Modelación numérica de la infiltración de agua en el suelo provista por un infiltrómetro de tensión usando el método de elemento finito - Carrillo Ayala, Vanesa (Universidad Autónoma Metropolitana, 2023)
En esta tesis se presenta la modelación numérica de la infiltración de agua en el suelo por medio de un infiltrómetro de tensión con la finalidad de servir como base al diseño de diferentes problemas relacionados con este proceso. Para el desarrollo del procedimiento numérico se utiliza la forma linealizada de la ecuación de Richards conocida como ecuación de Warrick con condición inicial igual a cero y condiciones de frontera de tipo mixto. Se discretiza el espacio con el método de elemento finito y la integración temporal a través del método de Crank-Nicolson. Además se emplean transformaciones isoparamétricas bicuadráticas para realizar los cálculos. Con el fin de aproximar la solución del problema de estudio, se ha elaborado un programa en el lenguaje M de Matlab, el cual nos permitirá entender otro tipo de problemas relacionados con la infiltración. La verificación del programa se ha realizado con un problema semejante al propuesto por Warrick (Warrick, 1974), dedujimos la solución analítica y constatamos que los perfiles del potencial de flujo matricial que se generan tienen el mismo comportamiento y forma que los presentados tanto en el artículo como aquellos obtenidos numéricamente. Para realizar el análisis del problema de estudio hemos considerado los datos del experimento tomado de (Pulido, 2019) que consistió en extraer 7 columnas de suelo: 3 del Bosque, 2 del Acahual y 2 de Agostadero y realizar ensayos de infiltración para cuatro diferentes tensiones (etapas) en el laboratorio, en donde se encontró los valores de la conductividad saturada, la constante de proporcionalidad de Gardner y los datos registrados de la lámina acumulada. Los resultados numéricos se obtienen para los tres tipos de suelo: Bosque, Acahual y Agostadero y el valor del parámetro κ por medio del ajuste de las curvas de infiltración experimentales. Se muestran los perfiles del potencial de flujo matricial Θ y los caudales de entrada y salida. Se observa que al emplear diferentes tensiones se producen cambios en el caudal. Finalmente los resultados demuestran que en el Bosque existe una mayor infiltración seguido del Acahual y Agostadero, debido probablemente a la estructura del suelo y la influencia humana. Además se aproximan los perfiles del potencial de flujo matricial que confirman lo dicho anteriormente. Se observa que las propiedades hídricas mejoran con los suelos menos perturbados (Bosque).