El permeámetro de disco es un instrumento de campo que se utiliza para medir la infiltración de agua en el suelo, que se caracteriza por sus propiedades hidráulicas saturadas y no saturadas in situ. Se utiliza principalmente para proporcionar estimaciones de la conductividad hidráulica del suelo cerca de la saturación.
Las técnicas convencionales para medir la infiltración in situ incluyen el uso de un infiltrómetro de anillo simple o doble . El infiltrómetro de anillo simple y doble solo mide el flujo en condiciones de encharcamiento (saturación) y, cuando se usa en suelo con macroporos distintivos , el flujo preferencial dominará el flujo. (Véase: Ley de Poiseuille ) Esto no refleja la infiltración bajo lluvia o riego por aspersión. Por lo tanto, muchos autores intentaron crear un potencial negativo (tensión) en el flujo de agua. Esto es para excluir los macroporos en el proceso de flujo, por lo que solo miden el flujo de la matriz del suelo.
Willard Gardner y Walter Gardner desarrollaron un permeámetro de carga negativa ya en 1939. Dixon (1975) desarrolló un infiltrómetro de anillo cerrado para cuantificar los macroporos. Se aplica agua a un sistema cerrado, lo que permite imponer una carga negativa o presión sobre la superficie del agua estancada. La tensión negativa puede considerarse como una simulación de una presión positiva del aire en el suelo, creada por una presión negativa del aire sobre el agua superficial estancada. Topp y Zebchuk (1985) hicieron una simplificación. La limitación de este dispositivo es que la infiltración debe iniciarse encharcando el infiltrómetro cerrado (aplicando una carga positiva) y luego ajustarse a una presión negativa. Se continuó con poco esfuerzo de investigación en esta área; en cambio, se ha prestado atención principalmente al aparato de sorción de Dirksen (1975) que usaba una placa de cerámica como base. Basándose en este diseño, Brent Clothier e Ian White (1981) desarrollaron el tubo de sorción , que puede proporcionar un potencial negativo constante (tensión) en la superficie del suelo. Sin embargo, el tubo de sorción tenía muchas deficiencias, por lo que las modificaciones del diseño llevaron al desarrollo del permeámetro de disco por Perroux y White (1988) de CSIRO. En los EE. UU. se lo conoce como infiltrómetro de tensión .
Para obtener más información sobre el desarrollo del primer permeámetro según lo contado por Walter Gardner, visite (http://www.decagon.com/ag_research/hydro/history.php [ enlace muerto permanente ] )
El permeámetro de disco CSIRO de Perroux y White (1988) (no patentado) comprende una membrana de suministro de malla de nailon (con un diámetro muy pequeño de alrededor de 10–40 mm), un depósito de agua y una torre de burbujeo. La torre de burbujeo está conectada al depósito y está abierta al aire. La torre de burbujeo controla el potencial h0 aplicado a la membrana ajustando la altura del agua en el tubo de entrada de aire. Por lo tanto, esencialmente los poros del suelo necesitan tener una energía equivalente a h0 para superar el agua que se mantiene bajo tensión en el depósito. Puede usarse para suministrar un potencial que va desde -200 mm a 0 mm, excluyendo de manera efectiva los poros con un diámetro mayor a 0,075 mm.
Han evolucionado muchos diseños diferentes, entre ellos:
Debido al flujo tridimensional del agua desde el disco, se necesita una formulación especial para tener en cuenta la absorción lateral del agua. Los análisis se derivan del análisis simple de estado estable de Wooding (1968). Para la infiltración constante desde un área circular, poco profunda e inundada , Wooding descubrió que una característica notable de esta curva es el hecho de que nunca se aleja mucho de la línea recta :
donde Q* es el flujo adimensional, . r es el radio del disco [cm] y [1/cm] es el número de sorción o el parámetro de la función de conductividad hidráulica de Gardner (1958):
donde K es la conductividad hidráulica [cm/h], Ks es la conductividad saturada y h es el potencial hídrico del suelo [cm]. En términos de la tasa de infiltración real en estado estacionario q¥ [cm/h]:
