Post on 20-Jul-2015
description
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 1/36
Hidráulica de pozos
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 2/36
Ecuación general del flujo
subterráneo
La ecuación fundamental del flujo se deriva de la aplicación de la ley de Darcy y del teorema de la continuidad o de la conservación de masa, que
establece que en un volumen determinado de medio poroso saturado, la masa de fluido que entra en un determinado intervalo de tiempo es igual a la que sale en el mismo intervalo. Si las masas de entrada y salida no coinciden en el tiempo hay que admitir que se produce un cambio en la masa almacenada en ese mismo volumen.
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 3/36
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 4/36
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 5/36
Ensayos de bombeo
Un ensayo de bombeo se realiza luego de finalizada la obra de captación con el objeto de determinar el caudal óptimo de explotación.
Consiste en bombear, a caudal constante o variable, durante un cierto tiempo y observar como evoluciona el nivel de agua tanto en
ese sondeo como en los cercanos.
Objetivos: estudiar las características hidráulicas de los
acuíferos y los pozos de explotación.
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 6/36
Se llama cono de depresióno invertido a la forma que
adopta la superficie piezométrica o capa freática en las cercanías de un pozo cuando está siendo bombeado o fluye libremente.
Nivel estático: se denomina al nivel freático y es el nivel
de agua antes de comenzar el bombeo. Se ve afectado por efectos meteorológicos, por cargas adicionales o por la descarga producida por
pozos cercanos
Nivel dinámico: se llama a los descensos que varían con el tiempo. Se genera cuando comienza la descarga del acuífero por el pozo.
Abatimiento: se denomina al descenso del nivel piezométrico. La dimensión del abatimiento es la
longitud.
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 7/36
Cono de bombeo
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 8/36
Superficie equipotencial
del cono de bombeo son cilindros verticales de sección circular
El cono de bombeo está vacío de agua y
representa la cantidad que se ha explotado
A medida que se va
bombeando se va haciendo más grande el área del cilindro
R1 R2
R son los radios del cilindro Ejemplo en un ac. confinado
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 9/36
Pozos completos e incompletos
Se llama pozos completos o perfectos a aquellos que atraviesan todo el espesor saturado de agua llegando a tocar el piso del acuífero y pozo incompleto o imperfecto cuando no atraviesan todo el acuífero.
Pozos completos Pozos incompletos
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 10/36
Tipos de ensayos
A caudal constante:
Pozos de observación
A caudal variable:
Aforos
Régimen permanenteRégimen no
permanente
Ensayos de bombeoEnsayos de
recuperación
Bombeo a
caudal crítico
Bombeos
escalonados
Objetivo:Obtener caudales críticos, una
estimación de la T del acuífero y obtener en los pozos de explotación las curvas
características y su eficiencia .
Objetivo:
Determinar la hidráulica del acuífero por medio de sus parámetros (K, T, S), estudiar
el coeficiente de goteo de ac.Confinados, efectos de drenaje
diferido, barreras negativas.
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 11/36
Condiciones hidráulicas para
hacer un ensayo de bombeo
Caudal de bombeo constante Se debe cumplir la ley de Darcy (estrato horizontal e impermeable, régimen de flujo
laminar, medio isótropo y homogéneo) Acuífero infinito, de espesor constante y base horizontal
Acuífero de régimen uniforme (S ctte) El agua liberada por el acuífero durante el bombeo es proporcional y simultáneo a la
disminución del nivel piezométrico Las superficies equipotenciales del cono de bombeo son cilindros verticales, de sección
circular y concéntricos al pozo de bombeo El flujo del agua hacia el pozo es radial y horizontal Los descensos son pequeños en comparación al espesor saturado en agua El abatimiento o descenso del nivel piezométrico a gran distancia es cero El pozo de bombeo es completo, de radio despreciable y 100% eficiente
El agua tiene una densidad y viscosidad constantes
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 12/36
P.OP.B.
Un Aforo se hace en el mismo pozo de bombeo y para un ensayo de bombeo se necesita un pozo de observación y un pozo de bombeo. Un pozo de observación se encarga de
medir los descensos del agua y se colocan al lado del pozo de bombeo
P.O= pozo de observación
P.B= pozo de bombeo
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 13/36
Régimen permanente y no
permanente
En el régimen permanente no se toma agua del almacenamiento del acuífero, S ctte, el acuífero es transmisor. Se estudia la transmisibilidad T.
En el régimen no permanente el acuífero no solo transmite agua sino que la proporciona.
Variación del almacenamiento S porque el caudal extraído procede de allí. Es el caso de un acuífero cautivo que no puede recibir agua del exterior o un acuífero libre con ausencia de agua de lluvia o superficial donde todo el caudal debe proceder del almacenamiento.Permite estudiar el coeficiente de almacenamiento.
Cuando los acuíferos libres reciben recarga de lluvia o el cono de influencia alcanza un río, se puede lograr un régimen permanente o casi permanente si el acuífero es de extensión infinita En acuíferos semi-confinados cuando la recarga iguala al caudal de bombeo y por lo
tanto el régimen es permanente.
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 14/36
Régimen permanente: en un punto y
tiempo determinado la velocidad del flujo es la misma en todas las direcciones. S=0, no varía
Régimen no permanente: en un punto y tiempo determinado hay un cambio en la velocidad del flujo y por lo tanto S ≠
0, varía
Régimen uniforme: en todo punto y tiempo la velocidad del flujo es constante. S= Ctte.
R= radio de influencia
t= tiempo
t1<t2<t3<t4<t∞
Cuando menor es el radio de influencia, menor es el descenso del nivel freático
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 15/36
Cono invertido por descensos a causa de unpozo de bombeo. Hay descenso del nivel
freático.
Domo de inyección a causa de un pozo derecarga. Debido a que se inyecta agua, hay
un ascenso del nivel freático.
1= nivel inicial
2= nivel actuando la captación
Cono invertido
2
1
2
1
Domo de inyección
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 16/36
Formas del cono según las características del acuífero Si el acuífero tiene un mayor coeficiente de almacenamiento (S) o porosidad eficaz (me), los
descensos serían menores, ya que el acuífero proporciona más agua, y por tanto el tamaño
del cono sería menor.Si el acuífero tiene una mayor transmisividad (T), la pendiente necesaria para que el agua
circule será menor (de nuevo Darcy: q=K.gradiente; recordamos que T=K.espesor).
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 17/36
Gráfico de descensos (s) en función del tiempo (t) en diferentes tipos de acuífero, observados en un piezómetro a distancia fija de un pozo de iguales características y con la misma transmisividad (T)
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 18/36
Ensayos de bombeo
y
recuperación
Método de equilibrio
régimen permanente
Métodos de no-equilibrio
Régimen no-permanente
ThiemAcuíferos libres y confinados
Jacob-HantushAcuíferos semiconfinados
Theis y Jacob
Ac. Libres y confinados
Hantush- Walton
Ac. semiconfinados
Boulton-Prickett
Ac. con drenaje diferido
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 19/36
Métodos de equilibrio - régimen
permanente
En estos tipos de ensayos, el nivel no varía después de un cierto tiempo debombeo o tiempo de estabilización.
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 20/36
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 21/36
Thiem
sn
s1
s0
log r
R
> r < s
Al aumentar el radio, disminuyen los descensos.
Entonces, cuando el radio está más cerca del pozo de bombeo, mayor es el descenso.
r0r1
Se utiliza en acuíferos libres y confinados.
Puedo calcular T, K y R(radio deinfluencia)
T=0,366.Q . log r2
s1-s2 r1
Transmisividad
T=K.b
K=0,366.Q . log r2
b (s1-s2 ) r1
PermeabilidadK=T/b
Acuíferos libres y
confinadosMétodo de equilibrio, Q ctte
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 22/36
Acuíferos confinados
Thiem
Acuíferos Libres
Regimen permanente y Q ctte
No existen recargas exteriores
Acuifero homogeneo e isotropo
El acuifero es infinito
El pozo de bombeo es diametro cero y
completo
El agua que se bombea produce un inmediato
descenso del nivel
El flujo de agua hacia el pozo es radial
Dejan de cumplir una de las condiciones
del metodo de Thiem, la cual es que elflujo deja de ser radial. En el acuifero
libre, las lineas de flujo se distorsionan
generando componentes verticales.
Se utilizan las formulas y graficos deThiem pero se realiza la correccion de
Dupuit que trabaja con los descensos
corregidos.
a) b)
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 23/36
Thiem-Dupuit
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 24/36
Método de NO equilibrio –
Equilibrio NO permanente
Por último, al parar el pozo, debe medirse el ascenso de niveles con una cadencia análoga a la del descenso. Estas medidas permitirán interpretar el ensayo en
recuperación.
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 25/36
TheisAcuíferos libres y
confinados
Método de NO equilibrio, Q variable
Condiciones para acuífero confinado:
No existen recargas anteriores
El acuífero es homogéneo e isótropo en cuanto a su K
El acuífero es infinito
El pozo de bombeo tiene diámetro cero, y es completo
El agua que se bombea produce inmediato descenso de nivel, el flujo del agua es radial y no tiene componentes verticales
El caudal Q es constante
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 26/36
Estas fórmulas permiten determinar la T y S, las cuales calcula Theis. En esas fórmulas se introducen valores representativos de una media de toda la
evolución de niveles.El método de Theis consiste en superponer gráficos y
hacer coincidir los puntos entre si. Se usa una curva patrón theis (w(u) - 1/u) en papel transparente y se la
superpone con una curva de campo (s - t). Se llama curva de campo porque contiene los vlaores obtenidos en el campo. Se hacen coincidir los ejes de ambos gráficos y siempre desplazando los ejes paralelos entre si se hace
coincidir un punto de la curva patrón con uno de campo, con los que se obtiene dos pares de valores: w(u), 1/u, s y t, que se reemplazarán en las fórmulas para obtener
los valores de T y S.
Curva Patrón de Theis
Curva de Campo
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 27/36
Jacob
Acuíferos
libres y confinados
Método de NO equilibrio, Q variable
El método de Jacob es un caso particular de Theis. Permite calcular T, S y además el tiempo inicial de bombeo (t o ). A diferencia de Theis, no
se utilizan superposiciones de gráficos.Tampoco se obtiene curva, sino una
recta obtenida por los valores de descensos versus el tiempo.
s
Log t
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 28/36
Ensayo de Recuperación
Inmediatamente después de haber parado la bomba de extracción, se miden las variaciones de nivel en los
pozos de observación durante la recuperación del pozo. En esto consiste un ensayo de recuperación.
En la recuperación se produce un rápido ascenso del nivel y los descensos son residuales.
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 29/36
Acuíferos semi-confinados o
percolantes
Si el acuífero está limitado por un acuitardo, este siempre cederá una cierta cantidad de agua al acuífero semi-confinado. Condición:
No se considera el agua almacenada en el propio acuitardo porque el agua la recibe de otro acuífero
La recarga la produce otro acuífero, encima o debajo del semi-confinado
La recarga, al ser muy pequeña, no perturba el régimen de flujo radial horizontal
Se usa el método de
equilibrio de Jacob-
Hantush. Permite obtener:
T, S, B(factor de goteo),
K’/b’ (coeficiente de goteo,
conductancia hidráulica o
percolancia del acuitardo) y la permeabilidad vertical
del acuitardo
semiconfinante (K’)
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 30/36
Este gráfico se superpone al gráfico de s – t y obtengo la percolancia o factor de goteo
La curva se aplana debido al efecto de percolación
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 31/36
Drenaje diferidoMétodo de NO equilibrio, Q variable
Acuíferos
libres y confinados
El drenaje diferido es una recarga vertical anómala que incide sobre elesquema teórico pozo-acuífero, empieza con el bombeo y se observa transcurridoun tiempo determinado sin perdurar indefinidamente.
Los acuíferos libres liberan agua por 3 fenómenos: compactación del acuífero,expansión del agua y drenaje gravitacional de los poros. El drenaje diferido daun gráfico con 3 curvas distintas y por eso es que hay que tratar de ajustarlas
Según Boulton, el método de los tres tramos se usa en:
Acuíferos libres con drenaje diferido
Acuíferos confinados con niveles intercalados de baja permeabilidad
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 32/36
Las curvas teóricas sufrirán una distorsión dando lugar a
tres tramos que no siempre se podrán diferenciar de manera clara.
En el tramo 1 la curva de campo será más o menos normal y se laspodrá ajustar a los esquemas teóricos.
En el tramo 2 la recarga diferida hacer notar su efecto y las curvastienden a estabilizarse.
En el tramo 3 el efecto de recarga anómala desaparece y las curvasvuelven a tomar su forma normal
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 33/36
Tramo 1: S por compresibilidad del agua y elasticidad del acuífero. Predice T en primeros tramosTramo 2: aporte de agua por drenaje gravitacional, S varía con el tiempo t (aumentan). No sirveni T ni S.
Tramo 3: los s evolucionan según Theis, T y S son válidos para pronosticar descensos futuros
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 34/36
Barreras impermeables o
bordes negativos
Las barreras son tramos impermeables que puedenpresentarse en el acuífero o pueden ser los bordesimpermeables que los delimitan.
Con esto, no se cumple la condición de que el acuíferosea infinito y por lo tanto el análisis de las curvas decampo no conviene sino que se utiliza el método de lasimágenes en donde los descensos que se produzcan en elacuífero será suma de los debido al pozo de bombeo realmás los debidos a otro pozo imaginario (pozo imagen)situado simétrico al de bombeo, respectoa la barrera
impermeable.
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 35/36
5/17/2018 Hidráulica de pozos - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/hidraulica-de-pozos-55b07d748c799 36/36