Infiltrómetro inundador.

Infiltrómetro inundador, que consta de un cilindro de metacrilato (2) que lleva una escala milimetrada (3) para realizar las lecturas y que queda sujeto sobre la superficie del suelo mediante un cilindro de acero (1) que se introduce unos centímetros en el terreno.

El cilindro de metacrilato (2) lleva una rejilla (4) sujeta por unas pinzas regulables (5) que impide que se levanten restos vegetales durante el ensayo y evita la degradación de la superficie edáfica por el impacto del agua al rellenarse el cilindro. El objetivo de este aparato es realizar mediciones de infiltración en terrenos forestales, agrícolas, pastizales, jardines y campos deportivos de césped.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201331510.

Solicitante: UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTA TERESA DE JESÚS DE ÁVILA.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MONGIL MANSO,Jorge, DÍAZ GUTIÉRREZ,Virginia, NAVARRO HEVIA,Joaquín, CRUZ ALONSO,Verónica.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • G01N15/08 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01N INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION DE SUS PROPIEDADES QUIMICAS O FISICAS (procedimientos de medida, de investigación o de análisis diferentes de los ensayos inmunológicos, en los que intervienen enzimas o microorganismos C12M, C12Q). › G01N 15/00 Investigación de características de partículas; Investigación de la permeabilidad, del volumen de los poros o del área superficial efectiva de los materiales porosos (identificación de microorganismos C12Q). › Investigación de la permeabilidad, del volumen de los poros o del área superficial de los materiales porosos.
  • G01N33/24 G01N […] › G01N 33/00 Investigación o análisis de materiales por métodos específicos no cubiertos por los grupos G01N 1/00 - G01N 31/00. › materiales de la tierra (G01N 33/42 tiene prioridad).
Infiltrómetro inundador.

Fragmento de la descripción:

Infiltrómetro inundador.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un infiltrómetro inundador de metacrilato, con una serie de elementos que facilitan su uso en campo y la realización de las mediciones. Por otra parte, el gasto de agua es reducido, así como el coste del propio aparato. Consta de un cilindro de metacrilato que queda sujeto sobre la superficie del suelo mediante un cilindro de acero que se introduce unos centímetros en el terreno. El cilindro de metacrilato lleva una escala milimetrada para realizar las lecturas. Así mismo, una rejilla sujeta por unas pinzas regulables impide que se levanten restos vegetales durante el ensayo, y evita la degradación de la superficie edáfica por el impacto del agua al rellenarse el cilindro.

El infiltrómetro está diseñado para realizar mediciones de infiltración en terrenos forestales, agrícolas, pastizales, jardines y campos deportivos de césped (fútbol, golf, etc.) . Esto hace posible un mejor conocimiento de la infiltración con fines científicos, técnicos y pedagógicos, así como el mejor diseño de los equipos de riego, de las técnicas o medios de drenaje, transformaciones de secano a regadío y en la valoración de la degradación de los suelos de uso ganadero o agroforestal. Igualmente permite caracterizar de forma económica la capacidad de los suelos para generar escorrentía y, por ello, una mejor predicción de los modelos hidrológicos para la estimación de los recursos hídricos, las crecidas e inundaciones y, por tanto, para el manejo del agua y la planificación del territorio.

Se define la intensidad, velocidad o tasa de infiltración, como la cantidad de agua que pasa a través de la superficie del suelo en un determinado instante. Por otra parte, la capacidad de infiltración es la cantidad máxima de agua que puede introducirse en un suelo por unidad de tiempo y en un instante dado. La infiltración es un proceso complejo, que depende de un buen número de factores Aunque existen diversas técnicas de cuantificación de la infiltración uno de los problemas en el estudio de este fenómeno es la dependencia del método de medición. Las dos técnicas más utilizadas y aceptadas son los infiltrómetros inundadores y los simuladores de lluvia. No obstante, algunos estudios han obtenido con infiltrómetro inundador valores de la tasa de infiltración unas ocho veces mayores que con simulación de lluvia, sin embargo, las intensidades de lluvia de la mayoría de los simuladores reproducen aguaceros de periodo de retorno elevados (>50 mm/h) que en periodos de ensayo cortos no reflejan el comportamiento normal del suelo. Los infiltrómetros inundadores en cambio, aunque se basan en la administración de una altura de agua determinada, aplicada con una carga hidrostática no tienen ese efecto tan acusado de compactación del suelo y destrucción de la porosidad superficial debido a la energía cinética de las gotas de los simuladores. La técnica de utilización del infiltrómetro inundador consiste en rellenar con agua el cilindro (encharcamiento o inundación) y medir la altura de agua infiltrada en intervalos de tiempo; después de cada medición se rellena el cilindro y se humedece la zona colindante.

Antecedentes de la invención

La infiltración es el movimiento de entrada de agua en el suelo a través de su superficie, producido por fuerzas gravitacionales y capilares. La infiltración se produce de manera natural ante las precipitaciones (también en tramos de ríos colgados o perdedores) , pero puede provocarse o favorecerse artificialmente, como ocurre en embalses, filtros verdes, drenajes, etc. Las preparaciones del suelo en la agricultura, en las repoblaciones forestales o en la jardinería pretenden, entre otras cosas, aumentar la infiltración y la retención de agua del suelo para promover un mejor crecimiento y estado fenológico de las plantas. En los campos deportivos que emplean césped como soporte de la actividad es necesario que el agua de lluvia drene apropiadamente para no inutilizar el terreno y suspender la actividad. También en suelos encharcados estacional o permanentemente, sellados, encostrados o salinizados es importante analizar la infiltración y mejorarla. Una vez infiltrada, el agua puede seguir diferentes caminos: en primer lugar, puede quedar retenida en el suelo (en la rizosfera) , siendo después evapotranspirada; puede convertirse en escorrentía subsuperficial (también llamada escorrentía hipodérmica o migración oblicua) ; o, por último, puede quedar retenida a cierta profundidad (franja capilar o agua vadosa) o percolar hasta un acuífero (agua subterránea) .

Actualmente se utilizan infiltrómetros inundadores que crean una lámina de agua de altura determinada sobre la superficie del suelo y que se repone según se va infiltrando. Existen diferentes tipos y modelos, como son los infiltrómetros de anillo simple o doble, cerrados o abiertos, y los infiltrómetros de tensión. A continuación se describen los tipos más habituales:

El infiltrómetro de Porchet realmente no requiere ningún aparato, simplemente es un método que consiste en excavar en el suelo un hoyo cilíndrico de radio determinado y llenarlo con agua hasta una altura determinada, midiéndose la altura de la lámina de agua en dos tiempos consecutivos para determinar la velocidad de infiltración en ese tiempo mediante una fórmula matemática.

El infiltrómetro de cilindro consiste en un tubo de material resistente, como acero o metacrilato, que se introduce en el suelo a una profundidad variable con la textura del suelo (generalmente entre 5 y 10 cm) . El cilindro se llena de agua, y se va rellenando según se va infiltrando. El agua infiltrada por unidad de tiempo nos da la velocidad de infiltración, mediante una reglilla y un cronómetro.

El infiltrómetro de cilindros concéntricos o de anillos emplea una metodología igual que en el caso anterior, pero se añade un cilindro más, concéntrico exteriormente al primero, que también se llena de agua con la finalidad de evitar que el agua infiltrada en el anillo interior se extienda lateralmente.

En la literatura de patentes también existen múltiples referencias a estos aparatos. Desde la patente US2540096 de 1949 a US5157959 referida a un infiltrómetro inundador automatizado.

En el mercado también existen numerosos tipos y modelos de infiltrómetros. Los infiltrómetros inundadores más sencillos de uno o dos cilindros suelen ser de acero, aunque también existen infiltrómetros de metacrilato u otros materiales plásticos. Respecto al tamaño de los cilindros, su diámetro oscila entre 2 cm y 1, 2 m aproximadamente. Por otra parte, también existen de carga constante, si tienen siempre la misma altura de agua, o de altura variable, cuando se hacen mediciones cada intervalo de tiempo y sólo se rellenan cuando baja sensiblemente la lámina de agua.

Descripción de la invención

La experiencia adquirida en varios años de realización de ensayos de infiltración nos permite constatar la necesidad de un infiltrómetro sencillo, económico, con bajo consumo de agua y con una serie de elementos que mejoren las mediciones y que reduzcan determinados inconvenientes que surgen durante los ensayos, sobre todo cuando se trata de trabajar en zonas de relieve abrupto y suelos heterogéneos, como sucede en terrenos agroforestales.

Con estas premisas se ha diseñado el infiltrómetro inundador objeto de la invención, el cual es un aparato de anillo simple y de carga variable que permite realizar ensayos de infiltración en todo tipo de terrenos; este aparato consta de:

- Un tubo de acero que está abierto por sus bases y presenta el borde inferior biselado para poder clavarlo fácilmente en el suelo a una profundidad predeterminada. Este tubo es capaz de sustentar en su interior un cilindro transparente en el que se depositará agua durante el ensayo.

- Un tubo transparente que se llena con agua para que ésta se vaya infiltrando en el terreno en una cantidad a determinar en el tiempo que dura el ensayo. Exteriormente este tubo presenta un diámetro equivalente al diámetro interior del tubo de acero para que acople en él en posición vertical. Por su cara exterior dispone de una escala de medición que marca la cantidad de agua infiltrada en el terreno a través de la base del tubo de acero.

- Sujeta convenientemente en una zona próxima a la base del tubo transparente en el que se echa el agua para el ensayo, se coloca una rejilla que reduce la compactación del suelo e impide el levantamiento de hojarasca y restos orgánicos ligeros presentes en la superficie del suelo durante el ensayo.

El cilindro de acero, que está destinado a reducir el flujo lateral de agua en el suelo durante el ensayo,...

 


Reivindicaciones:

1. Aparato infiltrómetro inundador, de anillo simple y de carga variable, para la realización de ensayos de infiltración en todo tipo de terrenos, que comprende:

- un tubo o cilindro de acero (1) , abierto por sus bases, con el borde inferior biselado, apto para ser clavado en el suelo a una profundidad predeterminada y capaz de sustentar en su interior un cilindro transparente (2) en el que se deposita agua durante el ensayo;

- un tubo o cilindro transparente (2) , apto para llenarse con agua para la infiltración, que dispone exteriormente de un diámetro equivalente al diámetro interior del cilindro de acero (1) en que acopla y está provisto exteriormente de una escala de medición que marca la cantidad de agua infiltrada en el terreno

(T) a través de la base del tubo de acero (1) ;

- una rejilla (4) , sujeta convenientemente en una zona próxima a la base del tubo (2) , que reduce la compactación del suelo e impide el levantamiento durante el ensayo de hojarasca y restos orgánicos ligeros presentes en la superficie del suelo.

2. Aparato infiltrómetro inundador, según la reivindicación 1, caracterizado por que el cilindro de acero (1) destinado a reducir el flujo lateral de agua en el suelo durante el ensayo presenta una altura aproximada comprendida entre 10 y 20 cm.

3. Aparato infiltrómetro inundador, según la reivindicación 1, caracterizado por que el cilindro transparente (2) , que será llenado de agua durante el ensayo, es de metacrilato.

4. Aparato infiltrómetro inundador, según las reivindicaciones 1 y 3, caracterizado por que el cilindro de metacrilato (2) tiene una altura comprendida entre 20 y 35 cm

5. Aparato infiltrómetro inundador, según la reivindicación 1, caracterizado por que la escala (3) para realizar la medición del volumen de agua infiltrada está provista de una marcación en centímetros y milímetros.

6. Aparato infiltrómetro inundador, según la reivindicación 1, caracterizado por que la rejilla (4) se sujeta al cilindro transparente (2) mediante unas pinzas (5)

consistentes en unos flejes de acero plegados, que permiten situar la rejilla a la altura más apropiada según el grado de hinchado del suelo o el espesor de la hojarasca.

7. Método de instalación del aparato del aparato infiltrómetro inundador de las reivindicaciones anteriores, que comprende las siguientes fases:

- clavar el cilindro de acero (1) en el terreno (T) hasta aproximadamente el 75% de su altura total, procurando no alterar la estructura del suelo y comprobando que quede situado en posición vertical;

- introducción del cilindro de metacrilato (2) dentro del cilindro de acero (1) , de manera que quede ajustado dentro del cilindro (1) ;

- colocación de la rejilla (4) en posición, sujeta al cilindro (2) mediante las pinzas (5) , regulando la altura de dicha rejilla sobre el suelo;

- cavado de una pequeña zanja circular (C) alrededor del tubo (1) , separada de éste unos 2 cm, que se rellena de agua cada cierto tiempo durante el ensayo.

8. Método, según la reivindicación 7, caracterizado por que la zanja circular a cavar en torno al tubo (1) presenta una profundidad y anchura comprendida entre 5 y 10 cm y está separada de dicho tubo (1) unos 2 cm, rellenándose periódicamente de agua durante el ensayo para reducir los flujos laterales de agua en el suelo.

9. Método de medición de la filtración de agua en el terreno (T) por medio del aparato infiltrómetro inundador de las reivindicaciones anteriores, que comprende los siguientes pasos:

- instalación del aparato según la reivindicación 8;

- llenado del cilindro transparente (2) hasta su borde superior;

- lectura del volumen infiltrado a diferentes intervalos de tiempo;

- rellenado del cilindro (2) hasta el borde cada vez que se hace la lectura o inmediatamente después de su vaciado;

- repetición del proceso de lectura y rellenado hasta que el volumen infiltrado sea constante.


 

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