarga de “simular” una lluvia sobre una sección grande de terreno. El agua se asemeja a un riego por aspersión, la infiltración se obtiene por la ecuación del balance, mediando los valores de entrada de agua (suministro) y el agua que se pierde por escorrentía directa.

La infiltración medida solo representa la infiltración en ese punto, puesto que es más sensible a la variación del tipo espacial, es decir, en una cuenca de varios km de área, se podrán encontrar suelos anisótropos heterogéneos, lo que constituirá una variación significa de la infiltración en distintos puntos.

Para poder estimar la infiltración en una cuenca aforada se hace uso de ecuaciones empíricas en toda la cuenca de estudio. Se debe contar con registros pluviográficos (precipitación) y registros hidrográficos (escorrentía), de una determinada tormenta.

Se considera que la capacidad de infiltración será constante en toda la duración de la precipitación, este valor será conocido como “Índice de infiltración media”.

• Primero se debe separar el flujo base de la escorrentía directa, luego se deberá determinar la lámina efectiva producida por la escorrentía y por último determinar las pérdidas producidas.
• Luego se deberá obtener la relación de pérdidas de cada barra del histograma por el intervalo de tiempo en lo que se produce, con esto podemos obtener el índice de infiltración media.

Para realizar la estimación de infiltración en una cuenca no aforada se utilizan los siguientes métodos:

• Criterio de Horton: Esta metodología se basa en el uso de constantes empíricas que determinar cada tipo de suelo, estas dependerán del tiempo transcurrido desde el momento que inicia la precipitación.

HIDRÁULICA DE SUELO SATURADO

El comportamiento hidrodinámico que presenta un acuífero está relacionado directamente la estructura geológica donde se encuentra. Los parámetros que determinan este comportamiento están conformados por: Conductividad hidráulica (K), Transmisividad (T), coeficiente de almacenamiento (S). La capacidad de almacenamiento constituye la porosidad del suelo. Los poros en el suelo pueden ser capilares o gravitaciones.

El agua de los acuíferos presenta un régimen laminar, puesto que el movimiento que realizan es muy pequeño. Esto pues, nos da la idea que los acuíferos pueden tomar varios siglos para formarse, y, por lo tanto, será difícil que el agua que contiene se agote con rapidez.

Por otra parte, es importante mencionar que también existen acuíferos de menor extensión que se recargan anualmente, estos acuíferos pueden ser confinados o libres durante toda la duración del ciclo hidrológico del agua. La diferencia entre acuíferos grandes y pequeños, radica en que el caudal del primero es casi independiente de la precipitación anual dentro de la cuenca, en cambio, el caudal del segundo se relaciona directamente con la precipitación anual dentro de la cuenca, puede aumentar en épocas de mayor intensidad y puede disminuir en épocas de estiaje.

Los parámetros que determinar el comportamiento hidrodinámico de los acuíferos son:

• Conductividad hidráulica: Es la propiedad que permite dejar fluir el agua en presencia del gradiente hidráulico. Puede asemejarse a la permeabilidad intrínseca, a diferencia de que esta ultima contiene la porosidad capilar.
• Transmisividad: Se conoce como transmisividad al producto del espesor del acuífero saturado con la conductividad hidráulica que presenta. Este valor representa el caudal de agua por unidad de ancho sometido a una gradiente hidráulica del 100%. La medición de la transmisividad se utiliza con frecuencia en la ingeniería de pozos.
• Porosidad: Representa la capacidad que presenta una roca para poder almacenar agua dentro del conjunto de vacíos dentro de esta.
• Coeficiente de almacenamiento: Representa la cantidad de agua almacenada por una columna vertical del acuífero. Se representa como unidad de área por altura de espesor medio del acuífero siempre y cuando presente un gradiente hidráulico de 100%
• Coeficiente de almacenamiento específico: Representa la cantidad de agua almacenada por unidad de volumen cuando el gradiente hidráulico sea del 100%.

Todos los parámetros hidrodinámicos característicos de los acuíferos se miden en campo, para ello se realizan pruebas de bombeo a través de la perforación de pozos en el acuífero del cual se desea aprovechar el agua. También suelen emplearse métodos indirectos para la medición de aguas subterráneas, pueden ser el método sísmico, resistividad eléctrica, resonancia magnética nuclear, etc. Estos métodos, a diferencia de la perforación de pozos, representan menores costos y menor precisión para la estimación de los parámetros hidrodinámicos.