Este documento trata sobre la infiltración, evaporación y evapotranspiración. Explica los factores que afectan la infiltración como las características del suelo y del agua. También describe métodos para medir la infiltración como los infiltrometros y cómo determinar la capacidad de infiltración de una cuenca. Finalmente, introduce conceptos como el hietograma, que muestra la variación de la precipitación en el tiempo, y el hidrograma, que representa el caudal frente al tiempo.

1. Unidad 4
Infiltracion,Evaporación y
Evapotranspiración
HIDROLOGIA
APLICADA
S07.s7 Temas: Flujo no saturado. Calculo
del campo de flujo de humedad en el suelo.
Infiltración. Ecuación de Horton. •Ecuación
de Philip.

2. LOGRO ESPECIFICO
Logro específico de aprendizaje Al finalizar la cuarta
unidad, el estudiante podrá determinar las tasas de
infiltración, que permitan generar el hietograma de
precipitación de exceso, el mismo que puede ser transitado
hasta el punto de aforo y obtener de esta manera el
hidrograma para un determinado periodo de retorno. Las
tasas de evaporación permitirán definir el proceso de
abstracción de un espejo de agua de un embalse y
finalmente el estudio de la evapotranspiración permitirá
determinar la cantidad de agua requerida para una cedula
de cultivo.

3. IMPORTANCIA
• Para el estudiante el conocimiento de la Infiltración es
importante porque permite al Ingeniero civil conocer las
variables sobre los efectos de la infiltración y el trabajo
de las aguas y su movimiento en profundidad hasta
llegar al acuífero.

4. REVISIÓN DE LA CLASE ANTERIOR
4
¿Qué se vio la clase pasada?
¿Quedó alguna duda?

5. SABERES PREVIOS
5
¿Saben algo sobre
Infiltración? Y la
importancia de su estudio
en la Ingeniería Civil?

6. UTILIDAD
6
¿Por qué creen que es importante este tema?
¿En qué situaciones lo aplicarías?

7. Desarrollo del Tema

10. El perfil del suelo en el proceso de infiltración.

11. El agua en una cuenca.
Está formada de dos partes.
Una parte(Escorrentía superficial y Subsuperficial) que recibe 'el nombre de escorrentía
directa
Otra parte el agua subterránea que recibe el nombre de' flujo base.

12. La Infiltración ocurre, cuando las aguas procedentes de las precipitaciones o de almacenes
superficiales (deshielos, ríos, lagos) inician un movimiento descendente hacia el subsuelo, y que
puede alcanzar diferentes profundidades en función de las condiciones.
El agua de la precipitación da lugar a la escorrentía superficial, gran parte de ella se
evapora antes de llegar al suelo, la otra cantidad es retenida en la cobertura vegetal.
Y la que logra llegar al suelo, dependiendo de la condición de la superficie , es
absorbida por el suelo.
Ocurrencia de la infiltración

14. Importancia de la Infiltración
Juega un papel de primer orden en la relación lluvia escurrimiento y por lo tanto en los problemas de diseño y
predicción asociados a la dimensión y operación de obras hidráulicas.

16. CARACTERISTICAS DEL TERRENO O MEDIO PERMEABLE
a) CONDICIONES DE LA SUPERFICIE:
La compactación natural o debida al tránsito, dificulta la penetración del agua y por tanto, reduce la
capacidad de infiltración. Una superficie desnuda esta expuesta al choque directo de las gotas de lluvia,
que también da lugar a la compactación, lo que también disminuye la infiltración.
Cuando un suelo esta cubierto de vegetación, las plantas protegen de la compactación por impacto de
lluvia, se frena el recorrido superficial del agua que esta mas tiempo expuesta a su posible infiltración y las
raíces de las plantas abren grietas en el suelo que facilitan la penetración del agua.
FACTORES QUE AFECTAN LA INFILTRACIÓN
a) Factores que definen las características del terreno o medio permeable.
b) Factores que definen las características del fluido (agua) que se filtra.

17. b) CARACTERISTICAS DEL TERRENO:
La textura del terreno influye por si y por la influencia en la estabilidad de la estructura, tanto menor cuanto mayor sea la
proporción de materiales finos que contenga. Un suelo con gran cantidad de limos y arcillas está expuesto a la disgregación y
arrastre de estos materiales por el agua, con el consiguiente llenado más profundos.
La estructura define el tamaño de los poros. La existencia de poros grandes reduce la tensión capilar, pero favorece
directamente la entrada de agua.
El calor especifico del terreno influirá en su posibilidad de almacenamiento de calor
que afecta a la temperatura del fluido que se infiltra y por tanto a su viscosidad.
El aire que llena los poros libres del suelo, tiene que ser desalojado por el agua para ocupar su lugar y esto suaviza la
intensidad de la infiltración hasta que es desalojado totalmente.

18. c) CONDICIONES AMBIENTALES:
La humedad inicial del suelo juega un importante papel. Cuando el suelo está seco al comienzo de la lluvia, se crea una fuerte
capilaridad al humedecerse las capas superiores y este efecto se suma al de la gravedad incrementado la intensidad de
infiltración. A medida que se humedece, se hinchan por hidratación, las arcillas y coloides cierran las fracturas y grietas
disminuyendo la capacidad de infiltración.
Por otra parte, el agua que alcanza el nivel acuífero es el total de la infiltrada menos la retenida por el suelo.

19. CARACTERISTICAS DEL FLUIDO DEL AGUA QUE SE INFILTRA
La turbidez del agua afecta la intensidad de la infiltración, especialmente por los
materiales finos en suspensión que contiene, que penetran en el suelo y reducen
por colmatación la permeabilidad.
El contenido en sales, a veces, favorece la formación de flóculos con los coloides
del suelo y reduce por el mismo motivo, la intensidad de infiltración. En otras
ocasiones, puede ocurrir lo contrario, al producirse defloculación.
La temperatura del agua afecta a su viscosidad y en consecuencia, a la facilidad
con que discurrirá por el suelo. Debido a ello se la obtenido para el mismo
terreno, intensidades de infiltración menores en invierno que en verano.

20. EQUIPOS PARA MEDIR INFILTRACIÓN
Para medir la infiltración de un suelo se usan los infiltrometros, que sirven para determinar la capacidad de infiltración en
pequeñas áreas cerradas, aplicando artificialmente agua al suelo.
Se usan con frecuencia en pequeñas cuencas o en áreas pequeñas o experimentales dentro de cuencas grandes. Cuando en el
área se presenta gran variación en el suelo y vegetación, esta se subdivide en subareas relativamente uniformes, de las cuales
haciendo una serie de pruebas se puede obtener información aceptable.
Siendo la infiltración un proceso complejo, es posible inferir con los infiltrometros la capacidad de infiltración de cualquier
cuenca en forma cualitativa, pero no cuantitativa. La aplicación mas favorable de este equipo se obtiene en zonas
experimentales, donde se puede evaluar la infiltración para diferentes tipos de suelo y contenido de humedad.

21. Grupos de infiltrómetros:
Hay dos grupos: de carga constante y simuladores de lluvia.
INFILTROMETROS DE CARGA CONSTANTE O DE INUNDACIÓN:
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.

22. Los infiltrometros de carga constante más comunes consisten en dos aros
concéntricos, o bien en un solo tubo, en el primer tipo se usan dos aros concéntricos
de 23 y 92 centímetros de diámetro respectivamente, los cuales se hinchan en el
suelo varios centímetros.
El agua se introduce en ambos compartimientos, los cuales deben conservar el
mismo tirante. El objeto del aro es evitar que el agua dentro del aro interior se
expanda en una zona de penetración mayor que el área correspondiente, cantidad
de infiltración del suelo se determinara a partir de la cantidad de agua que hay que
agregar al aro interior para mantener su tirante constante

23. SIMULADORES DE LLUVIA:
Con el objeto de evitar en lo posible las fallas de los infiltrometros de carga constante, se usan los infiltrometros que simulan
lluvia, aplicando el agua en forma de constante al suelo mediante regaderas.
El área que estos simuladores cubre varía generalmente entre 0.1 y 40 metros cuadrados. En estos aparatos la capacidad de
infiltración se deduce midiendo el escurrimiento superficial resultante de una lluvia uniforma. Existen diversos tipos de
infiltrometros de esta clase, dependiendo del sistema generador de lluvia y la forma de recoger el escurrimiento superficial
del área en estudio.
La capacidad de infiltración media en la cuenca, se puede obtener con las mediciones de infiltrometros en puntos
representativos de las diferentes características del suelo de la cuenca.

25. Hietograma: es un diagrama de barras que representa las variaciones de la
altura de precipitación (p.e. en mm) o de su intensidad (mm/h) en intervalos
de tiempo previamente seleccionados. Permite conocer la precipitación de un
lugar a través del tiempo de la tormenta.

27. Fijada la duración de la tormenta, obtener los Hietograma es fácil:
Por cierto, su fórmula es la siguiente (L = longitud de cauce en km, J = desnivel del cauce en m/m):
Una vez determinada la duración de la tormenta (cómo el tiempo de concentración de la cuenca), obtener hietogramas a
partir de curvas IDF es cosa fácil, sólo hay que seguir estos pasos:
Divide el tiempo de duración en intervalos de tiempo Δt
Selecciona el periodo de retorno del cual obtener el hietograma
Obtén de su curva IDF los valores de intensidad de precipitación para cada intervalo Δt, 2Δt, 3Δt,… hasta la
duración total de la precipitación
Calcular la profundidad o volumen de precipitación caída en cada intervalo, multiplicando la intensidad por la
duración del intervalo (en horas)
Resta los valores sucesivos de profundidad de precipitación (en mm) calculados antes Reordena los resultados de
manera que el mayor valor esté en medio de la serie, y se vayan alternando en orden descendente alternativamente a
lado y lado de ese máximo

28. Si todo ha ido bien deberás tener una tabla de resultados cuya representación en gráfico de barras es el
siguiente:

30. Hidrograma: es un gráfico que muestra la variación en el tiempo de alguna
información hidrológica tal como: nivel de agua, caudal, carga de sedimentos, entre
otros. para un río, arroyo, rambla o canal, si bien típicamente representa el caudal
frente al tiempo; esto es equivalente a decir que es el gráfico de la descarga (L3/T) de
un flujo en función del tiempo. Éstos pueden ser hidrograma de tormenta e
hidrograma anuales, los que a su vez se dividen en perennes y en intermitentes.

31. Determinación del hidrograma de descarga de una cuenca.
En algunos casos es necesario determinar el volumen total del escurrimiento
superficial generado por una lluvia en un tiempo determinado. Sin embargo es
más frecuente el caso en que se requiere conocer el caudal máximo instantáneo
de una determinada avenida. Otras veces se requiere un conocimiento completo
del hidrograma, es decir la variación en el tiempo del caudal en una determinada
sección en la cual se pretende construir una obra hidráulica o proteger un bien
existente.

32. Los métodos que se utilizan para estos cálculos son:
El racional; Hidrograma unitario;
Modelos matemáticos de cuencas hidrográficas.

34. El índice de infiltración o capacidad media de infiltración es utilizado para
calcular el escurrimiento en grandes áreas, donde sería difícil aplicar la curva de
capacidad de infiltración. Este es equivalente a la velocidad media de infiltración.

36. Métodos para determinar la capacidad de infiltración en una cuenca.
Están basados en el criterio cuando se analizó el infiltrometro y simulador de lluvia, a sea en la relación entre lo que llueve y lo
que escurre . En la practica resulta complicado analizar detalladamente el fenómeno y solo es posible hacerlo, con ciertas
limitaciones, para cuencas pequeñas donde acurren tormentas sucesivas.
Los métodos que permiten calcular la infiltración en una cuenca para una cierta tormenta, requieren del histograma de la
precipitación media y de su correspondiente hidrograma. Esto implica que en la cuenca donde se requiere evaluar la
infiltración se necesita, por lo menos un pluviografo y una estación de aforo en su salida. En caso de contar únicamente con
estaciones pluviométricas solo podrán análisis diario.

39. ¿Qué aprendimos hoy?
¿Cuáles son los puntos
principales?
CIERRE

40. Consulta bibliográfica
Bibliografía Base:
Río San José, Jorge del -
Autor. Tratamiento de datos
espaciales en hidrología.
Bubok Publishing S.L.
https://tubiblioteca.utp.edu.pe/
cgi-bin/koha/opac-
detail.pl?biblionumber=37982

41. Prepárate
La próxima sesión habrá
Participación Activa (PA)