“DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA

UNIDAD ZACATENCO

“DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE

PERMEABILIDAD PARA UN FLUJO DE POZO

EN UN SIMULADOR HIDROLÓGICO”.

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PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

IIII NNNN GGGG EEEE NNNN IIII EEEE RRRR O O O O CCCC IIII VVVV IIII

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PRESENTAPRESENTAPRESENTAPRESENTA :

MIGUELMIGUELMIGUELMIGUEL ANGEL ANGEL ANGEL ANGEL ORTÍORTÍORTÍORTÍZ Z Z Z MENDOZAMENDOZAMENDOZAMENDOZA

ASESOR:

M. EN C. MARCO ANTONIO ARIAS MORALES

MEXICO D.F. MARZO DEL 2005

ÍNDICE

Pág.

INTRODUCCIÓN i

1.- MARCO TEÓRICO 17

1. 1.- Introducción. 17

1.1.1 Concepto de Geohidrología. 17

1. 2.- Antecedentes Históricos. 17

1. 3.- Agua Subterránea. 21

1. 3.1. Ciclo Hidrológico. 22

1. 3.1.1. Balance Hidrológico. 23

1. 3.2. Balance de Agua Subterránea. 30

1. 3.2.1. Ecuación de Balance. 31

1. 3.2.2. Piezometría. 33

1. 3.2.2.1. Hidrógrafos de Pozos. 34

1. 3.2.2.2. Planos de Profundidad al Nivel del Agua. 34

1. 3.2.2.3. Configuraciones Piezométricas. 35

1. 3.3. Teoría del Flujo de Agua Subterránea. 37

1. 3.3.1. Pruebas de Bombeo. 39

1. 3.3.2. Pruebas de Bombeo con Régimen Establecido. 41

1. 3.4. Intrusión Salina. 46

1. 3.5. Modelos de Acuíferos. 46

2.- TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS . 48

2.1.- Generalidades del Tanque Hidrológico. 48

2.2.- Elementos del Tanque Hidrológico. 50

2.2.1. Base Metálica. 51

2.2.2. Cubeta de la cuenca. 52

2.2.3. Rociadores y Pozos. 53

2.2.4. Tuberías de Abastecimiento y Descarga. 57

2.2.5. Piezómetros. 59

2.2.6. Válvulas de Control. 60

2.2.7. Vertedor de Acrílico. 62

2.2.8. Tanque de fibra de vidrio 63

2.2.9. Rotámetro 64

2.2.10. Deposito de aforos 65

2.2.11. Bomba eléctrica 66

2.2.12. Mangueras de desfogue 67

3.- ENSAYOS CON MATERIAL DE ARENA. 70

3.1.- Preliminares. 70

3.2.- Granulometría del Arena. 70

3.3.- Colocación del Arena. 73

3.4.- Operación del Tanque Hidrológico. 76

3.5.- Ensayos. 77

4.- RESULTADOS Y GRÁFICOS. 91

4.1.- Resultados de los Pozos A y B. 91

4.2.- Graficas de los Pozos A y B. 91

CONCLUSIONES. 117

SUGERENCIAS 118

APORTACIONES 118

BIBLIOGRAFÍA. 120

GLOSARIO 122

ÍNDICE DE FIGURAS.

CAPÍTULO 1

Pág.

Figura 1.1 Modelo de Sistema Hidrológico Simple. 23

Figura 1.2 El ciclo hidrológico 26

Figura 1.3 Diagramas de flujo indicando la disposición

de la infiltración. 27

Figura 1.4 Diagrama esquemático del ciclo hidrológico

de una región. 29

Figura 1.5 Red de flujo. 37

Figura 1.6 Influencia del caudal. 40

Figura 1.7 Régimen de flujo establecido en un acuífero libre. 42

Figura 1.8 Régimen de flujo establecido en un acuífero confinado. 43

ÍNDICE DE FOTOS.

CAPÍTULO 2

Foto 2.1 Tanque Hidrológico, vista frontal. 48

Foto 2.2 Tanque Hidrológico, vista lateral derecha. 49

Foto 2.3 Tanque Hidrológico, vista lateral izquierda. 49

Foto 2.4 Elementos del Tanque Hidrológico. 50

Foto 2.5 Base Metálica. 51

Foto 2.6 Cubeta de la Cuenca. 52

Foto 2.7 Rociadores del Tanque Hidrológico. 53

Foto 2.8 Pozos de la cubeta de la cuenca. 54

Foto 2.9 Pozos y Orificios de Piezómetros. 54

Foto 2.10 Pozos con Filtros. 56

Foto 2.11 Tuberías de Abastecimiento. 58

Foto 2.13 Tuberías de descarga (diámetro de ¾”) 58

Foto 2.14 Piezómetros para el gradiente de niveles. 59

Foto 2.15 Válvula de control de gasto que entra al tanque hidrológico. 60

Foto 2.16 Válvula de control de gasto que entra en la cubeta de cuenca. 60

Foto 2.17 Válvula de control de gasto que entra a los rociadores. 61

Foto 2.18 Válvula de mariposa para el control del gasto de descarga

de los pozos “A” y “B.” 61

Foto 2.19 Vertedor de acrílico. 62

Foto 2.20 Tanque de fibra de vidrio para almacenamiento de agua. 63

Foto 2.21 Rotámetro. 64

Foto 2.22 Deposito de aforos. 65

Foto 2.23 Bomba eléctrica. 66

Foto 2.24 Mangueras de desfogue. 67

Foto 2.25 Tanque Hidrológico con arena y saturado de agua. 68

CAPÍTULO 3

Foto 3.1 Selección del Arena. 73

Foto 3.2 Lavado de arena con malla #4. 73

Foto 3.3 Lavado de arena con malla #16. 74

Foto 3.4 Colocación del Arena (paso 1) 74



ÍNDICE DE TABLAS

CAPÍTULO 1

Tabla 1.1 Coeficientes de permeabilidad “k” en cm por seg. 45

CAPÍTULO 3

Ensayo No.1 Gasto de Salida del Pozo A. 78











Ensayo No.1 Gasto de Salida del Pozo B. 84












CAPÍTULO 4

Tabla 4.1 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 1. Pozo A. 92












Tabla 4.13 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 13. Pozo B. 104












ÍNDICE DE ESQUEMAS Y GRÁFICAS

CAPÍTULO 2

Esquema 2.1 Posición de los piezómetros. 55

CAPÍTULO 3

Gráfica 3.1 Curva Granulométrica (Arena Pesada Natural). 71

Gráfica 3.2 Curva Granulométrica (Arena Pesada Lavada). 72

CAPÍTULO 4

Gráfica 4.1 Cono de depresión del ensayo 1. Pozo A. 92












Gráfica 4.13 Cono de depresión del ensayo 13. Pozo B. 104












DEDICATORIAS. Dedico esta obra a Dios por darme la oportunidad de llegar hasta este punto de mi vida. También esta dedicada a mis familiares por ayudarme siempre y en todos los momentos, por inculcarme siempre el estudio. A mi hermano Sergio, por su ayuda y apoyo para la realización de esta obra. A dos grandes amigos Pablo Torres y Juan Manuel Esparagoza, que me han dado muchos consejos y también colaboraron en la realización de esta obra. A mi novia Marisela Hernández que me ha dado su apoyo y ha exhortado a concluir esta obra. A mis profesores Raúl Manjares Ángeles y Marco A. Arias Morales por su ayuda y guía para realizar mi tesis y sus grandes enseñanzas que siempre las tomaré en cuenta.

INTRODUCCIÓN

i

INTRODUCCIÓN.

El agua subterránea en México constituye uno de los recursos hidráulicos

más importantes, principalmente para sus regiones áridas y semiáridas que cubren

más del 60% del área del país, motivo por el cual su aprovechamiento en

dichas zonas se ha llevado a cabo en forma intensiva, siendo en muchos

casos la base del auge económico alcanzado en ellas.

La explotación intensiva del agua subterránea en México la iniciamos a partir de

1950, año a partir del cual creamos los más importantes Distritos de Riego del

país en los que obtuvimos el 50% de la producción agrícola; sin embargo en ese

entonces no teníamos la tecnología adecuada para determinar el comportamiento

de los acuíferos y a raíz de ello su aprovechamiento lo efectuamos sin control,

siguiendo únicamente la política de satisfacer las necesidades que generaba el

desarrollo de las zonas agrícolas.

Debido a la perforación desmesurada de pozos, que provocó la extracción de

grandes volúmenes de agua subterránea, en México existen más de 30

acuíferos con sobre explotación, lo que nos ha llevado a realizar el inventario de

nuestros recursos hidráulicos subterráneos a través de estudios en los que se esta

aplicando la tecnología moderna del agua subterránea.

Dichos estudios los iniciamos propiamente a partir del año de 1968, contándose a la

fecha con más de 200 estudios a detalle, cuyos resultados apoyan a estudios

regionales que cubren aproximadamente un 70% del área del país, siendo imposible

ahora implantar políticas de explotación que lleven al aprovechamiento del agua

subterránea en forma racional, mediante un manejo adecuado de la misma.

En México, como en otras partes del mundo, consideramos que el agua subterránea

está constituida por dos componentes principales, el volumen renovable y el

volumen no renovable; el manejo de ambas depende entre otras cosas de la

INTRODUCCIÓN

ii

determinación del potencial que tenga cada uno y además de la existencia o falta

de fuentes alternativas que nos permitan realizar el uso conjunto de los recursos

hidráulicos existentes.

A continuación describimos los 4 capítulos, además de conclusiones, anexos y

bibliografía que planteamos de la siguiente manera.

El capítulo I, comprende el Marco Teórico, donde describimos el concepto

de la Geohidrología; así como algunos aspectos de la misma, como son: balances

Hidrológico y subterráneo, ecuaciones y teoría del flujo de agua subterránea.

También pruebas de bombeo e Hidrometría del agua subterránea.

En el capítulo ll, describimos las características principales de los dispositivos del

Laboratorio de Hidráulica de la Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad

Zacatenco, en particular el “Tanque Hidrológico,” elementos y dispositivos del

mismo, para una correcta operación y funcionamiento, además de

recomendaciones de seguridad.

En el capítulo III, desarrollamos el procedimiento para llevar a cabo los experimentos

o ensayos en el “Tanque Hidrológico”, con el material seleccionado (arena) y los

resultados obtenidos en cada uno de ellos.

En el capítulo IV, mostramos los cálculos de cada uno de los ensayos, referentes a la

gráfica de abatimiento y la obtención de los coeficientes de permeabilidad; así como

el análisis de los mismos, a fin de cumplir con el objetivo del presente trabajo.

INTRODUCCIÓN

iii

Planteamiento del Problema.

De acuerdo a la panorámica anterior, el presente ante proyecto propone un modelo

de tanque hidrológico, en el cual se simulará un acuífero confinado y la extracción del

agua del mismo, lo cual nos permitirá observar de una manera aproximada, el grado

de desventaja de la cantidad de líquido bombeado al exterior, y la recuperación del

mismo manto.

Con esto se obtendrán los coeficientes de permeabilidad para el material de arena de

un flujo de pozo para el acuífero simulado en el Tanque Hidrológico.

En la práctica verdadera, las condiciones de equilibrio las obtenemos a partir de

largos periodos y pruebas de bombeo, con lo que el flujo inicial provoca el cono de

depresión o de abatimiento. En el caso de nuestro modelo, este cono de depresión

o abatimiento, será posible observarlo de una manera más rápida, aunque no tan

real como en la naturaleza; con un grado de confiabilidad del 80%.

Ya conocido el abatimiento y la velocidad de extracción, podemos determinar las

características del acuífero, tales como los coeficientes de permeabilidad (K) del

material que conforma el acuífero.

Aunque con sus limitaciones, este modelo de tanque nos permite tener un panorama

bastante amplio de la problemática del agua subterránea, respecto a su extracción

en base a pozos y tener presente que en un futuro ya no tan lejano, el agua será una

de los problemas más delicados con respecto a los diversos consumos: desde el

humano, agrícola, eléctrico, industrial, etc., que tendrá no solo nuestro país, sino

también a nivel mundial.

INTRODUCCIÓN

iv

Hipótesis.

Los conos de depresión o abatimiento para un acuífero confinado y la obtención de

los coeficientes de permeabilidad son válidos a través de la experimentación.

Objetivo General:

Analizar el comportamiento de flujo a través de la extracción de líquido por medio de

pozos.

Objetivos Particulares:

Conocer los conos de depresión o abatimiento. Determinar la velocidad de

extracción. Obtener las características del acuífero. Cantidad del líquido bombeado.

Calcular los coeficientes de permeabilidad.

Variables de Investigación:

Variable independiente. Las presiones o alturas piezométricas.

Variable dependiente. El caudal de bombeo, la permeabilidad y las distancias a los

pozos de bombeo.

INTRODUCCIÓN

v

Justificación del Tema:

Con el fin de que los problemas generados por la sobre explotación no progresen

grabando cada vez más la economía de las zonas afectadas, ha sido necesario

resolver graves problemas de manejo, mediante soluciones tales como reducción

de las extracciones hasta en volumen del orden de la extracción permanente3 y

cuando esto no es posible, por lo menos reducir la magnitud de los efectos

indeseables con el fin de alargar la vida útil de los acuíferos, aplicando medidas

correctivas como implantación de vedas rígidas que nos permitan el incremento de

nuevos pozos, redistribución de las captaciones para reducir la velocidad de

abatimiento, incremento de la recarga mediante infiltración artificial, importación de

agua desde cuencas vecinas y relocalización de captaciones a distancias mayores

del litoral en el caso de acuíferos costeros. Una herramienta que cada vez

aplicamos más en México, es el uso de MODELOS DE PREDICCIÓN DEL

COMPORTAMIENTO DE LOS ACUÍFEROS, ya que con ellos ha sido posible

plantear alternativas de explotación que nos permiten definir las más

convenientes, tanto en el aspecto geohidrológico como en el económico.

Dentro de los aspectos relacionados con el manejo del agua subterránea, existe otro

tipo de carácter social y político que obliga a modificar las restricciones técnicas que

se plantean para preservar el recurso; este tipo de problema se ha resuelto mediante

campañas de concientización en las que juega un papel muy importante la

participación de los usuarios, de donde han surgido propuestas para establecer un

reglamento legal y administrativo para la explotación de acuíferos.

También es muy importante que mencionemos que el área de la Hidrología

Subterránea o Geohidrología, es una materia que básicamente es tratada en cursos

de postgrado. Por lo cual en este trabajo pretendemos fomentar el interés del

alumnado de Ingeniería Civil por esta especialidad, tan importante en nuestro país,

por lo cual se ha tomado como tema de tesis, la investigación de toda la información

INTRODUCCIÓN

vi

concerniente al tema y su aplicación en modelo de laboratorio, además de

concientizarlos en la explotación más racional del agua subterránea en nuestro país.

Delimitación del Tema

En este trabajo desarrollamos la experimentación con base en un Tanque

Hidrológico de laboratorio de la extracción de agua por medio de pozos, para la

determinación de las curvas de abatimiento o conos de depresión y los valores de los

coeficientes de permeabilidad para el material de arena.

Metodología

La metodología usada para la elaboración de este documento es mixta, ya que la

llevamos por medio de dos etapas, principalmente a través de la recopilación de

información sobre agua subterránea y la extracción de agua mediante pozos de

bombeo y la segunda etapa que consiste en el análisis del funcionamiento hidráulico

para lo obtención de los conos de depresión y coeficientes de permeabilidad con

base en un tanque hidrológico, equipado con pozos y material de arena.

El método deductivo es el que utilizamos en la investigación, esta se desarrolla de la

general a lo particular, primeramente realizamos una investigación documental

elaborando un estudio de aguas subterráneas y su extracción con pozos. Incluimos

desde los antecedentes hasta las ecuaciones que gobiernan el funcionamiento de las

mismas y por último, realizamos una investigación para el funcionamiento y

operación del tanque hidrológico y poder llevar a cabo la parte experimental de este

proyecto.

El nivel de investigación que utilizamos es explicativo y nuestra participación es

experimental, ya que los coeficientes de permeabilidad y curvas de abatimiento los

obtenemos a través de ensayos de laboratorio.

INTRODUCCIÓN

vii

Debido a lo anterior, desarrollamos este trabajo, con el fin de verificar la

problemática del fenómeno de la extracción de agua de los pozos, a través de

un modelo de laboratorio que nos permita observar el comportamiento del

abatimiento llevado a cabo en ellos y calcular coeficientes de permeabilidad.

MARCO TEORICO

17

I. MARCO TEÓRICO.

1.1 Introducción.

1.1.1 Concepto de Geohidrología.

La hidrología subterránea es aquella parte de la hidrología que corresponde al

almacenamiento, circulación y distribución de las aguas terrestres en la zona

saturada de las formaciones geológicas, teniendo en cuenta sus propiedades físicas

y químicas, sus interacciones con el medio físico y biológico y sus reacciones a la

acción del hombre.

1.2 Antecedentes Históricos.

El exponente más claro de la utilización de las aguas subterráneas en la antigüedad,

fueron los khanats. Consisten estas obras en una galería que capta aguas

subterráneas y las transporta, muchas veces a largas distancias; en su zona de

aguas arriba el khanat penetra por debajo de la zona saturada y capta sus aguas.

El origen de estas estructuras se pierde en la antigüedad, pero según De Camp, en

el año 714 a. C., Sargón II de Asiria invadió Armenia y destruyó los khanats que allí

encontró, pero trasladó esta técnica a su país. Muchos khanats están todavía hoy en

uso en muchas regiones del mundo. Se afirma que en Persia funcionan hoy 25 000

khanats, el más largo de los cuales tiene 70 km. En el siglo VI a. C., se construyó en

Egipto un extenso sistema de khanats que según Tolman (1937), parece haber

servido para regar una superficie de cerca de medio millón de hectáreas.

MARCO TEORICO

18

La construcción de pozos excavados, en el próximo Oriente, estuvo muy extendida.

Su profundidad por lo general, no sobrepasó los 50 m o 100 m, pero algunos eran de

suficiente diámetro para tener dentro rampas por las que podían transitar burros. Las

referencias en el libro del Génesis del Antiguo Testamento a la construcción de

pozos y a los consecuentes problemas legales o políticos, son muy frecuentes.

Los griegos fueron los primeros en estudiar el origen de las aguas subterráneas. Las

ideas de los pensadores griegos, estuvieron influenciadas por el ámbito natural en el

que vivieron. Las cuevas, los sumideros y las grandes fuentes, características de las

formaciones calcáreas que cubren buena parte de la península balcánica y dan lugar

a una circulación kárstica típica, les llevaron a pensar que la lluvia sólo podía jugar

un papel muy secundario en el origen de los ríos y las fuentes.

El filósofo griego que mayor influencia han tenido en la posteridad ha sido Platón

(428-347 a. C.). Platón concibió que el agua de los ríos y fuentes procedía de una

serie de conductos interconectados entre sí, que finalmente terminaban en una

gigantesca caverna subterránea.

La obra romana más interesante, desde el punto de vista de la Hidrología

subterránea, es la del arquitecto Vitrubio, que vivió en los primeros años de nuestra

era. En su libro “Architectura Libri Decem” dedica un capítulo al agua: en él se trata

de los medios de localizar nuevas fuentes de agua, de las formas de captar esas

fuentes, de su distribución en la ciudad; incluye también una disertación sobre las

posibilidades de encontrar agua en los distintos tipos de suelos y de las relaciones

entre los tipos de suelos y la calidad del agua. Vitrubio sostiene que el agua de la

lluvia o de la fusión de la nieve se infiltra en el terreno y aparece de nuevo en las

zonas bajas en forma de fuente; parece ser, pues, el primero que expone una

interpretación correcta del ciclo hidrológico; pero sus teorías fueron pronto olvidadas.

La técnica de la perforación a percusión occidental, no alcanzó hasta finales del siglo

XIX, profundidades superiores a 300m, es decir, muy inferiores a las conseguidas en

MARCO TEORICO

19

China muchos siglos antes.

Durante el Renacimiento Palissy y Leonardo da Vinci, son dignos de especial interés

por sus concepciones –en buena parte correctas- del ciclo hidrológico.

El siglo XVII marca el comienzo de la era de la Hidrología experimental. Pierre

Perrault (1608-1680) en su libro “De l` origine des fontaines” informaba de sus

medidas de la lluvia en la cuenca del Sena durante tres años; estimó el caudal anual

del río y concluyó que era una sexta parte del volumen de la lluvia caída en la cuenca

vertiente, probando así que la precipitación atmosférica era más que suficiente para

explicar el caudal del río.

Edné Mariotte (1620-1684), midió la infiltración del agua de lluvia en una especie de

lisímetro y observó que esta infiltración de modo análogo al caudal de las fuentes

variable con lluvia, y de ahí dedujo que las fuentes también son alimentadas por el

agua de lluvia.

Los sucesivos avances en el campo de la Hidrología y de la mecánica de fluidos,

aplicada a la fase subterránea del ciclo hidrológico, son más fácilmente identificables

pues frecuentemente, van unidos a la publicación de artículos que justifican teórica o

experimentalmente, alguna ley o fórmula.

La hora cero de este desarrollo puede decirse que es el trabajo del ingeniero francés

Henry Darcy, titulado “Les fontaines publiques de la ville de Dijon”, que vio la luz en

1856. Darcy fue el primero que estableció la ley matemática que rige el flujo del

agua subterránea, si bien Hagen y Poiseuille habían encontrado una ley equivalente

pocas décadas antes, al estudiar el flujo laminar en tuberías.

Dos años antes, en 1935, el norteamericano Theis publica una fórmula para el

estudio del flujo a los pozos en régimen transitorio. La fórmula de Theis ha sido

desarrollada posteriormente por multitud de autores, aplicándola a situaciones más

complejas al cambiar las condiciones en los límites.

MARCO TEORICO

20

En nuestro país la necesidad del agua potable origina la perforación de pequeños

pozos y como antecedente en este género se registra la excavación en roca en el

año de 1543 de 5 metros de diámetro por el franciscano Fray Francisco de

Tembleque para proporcionar agua a la población de Otumba en un punto situado al

pie del cerro de Tecajate de origen volcánico, del que se desprende un manto de

lava basáltica que seguramente cubrió una corriente de agua superficial, la cual

tendió a aflorar en diversos puntos de la periferia de dicho manto.

También se registra la construcción de pozos artesianos en el año de 1854 en

Veracruz (no dió el pozo resultados satisfactorios); en Tampico, en Yucatán, en

Córdoba y en Manzanillo.

En 1863 el párroco Manuel Gil y Sáenz perforó el primer pozo petrolero en México en

San Fernando, cerca de Tepetitlán, Tabasco mediante las mismas técnicas que se

empleaban para hacer pozos artesianos.

Es importante, además de mencionar estas obras en la época virreinal y en época

Juarista comentar las perforaciones efectuadas en la etapa prehispánica. En los

“subterráneos” de Teotihuacán; conjunto situado a unos cuantos metros al Norte de

la ciudadela: un pozo de 12 metros de profundidad para extraer agua. Es un misterio

como hace 1 500 años lograron perforarlo empleando los instrumentos de piedra de

esa época.

MARCO TEORICO

21

1.3 Agua Subterránea.

El agua subterránea constituye una porción del agua que circula por la tierra. Las

formaciones de agua en la corteza de la tierra actúan como conductores y como

reserva para los depósitos de agua. El agua penetra en estas formaciones de la

superficie de la tierra, o en las cavidades de su superficie, después de lo cual viaja

despacio a grandes distancias hasta que de nuevo regresa a la superficie por la

acción del flujo natural, de las plantas o del hombre.

El agua subterránea origina el agua superficial y a la inversa. Las principales fuentes

de recarga natural son la precipitación, el flujo de corrientes, lagos, etc.

El agua se mueve al interior de la tierra en la zona no saturada bajo la acción de la

gravedad, mientras que en la zona saturada el movimiento del agua viene

determinado por las condiciones de frontera que condicionan su comportamiento

hidráulico.

Las descargas del agua subterránea ocurren cuando el agua emerge del interior, la

descarga más natural es cuando fluye hacia la superficie en forma de fuentes, ríos y

lagos. El agua subterránea muy cerca de la superficie puede regresar directamente

a la atmósfera por evaporación en la tierra y por transpiración en los vegetales.

La mejor descarga artificial del agua subterránea la constituye el bombeo de los

pozos.

MARCO TEORICO

22

1.3.1 Ciclo Hidrológico.

El ciclo hidrológico es un proceso contínuo mediante el cual el agua es transportada

desde los océanos a la atmósfera, de ésta a la tierra y posteriormente regresada al

mar, teniendo lugar durante el proceso múltiples subciclos, tales como la evaporación

del agua desde la parte continental y su precipitación subsecuente sobre la tierra

para regresar a los océanos. La fuerza motora del sistema global para el transporte

del agua la proporciona el sol el cual provee la energía requerida para que tenga

lugar la evaporación. Nótese que la calidad del agua también cambia durante las

diferentes etapas del ciclo; por ejemplo, el agua de mar se transforma en agua dulce

mediante la evaporación.

El ciclo integral del agua es global en la naturaleza y los problemas en esta materia,

a nivel mundial requieren de estudios en escalas regionales, nacionales,

internacionales y continentales. El significado práctico de lo anterior es el hecho de

que el abastecimiento total de agua existente en la tierra es limitado y muy pequeño

en comparación con el agua salada contenida en los océanos.

MARCO TEORICO

23

1.3.1.1 Balance Hidrológico.

Dado que la cantidad total de agua disponible en la tierra es finito e indestructible, el

sistema hidrológico global puede considerarse como dentro de un entorno cerrado.

Los subsistemas hidrológicos son abundantes y generalmente son los que estudian

los hidrólogos. Para cualquier sistema se puede desarrollar un balance hidrológico

determinándose cada uno de sus componentes; Fig. 1.1.

Salida (escurrimiento )

Entrada (Precipitación )

Q

I

Superficie plana completamente bordeada excepto en la salida A

A

Fig. 1.1 Modelo de sistema hidrológico simple

Considerándose una superficie lisa e inclinada completamente impermeable (el agua

no puede ser infiltrada a través de la superficie), confinada en sus cuatro lados y con

una salida en la esquina A. Considerando que ésta superficie es completamente lisa,

no existirán depresiones en las cuales el agua pueda almacenarse. Si una entrada

por lluvia se aplica, una salida o drenaje, denominado escurrimiento superficial, se

desarrollará y tenderá a salir por A.

MARCO TEORICO

24

El balance hidrológico para éste sistema puede representarse por la siguiente

ecuación diferencial:

I = Q = ds / dt (1)

En donde: I = entradas por unidad de tiempo

Q = salidas por unidad de tiempo

ds / dt = cambio en el almacenamiento dentro del sistema por

unidad de tiempo.

Hasta que no se acumule una mínima capa de agua en la superficie, las salidas no

pueden ocurrir, pero como las tormentas se intensifican, la capa retenida en la

superficie se incrementa. Al cese de la entrada de agua, el agua tenderá a salir

fuera del sistema según la capacidad de desfogue. Para el ejemplo citado, todas las

entradas tenderán a salir, despreciándose las pequeñas cantidades retenidas en la

superficie por fuerzas moleculares de cohesión y cualquier evaporación tuviera lugar

durante el período de entradas y salidas. Esta ilustración elemental podría sugerir

que cualquier sistema hidrológico puede ser descrito en forma similar mediante un

balance hidrológico si se planteara la disposición de entradas al sistema y los

cambios en el almacenamiento. La simplicidad de la educación de balance resulta

engañosa ya que como se verá después, los términos de la ecuación podrían no ser

los adecuados o fáciles de cuantificar.

Una versión más generalizada del balance hidrológico explica las diferentes

componentes del ciclo hidrológico y proporciona técnicas de solución de problemas

para regiones hidrológicas, las cuales pueden definirse topográficamente, limitarlas

políticamente o especificarlas arbitrariamente.

Un valle o cuenca del drenaje está topográficamente definida como área drenada por

un río o corriente o sistema de ríos o corrientes conectados de tal manera que todo

MARCO TEORICO

25

el flujo es descargado a través de una sola salida. En general los estudios en cuanto

a recursos hidráulicos, siempre han sido realizados en valles o cuencas de drenaje,

debido a que de esa manera se simplifica la aplicación del balance hidráulico.

Teóricamente, tal procedimiento es posible aplicarlo en cualquier tipo de región, sin

embargo, la disponibilidad de información y el grado de refinamiento de los métodos

analíticos determinarán la factibilidad de llevarlos a cabo desde un punto de vista

práctico.

Las figuras I.2, I.3 y I.4, muestran el modelo conceptual del tanque hidrológico. La

precipitación en forma de lluvia, nieve y demás proviene del vapor de agua

atmosférico y constituye la entrada primaria.

Algo de la lluvia puede ser interceptada por árboles, pasto, otro tipo de vegetación y

objetos estructurales, siendo eventualmente devuelta a la atmósfera por evaporación.

Una vez que el agua alcanza el suelo, parte de ella llenará las depresiones

topográficas (dando lugar a un almacenamiento), parte puede penetrar en el suelo

(infiltración) para satisfacer su deficiencia de humedad y alimentar a las reservas

subterráneas; el resto del agua formará el escurrimiento superficial, esto es, fluirá

sobre la superficie de la tierra definiendo canales tales como las corrientes. Los

diagramas de flujo de la Figura I.3 muestran la disposición relativa a la infiltración,

almacenamiento de depresión y escurrimiento superficial.

MARCO TEORICO

26

T

Humedad del suelo

Nivel freático

R

T

Zona de saturación

E E

G

G

R

Oceáno

EE E

T

P

P

PE

E

PP P P

Nubes y vapor de agua Nubes y vapor de agua

R

Fig. 1.2 Ciclo hidrológico. (T) transpiración; (E) evaporación;(P) precipitación;(R) escurrimiento; (G) flujo de agua subterránea; (I) infiltración.

El agua que entra al suelo puede seguir varias trayectorias, algo puede ser

directamente evaporado si se mantiene una adecuada transferencia entre el suelo y

la superficie. Esto puede ocurrir fácilmente en aquellos sitios en donde la superficie

del agua subterránea está dentro de los límites de transporte por capilaridad hacia la

superficie del suelo y después abastecer a los almacenamientos de agua

subterránea los cuales mantienen a las corrientes durante las épocas de estiaje.

Importantes cantidades de agua subterránea se encuentran fluyendo en forma

vertical antes de que lleguen a la zona saturada, después de lo cual pueden ser

transportadas distancias considerables antes de ser descargadas. El movimiento del

agua subterránea está sujeto, por supuesto, a restricciones físicas y geológicas.

El agua almacenada en las depresiones podrá eventualmente evaporarse o

infiltrarse. El escurrimiento superficial empieza por formar canales menores

(arroyuelos, arroyos y corrientes similares), fluye a corrientes mayores y ríos y

finalmente llega al océano. A lo largo de una corriente, procesos de evaporación e

infiltración pueden tener lugar.

MARCO TEORICO

27

De lo expuesto se puede observar que aún cuando el ciclo hidrológico es simple en

concepto, en la realidad resulta bastante complejo. Las trayectorias que toman las

partículas de agua precipitadas en cualquier área son numerosas y variadas antes de

que retornen al mar, pudiendo transcurrir una escala de tiempo que va desde

segundos, minutos, días o años.

Almacenamiento superfiacial en depresiones.

Escurrimiento superficial.

Generación de flujo en las corrientes.

Regeso al océano.

Infiltración.

Infiltración

Evaporación.

Mantiene el flujo base durante el estiaje.

Flujo subterráneo de agua subterránea.

Alimentación al agua subterranea.

Evaporación.

Retención por humedad de suelo.

Evapotranspiración.

Infiltración.

Fig. 1.3 Diagramas de flujo indicando la disposición de la infiltración

Una ecuación hidrológica general puede desarrollarse en base a los conceptos

ilustrados en las Figuras I.2 y I.3. La Figura I.4 es una versión más abstracta que la

figura I.2, representa esquemáticamente el ciclo hidrológico de una región y sirve

para un propósito útil, ya que fácilmente puede traducirse en términos matemáticos.

Las variables hidrológicas P, E, T, R, G e I son las que se definen en la Figura I.2.

Los subíndices s y g se agregan para denotar vectores originados por encima y

debajo de la superficie terrestre respectivamente. Por ejemplo, Rg significa flujo de

agua subterránea que es el efluente a una corriente superficial, y Es representa la

evaporación que tiene lugar en los cuerpos de agua libres o de otras áreas de

almacenamiento superficial. La letra S se emplea para el almacenamiento. La

MARCO TEORICO

28

región considerada, especificada como A, tiene como frontera interior la profundidad

en la cual no es posible encontrar agua y la frontera superior es la superficie de la

tierra. Las fronteras verticales son arbitrarias dejándose como proyecciones de la

periferia de la región. Recordando la Ecuación 1 en la que el balance de agua es

un equilibrio entre entradas, salidas y cambios en el almacenamiento, entonces la

Figura I.4, podrá representarse mediante términos matemáticos cuyos valores están

dados en unidades de volumen por unidad de tiempo:

1. Balance Hidrológico superficial

P + R1 - R2 + Rg - Es - Ts - I = Ass ( 2 )

2. Balance hidrológico subterráneo

I + G1 - G2 - Rg - Eg - Tg = Asg ( 3 )

3. Balance hidrológico integrado (Suma de las ecuaciones anteriores)

P – (R2 – R1) - (Es + Eg) – (Ts + Tg) – (G2- G1) = A (Ss + Sg) ( 4 )

MARCO TEORICO

29

G1

Nivel de roca plástica (sin agua bajo de este nivel )

Sg

RgTsEs

R1

Superficie de la tierra.

TgEg

Ss

Región AP

G2

R2

Fig. 4. Diagrama esquemático del ciclo hidrológico en una región

Si los subíndices son eliminados de la última ecuación de tal manera que las letras

se refieran a la precipitación total y a los valores netos del flujo superficial, flujo

subterráneo, evaporación, transpiración y almacenamiento, el balance hidrológico

para una región puede escribirse simplemente como:

P - R – G – E – T = As ( 5 )

Esta es la ecuación básica en hidrología, la cual para el sistema hidrológico

simplificado de la Figura 1 resultaría como:

P – R = As ( 6 )

Ya que según la hipótesis para dicho modelo, harían que G, E y T no se apliquen.

Esta última ecuación es básicamente la misma que la diferencial de la Ecuación 1. La

ecuación general es aplicable a ejercicios de cualquier grado de complejidad, siendo

básica para la solución de todos los problemas hidrológicos.

MARCO TEORICO

30

1.3.2 Balance de Agua Subterránea.

La cuantificación del agua subterránea existente en una zona dada, es problema que

se ha tratado de resolver por diferentes métodos, entre los que se cuenta, el análisis

del ciclo hidrológico y la aplicación de coeficientes de infiltración a formaciones

geológicas que afloran en las zonas estudiadas; sin embargo, los valores obtenidos

por estos métodos que se encuentran dentro de los llamados indirectos carecen de

validez debido al gran número de variables que lo afectan.

La forma adecuada de cuantificar la potencialidad de los acuíferos, es utilizando un

método que trabaje directamente con ellos, considerando el agua ya infiltrada y

relativamente al margen de los fenómenos que ocurren en la superficie; dicho

método recibe el nombre de “Balance de Agua Subterránea”.

Los acuíferos son sistemas en los cuales pueden aplicarse el principio de la

conservación de la materia, ya que en un intervalo de tiempo dado, tiene lugar las

recargas y descargas que hacen variar el almacenamiento de agua ya existente,

aumentándolo o disminuyéndolo, según estos factores se presenten uno mayor que

el otro. El fin primordial de los balances de agua subterránea es determinar el

volumen de recarga a los acuíferos, para así racionalizar su consumo.

MARCO TEORICO

31

1.3.2.1 Ecuación de Balance.

La ecuación que expresa el principio de la conservación de la materia, aplicado a un

acuífero o porción del mismo, se llama “Ecuación de Balance de Aguas

Subterráneas” y su forma más simple es la siguiente:

Recarga - Descarga = Cambio de Almacenamiento. ( 7 )

Los términos del miembro izquierdo de la ecuación, se presentan de diferentes

formas; así la recarga puede ocurrir por flujo subterráneo (Eh) y/o por recarga

vertical en el área de balance (R) y la descarga puede tener lugar por flujo

subterráneo (Sh); aflorando en forma de manantiales ó a una corriente superficial

(D); mediante pozos de bombeo (B), y por evapotranspiración en zonas con nivel

freático somero (Ev). El segundo miembro puede indicarse como V, quedándonos la

expresión anterior de la siguiente manera:

Eh + R - Sh -- D -- B -- Ev = V ( 8 )

Dependiendo de cómo se presente la recarga y descarga de un acuífero en estudio

durante un intervalo de tiempo dado, los términos de esta ecuación pueden o no

aparecer. En el caso de acuíferos limitados totalmente por fronteras impermeables,

Eh y Sh, no aparecerán, ya que no existe entrada ni salida por flujo subterráneo; si

no existen niveles freáticos someros Ev puede eliminarse, lo mismo que D, en el

caso de que no existan afloramientos. La ecuación de balance para un acuífero

dado, puede variar de un intervalo de tiempo a otro, según las condiciones climáticas

que prevalezcan en la zona de estudio, pudiendo así aparecer el término R en un

período lluvioso o eliminándolo si la ecuación se plantea para un período de estiaje.

MARCO TEORICO

32

Siempre que se plantee una ecuación de balance, es necesario tener una idea más o

menos clara del comportamiento del acuífero a estudiar.

Como ya se mencionó anteriormente, del volumen llovido en una zona dada, una

parte se infiltra en el subsuelo recargado a los acuíferos en un cierto grado que

depende de las condiciones geológicas y climatológicas del lugar; este volumen

infiltrado no es posible cuantificarlo indirectamente, por lo que es necesario

determinarlo del estudio del comportamiento del acuífero frente a la acción

combinada de su recarga y descarga.

La cuantificación del potencial de un acuífero se basa en la evolución de los niveles

del agua subterránea en un cierto intervalo de tiempo, de la distribución y cuantía de

los volúmenes de extracción por bombeo en ese mismo intervalo, de sus

características hidrodinámicas obtenidas mediante pruebas de bombeo y de la

determinación de la red de flujo subterráneo. El fenómeno de la recarga de un

acuífero, se presenta en forma cíclica por lo que para su cuantificación es necesario

obtener información por lo menos durante un año, determinándose con esto, un valor

preliminar; sin embargo, la recarga no es constante en el tiempo, sino que varía de

un año a otro, dependiendo de las condiciones naturales y artificiales que influyen en

el comportamiento de los acuíferos, por lo que para obtener un valor medio de

recarga anual, es necesario considerar varios años.

Cuando ya se conoce el valor de la recarga media anual de una zona, es posible

pasar a la etapa llamada de predicción, que tiene como finalidad predecir mediante

modelos matemáticos o analógicos, previamente calibrados, el comportamiento

futuro de los niveles del agua subterránea según las alternativas de explotación que

se deseen estudiar.

MARCO TEORICO

33

1.3.2.2 Piezometría.

La piezometría en los acuíferos se refiere a la medición de las fluctuaciones que se

presentan en los niveles del agua subterránea, producidos por causas tanto

naturales como artificiales.

Mediante pozos de observación, debidamente localizados y distribuidos en las áreas

de estudio, es posible determinar las superficies piezométricas, efectuando lecturas

periódicas de los niveles estáticos del agua subterránea, que son en sí, los que

interesan para el estudio del comportamiento de los acuíferos. Recibe el nombre de

nivel estático, el nivel del agua subterránea que no se encuentra afectado por el

bombeo en el pozo observado o en pozos cercanos a el. En el caso de acuíferos

libres, la superficie piezométrica coincide con el manto freático, mientras que en los

confinados la superficie queda representada por la altura que alcanza el nivel del

agua y que puede quedar por encima o debajo del nivel del suelo, dependiendo de la

diferencia de presiones que haya entre un plano de referencia y los puntos

observados.

La obtención de los datos piezométricos y su debida interpretación son el punto de

partida para el estudio cuantitativo del agua subterránea, por lo que al tomarlos debe

tenerse cuidado de que no estén afectados por factores que puedan invalidarlos.

Del procesamiento de los datos piezométricos, pueden obtenerse diversas gráficas

de las cuales las más útiles son: Hidrógrafos de pozos; planos de profundidad al

nivel del agua, configuraciones piezométricas, evolución piezométrica y perfiles

piezométricos.

MARCO TEORICO

34

1.3.2.2.1 Hidrógrafos de Pozos.

El hidrógrafo de un pozo es la representación gráfica del comportamiento del nivel

estático con respecto al tiempo, pudiéndose notar en el, los períodos en que el

acuífero sufre una recarga o una descarga de acuerdo a los ascensos y descensos

que se presentan debido a causas naturales y artificiales tales como la precipitación

y las extracciones en épocas de bombeo.

Mediante los hidrógrafos es posible hacer una depuración de los datos obtenidos

respecto al nivel estático determinado en ocasiones, que la lectura de éste, haya

estado afectado por el bombeo en el propio pozo o en un pozo cercano; o bien se

haya tomado una lectura equivocada por un falso contacto de la sonda o la medición

de la longitud de cables introducido haya tenido error, de manera que el nivel estático

observado sea totalmente falso.

1.3.2.2.2. Planos de Profundidad al Nivel del Agua.

Estos planos se elaboran, graficando en planta la profundidad a que se encuentra el

nivel del agua referido a la superficie del terreno, por lo que las curvas aparecen

afectadas por la topografía del terreno.

Cuando las profundidades al nivel del agua observadas en los pozos, corresponden,

a un acuífero libre, las curvas de igual profundidad obtenidas por explotación, son

útiles para definir zonas en las cuales debido a la poca profundidad del nivel del

agua, se presenta una descarga por evapotranspiración. En cualquiera de los demás

tipos de acuífero, el plano de profundidades al nivel estático, da una idea de la

profundidad mínima a que deben perforarse los pozos y además permite seleccionar

zonas apropiadas para la explotación desde el punto de vista de costos de bombeo.

MARCO TEORICO

35

1.3.2.2.3. Configuraciones Piezométricas.

Para obtener las configuraciones piezométricas, es necesario referir los niveles

estáticos a un plano horizontal que por lo general es el nivel medio del mar. Lo

anterior se logra efectuando una nivelación diferencial del brocal de los pozos de

observación en los cuales se toma la profundidad al nivel estático.

Las curvas obtenidas por Interpolación de los valores conocidos, representan la

forma de la superficie piezométrica en un acuífero confinado o semiconfinado y la

forma de la superficie freática en un acuífero libre, Figura 1.5.

Debido a la aparente sencillez con que se elaboran estas curvas, muchas veces se

sigue una interpolación mecánica que en muchos casos conduce a errores que

invalidan las configuraciones, ya que no se toman en cuenta factores que pueden

influir en el flujo del agua subterránea y por lo tanto en la forma de la superficie

piezométrica. Los factores que influyen en una configuración piezométrica pueden

ser hidrológicos y geológicos, debiendo considerar la topografía de la zona, los

afloramientos geológicos, los ríos, lagunas, manantiales, zonas empantanadas,

distribución de pozos, etc. También debe tenerse muy en cuenta que los valores que

se consideren en una configuración, corresponden a un mismo acuífero y no a otros

diferentes; lo anterior se evita, obteniendo secciones geológicas que muestran las

principales unidades geohidrológicas existentes en el subsuelo; asimismo, deben

conocerse las características constructivas de los pozos de observación, para definir

el acuífero en que se encuentran.

Cuando ya se cuenta con configuraciones de curvas de igual elevación al nivel

estático, es posible determinar la red de flujo, en la cual se presenta la dirección que

sigue el agua subterránea, las zonas de recarga y descarga, los gradientes

hidráulicos, el comportamiento de las fronteras, los efectos de la explotación, etc.

MARCO TEORICO

36

Con la red de flujo trazada y considerando la Ley de Darcy puede hacerse una

cuantificación de los caudales de flujo subterráneo. Normales a las curvas de igual

elevación al nivel estático o equipotenciales, se presentan las líneas de corrientes

que son las trayectorias que sigue el agua subterránea. Se llama red de flujo a la

malla formada por las líneas euipotenciales y las líneas de corriente, Fig I.5.

La Ley de Darcy estable que la velocidad de flujo a través de un medio poroso, es

proporcional a la pérdida de recarga e inversamente proporcional a la longitud de la

trayectoria de flujo. Matemáticamente esta ley se expresa de la siguiente manera:

V= k h / L = ki ( 9 )

En la que V es la velocidad media de flujo, h es la pérdida de recarga en la distancia

L, es el gradiente hidráulico y k es el coeficiente de permeabilidad.

Con estos elementos podemos entonces cuantificar el caudal de flujo que circula a

través de una sección limitada por dos líneas equipotenciales y dos líneas de

corriente. Considerando la Ley de continuidad y la Ley de Darcy tenemos:

==L

hAKAvQ ( 10 )

En la que A es el área de flujo. Utilizando el concepto de transmisibilidad,

expresado como el coeficiente de permeabilidad multiplicado por el espesor del

acuífero (T = kb), obtenemos:

TBiL

hTBQ =

== ( 11 )

En la que T es la transmisibilidad y B es el ancho medio de flujo.

MARCO TEORICO

37

TERRENO

(Espesor saturado del acuífero)

SUPERFICIE PIEZOMÉTRICA

h

b

B

EQUIPOTENCIALES

L

Q=T*b(h/L)LINEAS DE FLUJO

Figura 1.5 Red de flujo.

1.3.3 Teoría del flujo de Agua Subterránea.

El flujo de agua subterránea, constituye un aspecto importante dentro de la

geohidrología, ya que es un caso especial de flujo a través de un medio poroso.

El estudio del agua subterránea presenta diferentes grados de dificultad, en la

medida que se consideren aspectos tales como: el carácter dimensional del flujo, la

dependencia de este respecto al tiempo, las fronteras en que se mueva el agua y las

propiedades del medio y del fluido.

El flujo de agua subterránea en la naturaleza es, hasta cierto punto, tridimensional;

esto significa que si fuera posible medir la velocidad de una partícula fluyendo a

MARCO TEORICO

38

través del suelo, el vector de la velocidad en cualquier punto tendría componentes a

lo largo de tres ejes principales “X”, “Y” y “Z”.

La dificultad al resolver problemas del agua subterránea depende del grado con el

cual el flujo se presente; así, resulta prácticamente imposible resolver analíticamente

un flujo de agua tridimensional, al menos que las condiciones de simetría del

problema, hagan posible reducir las ecuaciones a un sistema bidimensional.

Afortunadamente la aproximación anterior puede hacerse en la mayoría de los

problemas ingenieriles e inclusive, en ocasiones, es posible la reducción a una sola

dimensión, siempre y cuando se tenga en cuenta el rango de error que esto acarrea.

El flujo del agua subterránea puede evaluarse cuantitativamente conociendo la

velocidad, presión, densidad, temperatura y viscosidad del agua infiltrada a través de

una formación geológica. Estas características del agua constituyen generalmente

las incógnitas del problema y pueden variar en cada punto de la formación y con el

tiempo. Si las incógnitas dependen únicamente de las variables independientes x, y,

y z, el movimiento se presenta con régimen establecido; si por el contrario, las

incógnitas son también función del tiempo, el régimen es transitorio. El flujo con

régimen establecido, se puede considerar como un caso particular del flujo con

régimen transitorio cuando el tiempo tiende a infinito; o bien, como su promedio, a lo

largo de un período de tiempo dado.

El movimiento del agua subterránea se llama confinado, o cautivo, cuando los límites

o superficies confinantes del medio a través del que circula el agua (es decir, el

espacio comprendido por los poros llenos de agua), permanecen fijos para los

diferentes estados del movimiento; por el contrario, el flujo del agua es libre, cuando

posee una superficie libre, cuya posición varía con el estado del movimiento; en

ocasiones también suele llamársele movimiento en condiciones freáticas.

MARCO TEORICO

39

Un medio recibe el nombre de isótropo si sus propiedades en toda dirección, a partir

de cualquier punto, son las mismas; por el contrario se llama anisótropo si alguna de

sus propiedades es afectada en cualquier dirección a partir de un punto. El medio es

de composición heterogénea si su naturaleza, propiedades o condiciones de

isotropía, varían de un punto a otro y es homogéneo si estas características son

constantes en el medio.

1.3.3.1 Pruebas de Bombeo.

La realización de las pruebas de bombeo, lleva como fin determinar las

características hidráulicas de los acuíferos, y consisten en observar los efectos

(abatimientos) provocados por el bombeo en los niveles piezométricos de un

acuífero. Los abatimientos pueden ser observados en el mismo pozo de bombeo, o

bien, en pozos de observación próximos a él.

Un pozo es una estructura hidráulica, cuyo funcionamiento cuando está debidamente

diseñado y construido depende del comportamiento del acuífero, por lo cual, es

fundamental conocer las características hidrodinámicas de éste, mediante pruebas

de bombeo.

Al iniciarse el bombeo en un pozo, el nivel del agua en las vecindades sufre un

abatimiento, que resulta mayor en el pozo mismo y decrece a medida que la

distancia al pozo aumenta, hasta que se llega a un punto en el que el bombeo no

afecta a dicho nivel. La fuerza que induce al agua a que se mueve hacia el pozo, es

la carga hidráulica representada por la diferencia entre el nivel del agua dentro del

pozo y el existente en cualquier lugar fuera de él.

El agua fluye a través del acuífero desde cualquier dirección, aumentando su

velocidad conforme se acerca al pozo; de acuerdo a la ley de Darcy, en un medio

poroso el gradiente hidráulico es directamente proporcional a la velocidad, por lo que

el abatimiento en la superficie de agua, desarrolla un continuo pronunciamiento en su

MARCO TEORICO

40

pendiente que hace que se forme un cono de depresión, cuyo tamaño y forma

dependen del caudal, tiempo de bombeo, características del acuífero, pendiente del

nivel freático y recarga dentro del área de influencia del pozo. La influencia de

algunos de estos factores en la forma de la depresión piezométrica, se muestra en la

Figura I.6.

Cuando se bombea agua mediante un pozo, ésta se deriva del almacenamiento del

acuífero, y en tanto no exista una recarga vertical, el cono de depresión se va

extendiendo más y más, decreciendo la magnitud de los abatimientos a medida que

el área afectada es mayor, hasta que la superficie piezométrica se estabiliza en las

proximidades de pozo y se llega a una condición de flujo establecido.

NIVEL ESTÁTICONIVEL ESTÁTICO

NIVEL ESTÁTICO NIVEL ESTÁTICO

Fig. 1.6 influencia del caudal (Q), Tiempo de bombeo (t), Transmisibilidad (T), y

Almacenamiento (S), en la forma y Dimensiones del cono de presión

MARCO TEORICO

41

1.3.3.2 Pruebas de Bombeo con Régimen Establecido.

Las fórmulas para un pozo descargando bajo condiciones de flujo establecido, la

derivaron desde tiempo atrás varios investigadores, existiendo dos fórmulas básicas;

una para acuíferos libres y otra para confinados, Fig. 1.7 y 1.8.

Para un acuífero libre, la formula es:

2

12

1

2

2r

rLe

K

Qhh

π=− (12)

En la cual: h1 = altura piezométrica a la distancia r1 del pozo de bombeo.

h2 = altura piezométrica a la distancia r2 del pozo de bombeo.

Q = Caudal de bombeo.

K = Permeabilidad

Le = Logaritmo base “e”.

La fórmula correspondiente a un acuífero confinado es:

2

1

212 r

rLe

Kb

Qhh

π=− (13)

En la cual: b = espesor del acuífero, y los demás términos, son los mismos que los

de la expresión anterior.

MARCO TEORICO

42

La derivación de las fórmulas anteriores, está basada en las siguientes hipótesis

simplificatorias:

a) El acuífero es homogéneo e isótropo en el área afectada por el bombeo

b) El espesor saturado inicial del acuífero libre, es constante.

c) Para el acuífero confinado, el espesor es constante.

d) El pozo penetra totalmente al acuífero.

e) La superficie piezométrica (ó freática) es horizontal antes de iniciarse el

bombeo.

f) El abatimiento y el radio de influencia no varían con el tiempo.

g) El flujo es laminar.

impermeable

Acuífero

Hh1

1

I Q

rO

h2

Nivel freático inicial

2

Pozo de observación

Fig. 1.7 Régimen de flujo establecido en un acuífero libre

MARCO TEORICO

43

impermeable

Hh1 h2

b

impermeable

Nivel estático

1

2

Q Pozo de observación


Fig. 1.8 Régimen de flujo establecido en un acuífero confinado.

Estas hipótesis parecen limitar seriamente la aplicabilidad de ambas fórmulas, pero

en realidad no es así; la permeabilidad media del acuífero es más o menos

constante; aunque la superficie piezométrica no es completamente horizontal en

ningún caso, el gradiente hidráulico es generalmente muy pequeño y no afecta

sensiblemente la forma de la superficie piezométrica; el flujo es laminar en la mayor

parte del área afectada por el bombeo, y sólo en la vecindad inmediata del pozo de

bombeo puede llegar a ser turbulento; aunque el flujo no es rigurosamente

establecido, después de cierto tiempo de bombeo puede considerarse como tal en un

área próxima al pozo de bombeo.

MARCO TEORICO

44

Cuando se tienen dos pozos de observación, es posible determinar la permeabilidad,

despejándola de las fórmulas anteriores, cuya forma entonces quedaría de la

siguiente manera:

Para un acuífero libre

[ ]2

1

2

1

2

2r

rLe

hh

Qk

−=

π (14)

Para un acuífero confinado

( ) 2

1

212 r

rLe

hhb

Qk

−=

π (15)

Aún cuando las fórmulas anteriores son aplicables a algunos casos prácticos, tienen

dos limitaciones principales: no proporcionan ninguna información respecto al

coeficiente de almacenamiento del acuífero, y no permiten calcular la variación de los

abatimientos en el tiempo. Además, no son aplicables al estudio de acuíferos

semiconfinados, ni a sistemas de penetración parcial, ni a muchos otros que se

presentan con frecuencia en la práctica. Por otra parte, su aplicación requiere de dos

pozos de observación, próximos al de bombeo, lo cual no siempre es

económicamente posible, especialmente cuando el acuífero se encuentra profundo o

es de gran espesor.

A continuación se muestran algunos valores de coeficientes de permeabilidad para

diversos materiales, Tabla 1.1

MARCO TEORICO

45

Tabla 1.1. Coeficiente de permeabilidad.

MARCO TEORICO

46

1.3.4. Intrusión Salina.

Los acuíferos costeros constituyen una importante fuente de agua dulce,

especialmente en zonas áridas y semiáridas que se encuentran colindando con

el mar. En nuestro país se cuenta con una considerable extensión de costas a

lo largo de las cuales se desarrollan diversas actividades económicas, tales

como: la pesca, la agricultura, industria, etc., originándose con ello una

importante extracción de agua subterránea y por consiguiente, una sustancial

modificación de las relaciones entre el agua dulce y el agua salada. Además de

las extracciones, existen otras causas que producen modificaciones en dichas

relaciones, como son la ejecución de obras de ingeniería que aumentan el

drenaje natural de los acuíferos y, provocan la penetración del agua de mar por

ríos o canales. La explotación de estos acuíferos encara un gran riesgo

denominado INTRUSIÓN SALINA; en México, los acuíferos de muchas zonas

costeras están siendo degradados por este fenómeno, como resultado del

exceso de bombeo principalmente.

1.3.5. Modelos de Acuíferos.

La etapa más importante dentro de un estudio geohidrológico es la predicción,

ya que mediante ella es posible simular el comportamiento futuro de los

acuíferos, utilizando modelos matemáticos o analógicos previamente

calibrados.

Cuando se conoce la recarga media de los acuíferos, la explotación del agua

subterránea no necesariamente debe restringirse al aprovechamiento de ese

volumen renovable, sino que de acuerdo a las condiciones y necesidades de

una región dada se puede establecer políticas de extracción, que en ocasiones

causan efectos prejudiciales en los acuíferos, los cuales pueden conocerse

previamente mediante los modelos, siendo posible así seleccionar las

alternativas de explotación futura que resulten más adecuadas.

TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS

48

2.- TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS.

2. 1. - Generalidades del Tanque Hidrológico.

En este equipo mostramos a pequeña escala algunos de los procesos físicos

estudiados por la hidrología. La relación entre lluvia – escurrimiento en cuencas de

permeabilidad variable.

También presentamos el fenómeno del escurrimiento del agua a la salida de la

cuenca u otras salidas por extracción de pozos y en cuanto a la precipitación pluvial

podemos mencionar algunos aspectos que sirven para observar y aclarar algunos

conceptos de lluvia - escurrimiento para la mejor comprensión del funcionamiento

del Tanque Hidrológico, y son los siguientes:

a) El agua que penetra al suelo (infiltración) se une al agua subterránea que se

encuentra entre las oquedades del subsuelo (normalmente pequeños).

b) El agua que queda libre fluye sobre el suelo formando corrientes y

subsecuentemente, ríos.

A continuación mostramos tres vistas del modelo de Tanque Hidrológico, que

utilizamos en los ensayos, Fotos 2.1, 2.2 y 2.3.

Foto 2.1 Tanque Hidrológico, frontal.


49

Foto 2. 2 Tanque Hidrológico, vista lateral der echa.

Foto 2. 2 Tanque Hidrológico, vista lateral izq uierda.


50

2.2. Elementos del Tanque Hidrológico.

De una manera general podemos decir que el Tanque Hidrológico consta de los

siguientes elementos:

1. Base metálica.

2. Cubeta de la cuenca.

3. Rociadores y pozos.

4. Tuberías de abastecimiento y descarga.

5. Piezómetros.

6. Válvulas de acceso, desfogue y control del suministro de agua.

7. Vertedor de acrílico.

8. Tanque de fibra de vidrio.

9. Rotámetro.

10. Deposito de aforos.

11. Bomba.

12. Mangueras de desfogue.

Enseguida en la Foto 2.4, presentamos los elementos enunciados anteriormente

Foto 2.4 Elementos del Tanque Hidrológico.

2

12

4

6 3

5

7

11 8

9

10

1


51

2.2.1. Base Metálica.

La base metálica consiste en un armazón hecho con perfiles de sección rectangular

de 2”x1” y 1”x3/4” formando una estructura de 1.80 m. de largo, 1.0m de ancho y una

altura 1.20m, con cuatro apoyos, que soportan a todo el Tanque Hidrológico.

La estructura esta cubierta con pintura de esmalte color azul marino que la protege

del fenómeno de oxidación. Foto 2.5.

Foto 2.5 Base Metálica


52

2.2 .2 Cubeta de la Cuenca.

La Cubeta de la Cuenca es una cama metálica fabricada con lamina con un espesor

de 1/8” , formando una sección rectangular con 2 m de largo por 1.0 m de ancho, y

una altura de 0.2 m.

En el interior de la cubeta se encuentran dos mallas, una en cada uno de los

extremos a lo largo de la cama, las cuales se emplean como un filtro para le

recirculación del agua.

También observamos dentro de ella los pozos “A” y “B” y las mallas que cubren los

orificios que se conectan a los piezómetros por medio de unas mangueras, donde se

hacen las mediciones de los niveles piezométricos en cada posición en donde se

ubican los orificios. La función principal de la cama es alojar el material (arena),

utilizado en los ensayos. (Foto 2.25).

La cubeta tiene en el interior una aplicación de pintura de esmalte color azul cielo y

en el exterior color naranja, esto para protegerla del fenómeno de oxidación ya que

esta en frecuente contacto con el agua. Foto 2.6

Foto 2.6 Cubeta de la Cuenca


53

2.2.3 Rociadores y Pozos.

Los rociadores consisten en 8 aspersores colocados en la parte superior a lo largo

de la Cubeta de la Cuenca, repartidos proporcionalmente para que cada aspersor

cubra un área dentro de la cuenca y son los que proporcionan el agua de lluvia a

toda la cuenca, en el se encuentran localizados dos pozos, utilizados para la

extracción del agua subterránea, Foto 2.7.

Foto 2.7 Rociadores del Tanque Hidrológico.

ROCIADORES


54

Los pozos A y B, tienen un diámetro de 16 mm. Y están localizados en la cubeta de

la cuenca, Foto 2.8, 2.9 y 2.10.

Foto 2.8 Pozos de la Cubeta de la Cuenca

Foto 2.9 Pozos y Orificios de Piezómetros

Pozo A

Pozo B

Orificios

1

23

9

4

11 10

5

8

6 7

12

18 19

16 17

20

Pozo A

Pozo B


55

Foto 2.10 Pozos con Filtros

A continuación mostramos en el siguiente esquema 2.1 la distancia de los orificios de

los piezómetros a cada uno de los pozos A Y B

Pozo A

Pozo B

Filtro


56

1

2,0

4

Diamet

ro 1

6mm

Diamet

ro 1

6mm

2,2

3

0,2

0,2

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,2

0,2

Esquema 2.1 Posición de los orificios.


57

2.2.4 Tuberías de Abastecimiento y Descarga.

Las tuberías de abastecimiento se utilizan para el llenado de la cuenca y las

tuberías de descarga, para extraer el agua de la cuenca que en este caso provienen

de los pozos, “A” y “B”. Foto 2.11, 2.12,y 2.13

Foto 2.11 Tuberías de Abastecimiento.

Tubería de abastecimiento


58

Foto 2.12 Tuberías de Descarga (Diámetro = 1’’).

Foto 2.13 Tuberías de descarga (Diámetro ¾”)

Tuberías de descarga



59

2.2.5 Piezómetros.

Estos elementos se encuentran en la parte frontal del Tanque y se utilizan para medir

la diferencia ó gradiente de niveles, a las descargas que salen de los pozos “A” ó “B”

y se miden en una escala graduada en milímetros con una regla deslizable a través

de cada piezómetro.

Cada piezómetro esta conectado por medio de una manguera a cada orificio de la

cubeta de la cuenca. Foto 2.14.

Foto 2.14 Piezómetros para el gradiente de nivele s.

PIEZÓMETROS


60

2.2.6 Válvulas de control.

Estos accesorios regulan el gasto o caudal del agua que entra y que sale del

Tanque Hidrológico, Foto 2.15, 2.16, 2.17 y 2.18.

Foto 2.15 Válvula de control de gasto que entra en el tanque hidrológico.

Foto 2.16 Válvula de control de gasto que entra en la cubeta de cuenca.


61

Foto 2.17 Válvula de control de gasto para rociado res

2.18 Válvulas de mariposa para control del gasto d e descarga de los

pozos “A” y “B”.

Válvulas de mariposa


62

2.2.7 Vertedor de Acrílico.

Este dispositivo se utiliza para aforar o medir el caudal de agua que sale o descarga

por las tuberías de los pozos, Foto 2.19.

Foto 2.19 Vertedor de acrílico.


63

2.2.8 Tanque de fibra de vidrio.

Este tanque rectangular es un deposito de color azul que se utiliza para almacenar el

agua que recircula a través del Tanque Hidrológico con ayuda de la bomba eléctrica.

Foto 2.20.

Foto 2.20 Tanque de fibra de

Foto 2.20 Tanque de fibra de vidrio para almacenami ento del agua.


64

2.2.9 Rotámetro.

Este dispositivo mide el caudal de llegada que viene desde el tanque de fibra de

vidrio y que se dirige hacia los rociadores. Foto 2.21.

Foto 2.21 Rotámetro

TANQUE HIDROLOGICO CON POZOS

65

2.2.10 Deposito de aforos.

Este dispositivo se emplea para romper la presión del gasto de descarga de las

tuberías de los pozos “A” y “B” y simultáneamente envía el caudal hacia el

vertedor. Foto 2.23.

Foto 2.22 Deposito de aforos


66

2.2.11 Bomba eléctrica

Este dispositivo se emplea para distribuir el agua por las tuberías hasta el tanque

hidrológico. Foto 2.24.

Foto 2.23 Bomba eléctrica.


67

2.2.12 Mangueras de desfogue.

Estas mangueras consisten en vaciar el agua de la cubeta de la cuenca, de una forma rápida y efectiva, ya que tienen un diámetro interior de 1 1/2”. Existen dos en el equipo; una en el extremo lateral derecho y la otra en el extremo izquierdo.

Foto 2.24 Mangueras de desfogue.

Mangueras de desfogue


68

Finalmente presentamos el tanque hidrológico, con el material y saturado de agua,

para efectuar los ensayos correspondientes, Foto 2.25.

Foto 2.25 Tanque Hidrológico con arena y saturado de agua.

ENSAYOS CON ARENA

70

3. ENSAYOS CON MATERIAL DE ARENA

3.1 Preliminares.

El tamaño de la arena que usamos en el Tanque Hidrológico la podemos seleccionar

en base a las necesidades particulares del estudio. Una arena fina, normalmente

tiene coeficientes de permeabilidad bajos, comparados con una arena menos fina (el

mejor tamaño de la arena para los ensayos está en el rango de (5 – 10 mm),

Foto 3. 4.

Es muy importante señalar, que debemos lavar la arena que utilizamos en los

ensayos, para quitar todo el cieno y presencia de sales en el material.

3.2 Granulometría del material.

A continuación presentamos la granulometría de la arena que utilizamos para realizar

los ensayos correspondientes en el Tanque Hidrológico, Gráficas 3.1 y 3.2.

ENSAYOS CON ARENA

71

MALLA NO. ABERTURAPESO DE SUELO

RETENIDO

PORCIENTO RETENIDO PARCIAL %

PORCIENTO QUE PASA %


RETENIDO



2" 50,8 0 0 0 10 2 377,5 22,37% 66,47%1 1/2" 38,1 0 0 0 20 0,85 309,9 18,36% 48,11%

1" 25,4 0 0 0 40 0,425 195,6 11,59% 36,52%3/4" 19,05 0 0 0 60 0,25 259,9 15,40% 21,12%1/2" 12,7 0 0 0 100 0,15 72,3 4,28% 16,83%3/8" 9,52 0 0 0 200 0,075 110,8 6,57% 10,27%1/4" 6,35 8,2 0,49% 99,51% RETENIDO CHAROLA 173,3 10,27% 0,00%#4 4,75 180,2 10,68% 88,84%

PASA #4 SUMA 1499,3SUMA 188,4 SUMA 1687,7

DIAMETRO EN mm

Gráfica 3.1 Curva Granulométrica (Arena Pesada Natural)

D 30: D 10:

0.30 D 60:

0.07

1.70

mm

mm mm

24.28

0.75 Cc = D302 / (D10 x D60) =

Cu = D60 / D10 = F =

CLASIFICACION SUCS: (SW) ARENA BIEN GRADUADA

G = S =

%

% % 67.32

21.12

11.56

LOCALIZACIÓN:

PROYECTO:

ESIA ZACATENCO

FECHA: 15-JUNIO-2004

TESIS DE POZOS

1690 PESO INICIAL DE LA MUESTRA: gr

CURVA GRANULOMETRICA

DIAMETRO EN mm

100

90 80 70 60

50 40

30 20 10

1

100 10 1 0. 1

0.0 1

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ANALISIS GRANULOMÉTRICO POR MALLAS

MUESTRA: ARENA PESADA NATURAL

SONDEO:

% Q

UE

PA

SA

ENSAYOS CON ARENA

72


RETENIDO




RETENIDO



2" 50,8 0 0 0 10 2 1194,9 76,06% 22,06%1 1/2" 38,1 0 0 0 20 0,85 291,9 18,58% 3,48%

1" 25,4 0 0 0 40 0,425 41,3 2,63% 0,85%3/4" 19,05 0 0 0 60 0,25 7,5 0,48% 0,38%1/2" 12,7 0 0 0 100 0,15 1,5 0,10% 0,28%3/8" 9,52 0 0 0 200 0,075 0,8 0,05% 0,23%1/4" 6,35 9,3 0,59% 99,41% RETENIDO CHAROLA 3,6 0,23%#4 4,75 20,2 1,29% 98,12%

PASA #4 SUMA 1541,5SUMA 29,5 SUMA 1571

DIAMETRO EN mm

Gráfica 3.2 Curva Granulométrica (Arena Pesada Lavada)

D 30: D 10:

2.50 D 60:

1.25

3.50

mm

mm mm

2.8

1.42 Cc = D302 / (D10 x D60) =

Cu = D60 / D10 = F =

CLASIFICACION SUCS: SP ARENA GRUESA MAL GRADUADA CON POCO DE GRAVAS (ARENA MUY UNIFORME)

G = S =

%

% % 97.89

0.23

1.88

LOCALIZACIÓN:

PROYECTO:

ESIA ZACATENCO

FECHA: 15-JUNIO-2004

TESIS DE POZOS

1571 PESO INICIAL DE LA MUESTRA: gr

CURVA GRANULOMETRICA

DIAMETRO EN mm

100

90 80 70 60

50 40

30 20 10

1

100 10 1 0. 1

0.0 1

LABORATORIO DE MECANICA DE SUELOS

ANALISIS GRANULOMÉTRICO POR MALLAS

MUESTRA: ARENA PESADA LAVADA

SONDEO:

% Q

UE

PA

SA

ENSAYOS CON ARENA

73

3.3 Colocación de arena.

Enseguida presentamos la colocación del material, ya hecha la granulometría y

seleccionado el material de arena, Foto 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, y Foto 3.5.

Foto 3.1. Selección de arena.

Foto 3.2. Lavado de arena con malla #4.

ENSAYOS CON ARENA

74

3. 3 Lavado de arena con malla #16.

Foto 3.4 Colocación de arena (paso 1).

ENSAYOS CON ARENA

75



ENSAYOS CON ARENA

76

3. 4. Operación del Tanque Hidrológico.

La operación del Tanque la realizamos de la siguiente manera:

a) Llenamos el tanque de abastecimiento, cerrando todas las válvulas, después

se pone a funcionar la bomba y se verifica que la rotación de ésta sea la

correcta.

b) Abrimos ambas válvulas de mando de entrada para llenar la cubeta de la

captación y verificamos que no haya goteras. De la misma manera abrimos

las válvulas de control de desagüe y revisamos que no haya fugas.

c) Abrimos la válvula de control del rociador y nos aseguramos que todos los

rociadores estén operando correctamente y también que no haya fugas de

agua.

d) Revisamos el funcionamiento del aforador a la salida del Tanque.

e) A continuación realizamos los ensayos con el material de arena.

ENSAYOS CON ARENA

77

3. 5. Ensayos.

En primer lugar realizamos ensayos de tipo preliminar a fin de verificar el

funcionamiento general del tanque y prepararlo para los ensayes finales.

A continuación programamos y efectuamos 25 ensayos; 12 de estos ensayos los

realizamos para el pozo A, y 12 para el pozo B, los datos que obtuvimos de cada

uno de los ensayos, los registramos en el formato diseñado para tal fin.

En tales formatos de cada uno de los ensayos indicamos las condiciones

siguientes: el gasto a extraer en cada uno de los pozos; así como los niveles

iniciales y finales registrados en los piezómetros, para cada gasto de extracción

de los mismos y las distancias de los piezómetros a cada uno de los pozos.

A continuación presentamos los ensayos correspondientes para el material de

arena. Ensayos del No.1 al No.24.

ENSAYOS CON ARENA

78

1

NIVEL INICIAL DE LOS

PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS

DIFERENCIA DE NIVEL DE LOS PIEZÓMETROS

RADIO A LA IZQUIERDA DE POZO

RADIO A LA DERECHA DE POZO

NOTAS

IZQ. DER. mm mm mm mm mm1 200 187 13 6002 200 187 13 4003 200 185 15 2004 200 178 22 100

5 200 178 22 1006 200 184 16 2007 200 186 14 3008 200 186 14 4009 200 186 14 500

10 200 186 14 70011 200 186 14 80012 200 186 14 90013 200 186 14 110014 200 186 14 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.

GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,32 lts/seg

2


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 179 21 1006 200 184 16 2007 200 184 16 3008 200 185 15 4009 200 185 15 500

10 200 185 15 70011 200 185 15 80012 200 185 15 90013 200 185 15 110014 200 185 15 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

79

3


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 181 19 1006 200 186 14 2007 200 188 12 3008 200 188 12 4009 200 188 12 500

10 200 188 12 70011 200 188 12 80012 200 188 12 90013 200 188 12 110014 200 188 12 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


4


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 182 18 1006 200 186 14 2007 200 188 12 3008 200 188 12 4009 200 188 12 500

10 200 188 12 70011 200 188 12 80012 200 188 12 90013 200 188 12 110014 200 188 12 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

80

5


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 183 17 1006 200 189 11 2007 200 189 11 3008 200 190 10 4009 200 190 10 500

10 200 190 10 70011 200 190 10 80012 200 190 10 90013 200 190 10 110014 200 190 10 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


6


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 188 12 1006 200 191 9 2007 200 191 9 3008 200 191 9 4009 200 191 9 500

10 200 191 9 70011 200 191 9 80012 200 191 9 90013 200 191 9 110014 200 191 9 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

81

7


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 188 12 1006 200 191 9 2007 200 192 8 3008 200 192 8 4009 200 192 8 500

10 200 192 8 70011 200 192 8 80012 200 192 8 90013 200 192 8 110014 200 192 8 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


8


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 190 10 1006 200 193 7 2007 200 194 6 3008 200 194 6 4009 200 194 6 500

10 200 194 6 70011 200 194 6 80012 200 194 6 90013 200 194 6 110014 200 194 6 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

82

9


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 191 9 1006 200 193 7 2007 200 194 6 3008 200 194 6 4009 200 194 6 500

10 200 194 6 70011 200 194 6 80012 200 194 6 90013 200 194 6 110014 200 194 6 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


10


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 194 6 1006 200 195 5 2007 200 196 4 3008 200 196 4 4009 200 196 4 500

10 200 196 4 70011 200 196 4 80012 200 196 4 90013 200 196 4 110014 200 196 4 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

83

11


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 194,5 5,5 1006 200 194,5 5,5 2007 200 196 4 3008 200 196 4 4009 200 196 4 500

10 200 196 4 70011 200 196 4 80012 200 196 4 90013 200 196 4 110014 200 196 4 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


12


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 198 2 1006 200 199 1 2007 200 199 1 3008 200 200 0 4009 200 200 0 500

10 200 200 0 70011 200 200 0 80012 200 200 0 90013 200 200 0 110014 200 200 0 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

84

13


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS

IZQ. DER. mm mm mm mm mm1 200 186 14 12002 200 186 14 10003 200 186 14 8004 200 186 14 7005 200 186 14 5006 200 186 14 4007 200 186 14 3008 200 184 16 2009 200 178 22 100

10 200 178 22 10011 200 184 16 20012 200 185 15 30013 200 185 15 50014 200 185 15 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.

GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,32 lts/seg

14


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


10 200 179 21 10011 200 184 16 20012 200 185 15 30013 200 186 14 50014 200 186 14 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

85

15


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


10 200 179 21 10011 200 183 17 20012 200 184 16 30013 200 185 15 50014 200 185 15 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


16


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


10 200 183 17 10011 200 186 14 20012 200 187 13 30013 200 188 12 50014 200 188 12 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

86

17


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


10 200 184 16 10011 200 186 14 20012 200 188 12 30013 200 188 12 50014 200 189 11 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


18


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


10 200 185 15 10011 200 189 11 20012 200 190 10 30013 200 190 10 50014 200 190 10 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

87

19


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


10 200 188 12 10011 200 191 9 20012 200 192 8 30013 200 192 8 50014 200 192 8 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


20


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


10 200 190 10 10011 200 192 8 20012 200 192 8 30013 200 192 8 50014 200 193 7 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

88

21


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


10 200 191 9 10011 200 193 7 20012 200 193 7 30013 200 193 7 50014 200 193 7 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


22


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


10 200 193 7 10011 200 195 5 20012 200 195 5 30013 200 195 5 50014 200 195 5 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


ENSAYOS CON ARENA

89

23


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS

IZQ. DER. mm 198 mm mm mm1 200 198 2 12002 200 198 2 10003 200 198 2 8004 200 198 2 7005 200 198 2 5006 200 198 2 4007 200 198 2 3008 200 197 3 2009 200 195 5 100

10 200 195 5 10011 200 197 3 20012 200 197 3 30013 200 197 3 50014 200 198 2 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


24


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS

IZQ. DER. mm 198 mm mm mm1 200 200 0 12002 200 200 0 10003 200 200 0 8004 200 200 0 7005 200 200 0 5006 200 199 1 4007 200 199 1 3008 200 199 1 2009 200 199 1 100

10 200 198 2 10011 200 199 1 20012 200 199 1 30013 200 199 1 50014 200 200 0 700

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


RESULTADOS Y GRÁFICOS

91

4. RESULTADOS Y GRÁFICOS.

4.1. Resultados de los Pozos “A” y “B”.

A continuación presentamos los coeficientes de permeabilidad como resultado de

los ensayos realizados para los pozos “A” y “B”, con diferentes gastos, Tablas No. 1

a la No. 24. Cabe aclarar que los obtuvimos utilizando la ecuación (14), del capitulo

1, tema 1.3.3.2

4.2 Gráficas de los Pozos A y B.

También mostramos las curvas de abatimiento o conos de depresión, Gráficas No. 1

a la No. 24, para los diferentes ensayos. Las cuales obtuvimos, al graficar distancia

de cada uno de los piezómetros contra los niveles piezométricos, para cada uno de

los gastos correspondientes.


92

TABLA 4.1 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 1

Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE

EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL

DISTANCIA AL POZA "A"

RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD

lts/seg m3/seg mm mm mm mm mm/seg 0,32 0,00032 200 187 600 8 0,0874132577

0,32 0,00032 200 187 400 8 0,0792040803

0,32 0,00032 200 185 200 8 0,0567744201

0,32 0,00032 200 178 100 8 0,0309366071

0,32 0,00032 200 178 100 8 0,0309366071

0,32 0,00032 200 184 200 8 0,0533646283

0,32 0,00032 200 185 300 8 0,0639259996

0,32 0,00032 200 186 400 8 0,0737371813

0,32 0,00032 200 186 500 8 0,0779431833

0,32 0,00032 200 186 700 8 0,0842853020

0,32 0,00032 200 186 800 8 0,0868022168

0,32 0,00032 200 186 900 8 0,0890222930

0,32 0,00032 200 186 1100 8 0,0928047072

0,32 0,00032 200 186 1300 8 0,0959534865

GRÁFICA 4.1 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 1 POZO “A”

CONO DE DEPRESIÓN

177.0

178.0

179.0

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

187.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200

Posición de los piezómetros (mm)

Nivel Piezométrico

(mm)

186.0

188.0


93



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD

lts/seg m3/seg mm Mm mm mm mm/seg 0,3 0,0003 200 187 600 8 0,0819499291

0,3 0,0003 200 186 400 8 0,0691286075

0,3 0,0003 200 184 200 8 0,0500293390

0,3 0,0003 200 179 100 8 0,0303039984

0,3 0,0003 200 179 100 8 0,0303039984

0,3 0,0003 200 184 200 8 0,0500293390

0,3 0,0003 200 185 300 8 0,0599306246

0,3 0,0003 200 185 400 8 0,0646876182

0,3 0,0003 200 185 500 8 0,0683774290

0,3 0,0003 200 185 700 8 0,0739411968

0,3 0,0003 200 185 800 8 0,0761492175

0,3 0,0003 200 185 900 8 0,0780968297

0,3 0,0003 200 185 1100 8 0,0814150386

0,3 0,0003 200 185 1300 8 0,0841773768


CONO DE DEPRESIÓN

177.0

178.0

179.0

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

187.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

186.0

188.0


94



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,28 0,00028 200 188 400 8 0,0748853655

0,28 0,00028 200 186 200 8 0,0530881276

0,28 0,00028 200 181 100 8 0,0310968672

0,28 0,00028 200 181 100 8 0,0310968672

0,28 0,00028 200 186 200 8 0,0530881276

0,28 0,00028 200 188 300 8 0,0693784508

0,28 0,00028 200 188 400 8 0,0748853655

0,28 0,00028 200 188 500 8 0,0791568604

0,28 0,00028 200 188 700 8 0,0855977342

0,28 0,00028 200 188 800 8 0,0881538406

0,28 0,00028 200 188 900 8 0,0904084863

0,28 0,00028 200 188 1100 8 0,0942497977

0,28 0,00028 200 188 1300 8 0,0974476076

GRÁFICA 4.3 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO #3 POZO “ A”

CONO DE DEPRESIÓN

177.0

178.0

179.0

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

187.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

186.0

188.0


95



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,25 0,00025 200 188 400 8 0,0668619335

0,25 0,00025 200 186 200 8 0,0474001139

0,25 0,00025 200 182 100 8 0,0292308419

0,25 0,00025 200 182 100 8 0,0292308419

0,25 0,00025 200 186 200 8 0,0474001139

0,25 0,00025 200 188 300 8 0,0619450453

0,25 0,00025 200 188 400 8 0,0668619335

0,25 0,00025 200 188 500 8 0,0706757682

0,25 0,00025 200 188 700 8 0,0764265484

0,25 0,00025 200 188 800 8 0,0787087863

0,25 0,00025 200 188 900 8 0,0807218628

0,25 0,00025 200 188 1100 8 0,0841516051

0,25 0,00025 200 188 1300 8 0,0870067925


CONO DE DEPRESIÓN

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

186.0

187.0

188.0

190.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

189.0

191.0


96



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,22 0,00022 200 190 400 8 0,0702441187

0,22 0,00022 200 189 200 8 0,0526787076

0,22 0,00022 200 183 100 8 0,0271651539

0,22 0,00022 200 183 100 8 0,0271651539

0,22 0,00022 200 189 200 8 0,0526787076

0,22 0,00022 200 189 300 8 0,0593143714

0,22 0,00022 200 190 400 8 0,0702441187

0,22 0,00022 200 190 500 8 0,0742508748

0,22 0,00022 200 190 700 8 0,0802925560

0,22 0,00022 200 190 800 8 0,0826902400

0,22 0,00022 200 190 900 8 0,0848051472

0,22 0,00022 200 190 1100 8 0,0884083816

0,22 0,00022 200 190 1300 8 0,0914079977

GRÁFICA 4.5 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 5 POZO “ A”

CONO DE DEPRESIÓN

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

186.0

187.0

188.0

189.0

191.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

190.0

192.0


97



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,20 0,0002 200 191 400 8 0,0707721881

0,20 0,0002 200 190 200 8 0,0525436340

0,20 0,0002 200 188 100 8 0,0345345823

0,20 0,0002 200 188 100 8 0,0345345823

0,20 0,0002 200 191 200 8 0,0582325014

0,20 0,0002 200 191 300 8 0,0655677479

0,20 0,0002 200 191 400 8 0,0707721881

0,20 0,0002 200 191 500 8 0,0748090655

0,20 0,0002 200 191 700 8 0,0808961658

0,20 0,0002 200 191 800 8 0,0833118747

0,20 0,0002 200 191 900 8 0,0854426810

0,20 0,0002 200 191 1100 8 0,0890730033

0,20 0,0002 200 191 1300 8 0,0920951693

GRÁFICA 4.6 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 6 POZO “ A”

CONO DE DEPRESIÓN

187.0

188.0

189.0

190.0

191.0

192.0

193.0

194.0

195.0

197.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

196.0

198.0


98



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,18 0,00018 200 192 400 8 0,0714740424

0,18 0,00018 200 191 200 8 0,0524092513

0,18 0,00018 200 189 100 8 0,0338195171

0,18 0,00018 200 188 100 8 0,0310811241

0,18 0,00018 200 191 200 8 0,0524092513

0,18 0,00018 200 192 300 8 0,0662179893

0,18 0,00018 200 192 400 8 0,0714740424

0,18 0,00018 200 192 500 8 0,0755509539

0,18 0,00018 200 192 700 8 0,0816984205

0,18 0,00018 200 192 800 8 0,0841380862

0,18 0,00018 200 192 900 8 0,0862900239

0,18 0,00018 200 192 1100 8 0,0899563484

0,18 0,00018 200 192 1300 8 0,0930084856


CONO DE DEPRESIÓN

187.0

188.0

189.0

190.0

191.0

192.0

193.0

194.0

195.0

197.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

196.0

198.0


99



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,15 0,00015 200 193 400 8 0,0678973091

0,15 0,00015 200 192 200 8 0,0490083321

0,15 0,00015 200 190 100 8 0,0309217337

0,15 0,00015 200 190 100 8 0,0309217337

0,15 0,00015 200 193 200 8 0,0558670045

0,15 0,00015 200 194 300 8 0,0732020637

0,15 0,00015 200 194 400 8 0,0790124778

0,15 0,00015 200 194 500 8 0,0835193850

0,15 0,00015 200 194 700 8 0,0903152308

0,15 0,00015 200 194 800 8 0,0930122104

0,15 0,00015 200 194 900 8 0,0953911150

0,15 0,00015 200 194 1100 8 0,0994441302

0,15 0,00015 200 194 1300 8 0,1028181792


CONO DE DEPRESIÓN

187.0

188.0

189.0

190.0

191.0

192.0

193.0

194.0

195.0

197.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

196.0

198.0


100



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,14 0,00014 200 194 400 8 0,0737449792

0,14 0,00014 200 193 200 8 0,0521425376

0,14 0,00014 200 191 100 8 0,0319849704

0,14 0,00014 200 191 100 8 0,0319849704

0,14 0,00014 200 193 200 8 0,0521425376

0,14 0,00014 200 194 300 8 0,0683219261

0,14 0,00014 200 194 400 8 0,0737449792

0,14 0,00014 200 194 500 8 0,0779514260

0,14 0,00014 200 194 700 8 0,0842942154

0,14 0,00014 200 194 800 8 0,0868113964

0,14 0,00014 200 194 900 8 0,0890317073

0,14 0,00014 200 194 1100 8 0,0928145215

0,14 0,00014 200 194 1300 8 0,0959636339


CONO DE DEPRESIÓN

189.5

190.0

190.5

191.0

191.5

192.0

192.5

193.00

193.5

194.5

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

194.0

195.0


101



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,12 0,00012 200 196 400 8 0,0943361098

0,12 0,00012 200 195 200 8 0,0622542296

0,12 0,00012 200 194 100 8 0,0408104100

0,12 0,00012 200 194 100 8 0,0408104100

0,12 0,00012 200 195 200 8 0,0622542296

0,12 0,00012 200 196 300 8 0,0873988276

0,12 0,00012 200 196 400 8 0,0943361098

0,12 0,00012 200 196 500 8 0,0997170839

0,12 0,00012 200 196 700 8 0,1078309119

0,12 0,00012 200 196 800 8 0,1110509421

0,12 0,00012 200 196 900 8 0,1138912100

0,12 0,00012 200 196 1100 8 0,1187302646

0,12 0,00012 200 196 1300 8 0,1227586745


CONO DE DEPRESIÓN

191.5

192.0

192.5

193.0

193.5

194.0

193.0

195.00

195.5

196.5

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

196.0

197.0


102



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,10 0,0001 200 196 400 8 0,0786134248

0,10 0,0001 200 195 200 8 0,0518785247

0,10 0,0001 200 194,5 100 8 0,0370533507

0,10 0,0001 200 194,5 100 8 0,0370533507

0,10 0,0001 200 196 200 8 0,0646843979

0,10 0,0001 200 196 300 8 0,0728323563

0,10 0,0001 200 196 400 8 0,0786134248

0,10 0,0001 200 196 500 8 0,0830975699

0,10 0,0001 200 196 700 8 0,0898590933

0,10 0,0001 200 196 800 8 0,0925424518

0,10 0,0001 200 196 900 8 0,0949093417

0,10 0,0001 200 196 1100 8 0,0989418872

0,10 0,0001 200 196 1300 8 0,1022988955

GRÁFICA 4.11 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSYO # 11 POZO “A”

CONO DE DEPRESIÓN

194.0

194.25

194.5

194.75

195.0

195.25

195.5

195.75

196.0

196.5

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

196.25

196.75


103



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,05 0,00005 200 199 400 8 0,1560446929

0,05 0,00005 200 199 200 8 0,1283960981

0,05 0,00005 200 198 100 8 0,0505003189

0,05 0,00005 200 198 100 8 0,0505003189

0,05 0,00005 200 199 200 8 0,1283960981

0,05 0,00005 200 199 300 8 0,1445694893

0,05 0,00005 200 200 400 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 200 500 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 200 700 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 200 800 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 200 900 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 200 1100 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 200 1300 8 0,0000000000

GRÁFICA 4.12 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSYO # 12 POZO “A”

CONO DE DEPRESIÓN

198.0

198.2

198.4

198.6

198.8

199.0

199.2

199.4

199.6

200.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico

(mm)

199.8

200.2


104



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL

DISTANCIA AL POZA "B"

RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,32 0,00032 200 186 1000 8 0,0910082188

0,32 0,00032 200 186 800 8 0,0868022168

0,32 0,00032 200 186 700 8 0,0842853020

0,32 0,00032 200 186 500 8 0,0779431833

0,32 0,00032 200 186 400 8 0,0737371813

0,32 0,00032 200 186 300 8 0,0683147017

0,32 0,00032 200 184 200 8 0,0533646283

0,32 0,00032 200 178 100 8 0,0309366071

0,32 0,00032 200 178 100 8 0,0309366071

0,32 0,00032 200 184 200 8 0,0533646283

0,32 0,00032 200 185 300 8 0,0639259996

0,32 0,00032 200 185 500 8 0,0729359242

0,32 0,00032 200 185 700 8 0,0788706099

GRÁFICA 4.13 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 13 POZ O “B”

CONO DE DEPRESIÓN

177.0

178.0

179.0

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

187.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

186.0

188.0


105


GASTO DE EXTRACCION

GASTO DE EXTRACCION

NIVEL INICIAL

NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,30 0,0003 200 186 1000 8 0,0853202051

0,30 0,0003 200 186 800 8 0,0813770782

0,30 0,0003 200 186 700 8 0,0790174706

0,30 0,0003 200 186 500 8 0,0730717343

0,30 0,0003 200 186 400 8 0,0691286075

0,30 0,0003 200 186 300 8 0,0640450328

0,30 0,0003 200 182 200 8 0,0447033535

0,30 0,0003 200 178 100 8 0,0290030691

0,30 0,0003 200 179 100 8 0,0303039984

0,30 0,0003 200 184 200 8 0,0500293390

0,30 0,0003 200 185 300 8 0,0599306246

0,30 0,0003 200 186 500 8 0,0730717343

0,30 0,0003 200 186 700 8 0,0790174706


CONO DE DEPRESIÓN

177.0

178.0

179.0

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

187.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

186.0

188.0


106



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,28 0,00028 200 186 1000 8 0,0796321914

0,28 0,00028 200 186 800 8 0,0759519397

0,28 0,00028 200 186 700 8 0,0737496393

0,28 0,00028 200 186 500 8 0,0682002854

0,28 0,00028 200 186 400 8 0,0645200336

0,28 0,00028 200 185 300 8 0,0559352497

0,28 0,00028 200 184 200 8 0,0466940497

0,28 0,00028 200 178 100 8 0,0270695312

0,28 0,00028 200 179 100 8 0,0282837318

0,28 0,00028 200 183 200 8 0,0440620859

0,28 0,00028 200 184 300 8 0,0525758572

0,28 0,00028 200 185 500 8 0,0638189337

0,28 0,00028 200 185 700 8 0,0690117836


CONO DE DEPRESIÓN

177.0

178.0

179.0

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

187.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

186.0

188.0


107



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,25 0,00025 200 189 1000 8 0,0897932516

0,25 0,00025 200 189 800 8 0,0856434001

0,25 0,00025 200 189 700 8 0,0831600863

0,25 0,00025 200 189 500 8 0,0769026354

0,25 0,00025 200 189 400 8 0,0727527839

0,25 0,00025 200 189 300 8 0,0674026948

0,25 0,00025 200 188 200 8 0,0550150807

0,25 0,00025 200 182 100 8 0,0292308419

0,25 0,00025 200 183 100 8 0,0308694930

0,25 0,00025 200 186 200 8 0,0474001139

0,25 0,00025 200 187 300 8 0,0573277939

0,25 0,00025 200 188 500 8 0,0706757682

0,25 0,00025 200 188 700 8 0,0764265484

GRÁFICA 4.16 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 16 POZO “B”

CONO DE DEPRESIÓN

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

186.0

187.0

188.0

190.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

189.0

191.0


108



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,22 0,00022 200 190 1000 8 0,0866969961

0,22 0,00022 200 190 800 8 0,0826902400

0,22 0,00022 200 190 700 8 0,0802925560

0,22 0,00022 200 190 500 8 0,0742508748

0,22 0,00022 200 190 400 8 0,0702441187

0,22 0,00022 200 189 300 8 0,0593143714

0,22 0,00022 200 188 200 8 0,0484132710

0,22 0,00022 200 183 100 8 0,0271651539

0,22 0,00022 200 184 100 8 0,0287878120

0,22 0,00022 200 186 200 8 0,0417121003

0,22 0,00022 200 188 300 8 0,0545116399

0,22 0,00022 200 188 500 8 0,0621946761

0,22 0,00022 200 189 700 8 0,0731808760


CONO DE DEPRESIÓN

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

186.0

187.0

188.0

189.0

191.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

190.0

192.0


109



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,2 0,0002 200 191 1000 8 0,0873487522

0,2 0,0002 200 191 800 8 0,0833118747

0,2 0,0002 200 191 700 8 0,0808961658

0,2 0,0002 200 191 500 8 0,0748090655

0,2 0,0002 200 191 400 8 0,0707721881

0,2 0,0002 200 190 300 8 0,0591622833

0,2 0,0002 200 189 200 8 0,0478897342

0,2 0,0002 200 185 100 8 0,0278429464

0,2 0,0002 200 185 100 8 0,0278429464

0,2 0,0002 200 189 200 8 0,0478897342

0,2 0,0002 200 190 300 8 0,0591622833

0,2 0,0002 200 190 500 8 0,0675007953

0,2 0,0002 200 190 700 8 0,0729932327

GRÁFICA 4.18 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 18POZO “B”

CONO DE DEPRESIÓN

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

186.0

187.0

188.0

189.0

191.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

190.0

192.0


110



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,18 0,00018 200 193 1000 8 0,1005606081

0,18 0,00018 200 193 800 8 0,0959131365

0,18 0,00018 200 193 700 8 0,0931320417

0,18 0,00018 200 193 500 8 0,0861242426

0,18 0,00018 200 193 400 8 0,0814767710

0,18 0,00018 200 192 300 8 0,0662179893

0,18 0,00018 200 192 200 8 0,0588099985

0,18 0,00018 200 188 100 8 0,0310811241

0,18 0,00018 200 188 100 8 0,0310811241

0,18 0,00018 200 191 200 8 0,0524092513

0,18 0,00018 200 192 300 8 0,0662179893

0,18 0,00018 200 192 500 8 0,0755509539

0,18 0,00018 200 192 700 8 0,0816984205


GRÁFICA 4.19 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # CONO DE DEPRESIÓN

185.0

186.0

187.0

188.0

189.0

190.0

191.0

192.0

193.0

195.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

194.0

196.0


111



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,15 0,00015 200 193 1000 8 0,0838005068

0,15 0,00015 200 193 800 8 0,0799276137

0,15 0,00015 200 193 700 8 0,0776100348

0,15 0,00015 200 193 500 8 0,0717702022

0,15 0,00015 200 193 400 8 0,0678973091

0,15 0,00015 200 193 300 8 0,0629042816

0,15 0,00015 200 192 200 8 0,0490083321

0,15 0,00015 200 190 100 8 0,0309217337

0,15 0,00015 200 190 100 8 0,0309217337

0,15 0,00015 200 192 200 8 0,0490083321

0,15 0,00015 200 192 300 8 0,0551816577

0,15 0,00015 200 192 500 8 0,0629591282

0,15 0,00015 200 193 700 8 0,0776100348


CONO DE DEPRESIÓN

185.0

186.0

187.0

188.0

189.0

190.0

191.0

192.0

193.0

195.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

194.0

196.0


112



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,14 0,00014 200 194 1000 8 0,0910178432

0,14 0,00014 200 194 800 8 0,0868113964

0,14 0,00014 200 194 700 8 0,0842942154

0,14 0,00014 200 194 500 8 0,0779514260

0,14 0,00014 200 194 400 8 0,0737449792

0,14 0,00014 200 194 300 8 0,0683219261

0,14 0,00014 200 193 200 8 0,0521425376

0,14 0,00014 200 191 100 8 0,0319849704

0,14 0,00014 200 191 100 8 0,0319849704

0,14 0,00014 200 193 200 8 0,0521425376

0,14 0,00014 200 193 300 8 0,0587106628

0,14 0,00014 200 193 500 8 0,0669855220

0,14 0,00014 200 193 700 8 0,0724360324


CONO DE DEPRESIÓN

185.0

186.0

187.0

188.0

189.0

190.0

191.0

192.0

193.0

195.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

194.0

196.0


113



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,12 0,00012 200 194 1000 8 0,0780152941

0,12 0,00012 200 194 800 8 0,0744097683

0,12 0,00012 200 194 700 8 0,0722521847

0,12 0,00012 200 194 500 8 0,0668155080

0,12 0,00012 200 194 400 8 0,0632099822

0,12 0,00012 200 194 300 8 0,0585616510

0,12 0,00012 200 193 200 8 0,0446936036

0,12 0,00012 200 191 100 8 0,0274156889

0,12 0,00012 200 191 100 8 0,0274156889

0,12 0,00012 200 193 200 8 0,0446936036

0,12 0,00012 200 193 300 8 0,0503234253

0,12 0,00012 200 193 500 8 0,0574161617

0,12 0,00012 200 193 700 8 0,0620880278


CONO DE DEPRESIÓN

192.0

192.5

193.0

193.5

194.0

194.5

195.0

195.5

196.0

197.0

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

196.5

197.5


114



EXTRACCION GASTO DE

EXTRACCION NIVEL

INICIAL NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,10 0,0001 200 198 1000 8 0,1930780521

0,10 0,0001 200 198 800 8 0,1841548286

0,10 0,0001 200 198 700 8 0,1788150801

0,10 0,0001 200 198 500 8 0,1653599884

0,10 0,0001 200 198 400 8 0,1564367650

0,10 0,0001 200 198 300 8 0,1449327292

0,10 0,0001 200 197 200 8 0,0860286199

0,10 0,0001 200 195 100 8 0,0407070925

0,10 0,0001 200 195 100 8 0,0407070925

0,10 0,0001 200 197 200 8 0,0860286199

0,10 0,0001 200 197 300 8 0,0968651994

0,10 0,0001 200 197 500 8 0,1105176749

0,10 0,0001 200 198 700 8 0,1788150801

GRÁFICA 4.23 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSYO # 23 POZO “B”

CONO DE DEPRESIÓN

194.5

195.0

195.5

196.0

196.5

197.0

197.5

198.0

198.5

199.5

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

199.0

200.0


115


Q Q H2 H1 R2 R1 K

GASTO DE EXTRACCION

GASTO DE EXTRACCION

NIVEL INICIAL

NIVEL FINAL


RADIO DEL POZO

COEFICIENTE DE

PERMEABILIDAD


0,05 0,00005 200 200 1000 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 200 800 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 200 700 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 200 500 8 0,0000000000

0,05 0,00005 200 199 400 8 0,1560446929

0,05 0,00005 200 199 300 8 0,1445694893

0,05 0,00005 200 199 200 8 0,1283960981

0,05 0,00005 200 199 100 8 0,1007475033

0,05 0,00005 200 198 100 8 0,0505003189

0,05 0,00005 200 199 200 8 0,1283960981

0,05 0,00005 200 199 300 8 0,1445694893

0,05 0,00005 200 199 500 8 0,1649455524

0,05 0,00005 200 200 700 8 0,0000000000

GRÁFICA 4.24 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSYO # 24 POZO “B”

CONO DE DEPRESIÓN

192.0

192.5

193.0

193.5

198.0

198.5

199.0

199.5

200.0

200.5

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico

(mm)

200.5

201.0

CONCLUSIONES

117

CONCLUSIONES.

En el presente trabajo efectuamos la simulación de la extracción de agua de

pozos, en una cuenca hidrológica, por medio de un Tanque Hidrológico, lo cual

nos muestra en forma objetiva el funcionamiento de un pozo en la naturaleza,

variando la intensidad de la lluvia o tormenta, su tiempo de duración y de la forma

de la cuenca; se obtuvo la información necesaria para la determinación de los

conos de depresión o abatimiento, al extraer agua de los mismos y el cálculo de

los coeficientes de permeabilidad en cada uno de los ensayos.

Los datos que requerimos para la elaboración de los Conos de Depresión son los

siguientes: Gasto de extracción del pozo, Niveles Piezométricos y Posición de los

Piezómetros. A partir del análisis de las gráficas (4.1 a la 4.24), concluimos la

siguiente:

Cuando los gastos de extracción son pequeños, los conos de depresión son

menos notorios y más cerrados.

Conforme los gastos van en aumento, los conos de abatimiento empiezan a

notarse y comienzan a ser mas abiertos.

Los coeficientes de Permeabilidad que obtuvimos en este trabajo tienen una gran

semejanza con los que ocurren en una cuenca de la naturaleza cuando existe un

arena limpia, los coeficientes de permeabilidad que calculamos en cada uno de los

ensayos (Tablas4.1 a la 4.24), tienen valores que varían de 0.02706 a 0.12275

mm/seg y en promedio un valor de 0.0749 estos valores son muy semejantes a

los de la Tabla 1.1, para el material de arena.

En base a lo anterior, concluimos la importancia de programar y cuidar la

extracción de agua de los pozos; así mismo el periodo o vida útil de los mismo,

para impedir el agotamiento en periodos relativamente cortos.

CONCLUSIONES

118

SUGERENCIAS:

El desarrollo del estado del arte que se presenta en este trabajo nos permite un

panorama más amplio del estudio de la Geohidrología, no cerrándose a un solo

criterio o punto de vista, ya que es la pauta para continuar con más estudios y/o

ensayos que nos proporcionen información para el desarrollo de otros proyectos,

que sirvan a los alumnos de Ingeniería Civil con la finalidad de lograr una mayor

comprensión, claridad y alcances de la Hidrología subterránea.

APORTACIONES:

Hay que hacer notar que los conceptos y fundamentos que se manejan en este

trabajo son la base para la compresión, análisis y la elaboración de curvas de

abatimiento, extracción de gastos, infiltración, permeabilidad y variación de los

niveles en un pozo; y por medio del cual se facilita entender el comportamiento de

los fenómenos de extracción de agua en pozos que suceden en una cuenca

hidrológica de la naturaleza. Además de fomentar en los alumnos la investigación,

utilizando el tanque hidrológico con que cuenta el laboratorio de hidráulica de la

Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura.

GLOSARIO

122

GLOSARIO:

Abatimiento residual : Una vez que el bombeo se ha detenido, el nivel del agua

asciende y trata de alcanzar el mismo nivel existente antes de empezar el

bombeo.

Acuífero: Formación geológica que permite la circulación y almacenamiento del

agua, siendo factible su aprovechamiento en forma continua y económica.

Agua Subterránea: Es la que se encuentra en los intersticios (espacios)

completamente saturados que se mueve bajo la acción de la gravedad y de

presiones hidrodinámicas.

Bombeo: Es la instalación del sistema hidráulico que permite trasladar y elevar el

agua a tanques de distribución.

Cambio de almacenamiento: Evolución piezométrica y del coeficiente de

almacenamiento del acuífero.

Capacidad Específica: Es igual a su descarga por unidad de abatimiento y se

expresa en metros cúbicos o litros por hora y por metro de abatimiento.

Ciclo Hidrológico: Proceso mediante el cual el agua es transportada desde los

océanos a la atmósfera de ésta a la tierra y posteriormente regresa al mar.

Coeficiente de almacenamiento: Volumen de agua que en un acuífero cede o

toma en almacenamiento por unidad de área.

Evolución piezométrica: Cambio que sufre el nivel estático durante un intervalo

de tiempo, producidos por la acción combinada de recarga y descarga de agua

subterránea en el acuífero.

GLOSARIO

123

Hidrología Superficial: Régimen de lluvias de escurrimiento, temperatura y

evaporación constituyen información que en forma indirecta interviene en la

cuantificación de los recursos de agua subterránea.

Hidrometría de agua Subterránea: Diferentes métodos que se siguen para

cuantificar los volúmenes de descarga, tanto natural como artificial.

Manantial: Afloramiento de agua cuando se intercepta el nivel freático y la

superficie de la tierra.

Modelo de un acuífero: Procedimiento que nos permite realizar la simulación del

comportamiento dinámico del acuífero.

Perforación de pozos: Obras que se realizan con mucha frecuencia, para el

aprovechamiento del agua subterránea.

Piezometría en pozos: Se refiere a la medición de los fluctuaciones que se

presentan en los niveles del agua subterránea.

Porosidad: Propiedad de contener intersticios o huecos de una roca o suelo.

Pruebas de bombeo: Observar los efectos(abatimientos) provocados por el

bombeo en los niveles piezométricos de un acuífero.

Rendimiento del pozo: Es el volumen de agua por unidad de tiempo que el pozo

está descargando ya sea por bombeo o por flujo natural.

Unidad de presión: Para el sistema métrico decimal, las unidades más usadas

son kg/cm2 (kilogramos por centímetro cuadrado). Para efectos prácticos de

medición, también se utilizan los metros columna de agua (m.c.a.).

GLOSARIO

124

Unidades de Gasto o Caudal: Las unidades más usadas son los litros por

segundo (lps) o los metros cúbicos por segundo (m3/seg).

Vapor de agua: Llena completamente los vacíos entre las partículas del suelo,

desplazándose de zonas de mayor a menor presión.

BIBLIOGRAFIA

120

• J. Hantush Madhi. Advance in Hidroscience Hydraulic of Wells ven the

Chow, Academia press, 1988, 4ta Edición, 470 pp.

• J.M. de Wiest Roger, Goehydrology, Editorial Mc Graw Hill, 1993, 3ra.

Edición, 503 pp.

• Keith Todd David, Ground Water Hydrology, Editorial Pretince may

Hispanoamericana, 1998, 8va. Edición, 588 pp.

• Pulido José Luis, Hidrogeología Subterránea, Editorial Ariel, 3a Edición,

420 pp.

• Rodríguez H. Roberto, Geoquímica Aplicada al Estudio del Agua

Subterránea, Tesis Profesional, Facultad de Ingeniería de la UNAM,

1978, 180 pp.

• Tinajero González Jaime A., Aspectos Fundamentales en el estudio del

Agua Subterránea, Facultad de Ingeniería, UNAM, 1974, 220 pp.

• Canales E. Armando G., Apuntes del Curso de Geohidrología, Facultad

de Ingeniería, UNAM, 1970, 2da. Edición, 234 pp.

• Chavéz Guillén Rubén, Hidrología Subterránea, Curso de

Geohidrología, IPN, 1975, 3ra. Edición, 390 pp.

• Custodio y Llamas, Hidrología Subterránea, 2 Tomos, Editorial Omega,

1992, 4ta. Reimpresión, 340 pp.

• Davis y de Wiest, Hidrogeología, Editorial Ariel, 1991, 2da Edición, 456

pp.

• Division Jonson L., Ground Water and Wells, Editorial Prentice may

Hispanoamericana, 1996, 4ta Edición 530 pp.

• Viessman, Knapp, Lewis y Harbuaugh, Introduction to Hydrology,

Editorial Harper and Row, 6ta Edición, 594 pp.

23/09/2008 1

DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD PARA UN FLUJO DE POZO EN UN SIMULADOR HIDROLOGICO.

23/09/2008 2

Introducción

� El agua subterránea en México constituye uno de los recursos hidráulicos más importantes, principalmente para sus regiones áridas y semiáridas que cubren más del 60% del área del país, motivo por el cual su aprovechamiento en dichas zonas se ha llevado a cabo en forma intensiva, siendo en muchos casos la base del auge económico alcanzado en ellas.

23/09/2008 3

� La explotación intensiva del agua subterránea en México la iniciamos a partir de 1950, año a partir del cual creamos los más importantes Distritos de Riego del país en los que obtuvimos el 50% de la producción agrícola; sin embargo en ese entonces no teníamos la tecnología adecuada para determinar el comportamiento de los acuíferos y a raíz de ello su aprovechamiento lo efectuamos sin control, siguiendo únicamente la política de satisfacer las necesidades que generaba el desarrollo de las zonas agrícolas.

23/09/2008 4

A continuación describimos los cuatro capítulos, además de las conclusiones:

� Capitulo 1 Marco Teórico.

� Capitulo 2 Tanque Hidrológico con pozos.

� Capitulo 3 Ensayos con Material de Arena.

� Capitulo 4 Resultados y Gráficos.

23/09/2008 5

MARCO TEÓRICO

� Concepto de Geohidrología:

La Geohidrología subterránea es aquella parte de la hidrología que corresponde al almacenamiento, circulación y distribución de las aguas terrestres en la zona saturada de las formaciones geológicas, teniendo en cuenta sus propiedades físicas y químicas, sus interacciones con el medio físico y biológico y sus reacciones a la acción del hombre.

23/09/2008 6

Agua Subterránea

El agua subterránea origina el agua superficial y a la inversa. Las principales fuentes de recarga natural son la precipitación, el flujo de corrientes, lagos, etc.

La mejor descarga artificial del agua subterránea la constituye el bombeo de los pozos.

23/09/2008 7

Balance hidrológico

Salida (escurrimiento )

Entrada (Precipitación )

Q

I

Superficie plana completamente bordeada excepto en la salida A

A

23/09/2008 8

Las Figura 1.2 muestra un balance hidrológico

generalizado.

La precipitación en forma de lluvia, nieve y demás

proviene del vapor de agua atmosférico y constituye

la entrada primaria.

T

Humedad del suelo

Nivel freático

R

T

Zona de saturación

E E

G

G

R

Oceáno

EE E

T

P

P

PE

E

PP P P

Nubes y vapor de agua Nubes y vapor de agua

R

23/09/2008 9

Ecuación de Balance:

� La ecuación que expresa el principio de la conservación de la materia, aplicado a un acuífero o porción del mismo, se llama “Ecuación de Balance de Aguas Subterráneas” y su forma más simple es la siguiente:

Recarga -- Descarga = Cambio de Almacenamiento.

23/09/2008 10

� La Ley de Darcy estable que la velocidad de flujo a través de un medio poroso, es proporcional a la pérdida de recarga e inversamente proporcional a la longitud de la trayectoria de flujo.

� Matemáticamente esta ley se expresa de la siguiente manera:

V= k h / L = ki

� En la que V es la velocidad media de flujo, h es la pérdida de recarga en la distancia L, es el gradiente hidráulico y k es el coeficiente de permeabilidad.

23/09/2008 11

Teoría del flujo de Agua Subterránea:

� El flujo de agua subterránea, constituye un aspecto importante dentro de la geohidrología, ya que es un caso especial de flujo a través de un medio poroso.

23/09/2008 12

� El movimiento del agua subterránea se llama confinado, cuando el espacio comprendido por los poros llenos de agua permanecen fijos para los diferentes estados del movimiento; el flujo del agua es libre, cuando posee una superficie libre, cuando la posición varía con el estado del movimiento; en ocasiones también suele llamársele movimiento en condiciones freáticas.

23/09/2008 13

Pruebas de Bombeo.

� La realización de las pruebas de bombeo, lleva como fin determinar las características hidráulicas de los acuíferos, y consisten en observar los efectos (abatimientos) provocados por el bombeo en los niveles piezométricos de un acuífero.

� Los abatimientos pueden ser observados en el mismo pozo de bombeo, o bien, en pozos de observación próximos a él.

23/09/2008 14

� Fig. 1.7 Régimen de flujo establecido en un acuífero libre

impermeable

Acuífero

Hh1

1

I Q

rO

h2


2

Pozo de observación

23/09/2008 15

Pruebas de Bombeo con Régimen Establecido

2

12

1

2

2

r

rLe

K

Qhh

π=−

23/09/2008 16

Cuando se tienen dos pozos de observación, es

posible determinar la permeabilidad,

despejándola de la fórmula:

[ ]2

1

2

1

2

2r

rLe

hh

Qk

−=

π

23/09/2008 17

A continuación se muestran algunos valores de coeficientes de permeabilidad

para diversos materiales.

23/09/2008 18

TANQUE HIDROLOGICO

� En este equipo mostramos a pequeña escala algunos de los procesos físicos estudiados por la hidrología. La relación entre lluvia-escurrimiento en cuencas de permeabilidad variable

� También presentamos el fenómeno del escurrimiento del agua a la salida de la cuenca u otras salidas por extracción de pozos

23/09/2008 19

Tanque hidrológico

23/09/2008 20

Base metálica

23/09/2008 21

Cubeta de la cuenca

23/09/2008 22

Aspersores

23/09/2008 23

Pozos y orificios

23/09/2008 24

Tuberías de abastecimiento

23/09/2008 25


23/09/2008 26

Piezómetros

23/09/2008 27

Válvulas de control

23/09/2008 28

Rotámetro

23/09/2008 29

Deposito de aforos

23/09/2008 30

Vertedor de acrílico

23/09/2008 31

Tanque de fibra de vidrio

23/09/2008 32

Bomba eléctrica

23/09/2008 33

Mangueras de desfogue

23/09/2008 34

ENSAYOS CON MATERIAL DE ARENA� Primeramente se selecciona el arena

para depositar en la cubeta de cuenca haciendo una análisis granulométrico.

� Una vez que el arena es lavada y posteriormente secada se elabora un nuevo análisis granulométrico y después se procede a vaciarla dentro de la cubeta.

� Enseguida se abren las válvulas para saturar de agua el arena

23/09/2008 35

Selección de arena

23/09/2008 36

Lavado de arena

23/09/2008 37

Colocación de arena

23/09/2008 38

Saturación del material

23/09/2008 39

Ensayos Gasto Máximo

1


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 178 22 1006 200 184 16 2007 200 186 14 3008 200 186 14 4009 200 186 14 500

10 200 186 14 70011 200 186 14 80012 200 186 14 90013 200 186 14 110014 200 186 14 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


23/09/2008 40

12


PIEZÓMETROS

NIVEL FINAL DE LOS

PIEZÓMETROS




NOTAS


5 200 198 2 1006 200 199 1 2007 200 199 1 3008 200 200 0 4009 200 200 0 500

10 200 200 0 70011 200 200 0 80012 200 200 0 90013 200 200 0 110014 200 200 0 1300

PIEZÓMETRO

ENSAYO No.


Ensayos Gasto Mínimo

23/09/2008 41

GRAFICOS

CONO DE DEPRESIÓN

177.0

178.0

179.0

180.0

181.0

182.0

183.0

184.0

185.0

187.0

600 400 200 000 200 400 600 800 1000 1200


Nivel Piezométrico(mm) 186.0

188.0

23/09/2008 42

RESULTADOSGasto Máximo

0,000000000087002002000,000050,05

0,164945552485001992000,000050,05

0,144569489383001992000,000050,05

0,128396098182001992000,000050,05

0,050500318981001982000,000050,05

0,100747503381001992000,000050,05

0,128396098182001992000,000050,05

0,144569489383001992000,000050,05

0,156044692984001992000,000050,05

0,000000000085002002000,000050,05

0,000000000087002002000,000050,05

0,000000000088002002000,000050,05

0,0000000000810002002000,000050,05

0,0000000000812002002000,000050,05

mm/segmmmmmmmmm3/seglts/seg

COEFICIENTE DE PERMEABIL

IDAD

RADIO DEL POZ

O


NIVEL FINAL

NIVEL INICIAL

GASTO DE EXTRAC

CION

GASTO DE EXTRACCION

KR1R2H1H2QQ

23/09/2008 43

CONO DE DEPRESIÓN

192.0

192.5

193.0

193.5

198.0

198.5

199.0

199.5

200.0

200.5

1100 900 700 500 300 100 100 300 500 700


Nivel Piezométrico(mm) 200.5

201.0

23/09/2008 44

RESULTADOSGasto Mínimo

0,000000000087002002000,000050,05

0,164945552485001992000,000050,05

0,144569489383001992000,000050,05

0,128396098182001992000,000050,05

0,050500318981001982000,000050,05

0,100747503381001992000,000050,05

0,128396098182001992000,000050,05

0,144569489383001992000,000050,05

0,156044692984001992000,000050,05

0,000000000085002002000,000050,05

0,000000000087002002000,000050,05

0,000000000088002002000,000050,05

0,0000000000810002002000,000050,05

0,0000000000812002002000,000050,05

mm/segmmmmmmmmm3/seglts/seg

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

RADIO DEL POZO


NIVEL FINAL

NIVEL INICIAL

GASTO DE EXTRACCION

GASTO DE EXTRACCION

KR1R2H1H2QQ

23/09/2008 45

CONCLUSIONES

� En el presente trabajo efectuamos la simulación de la extracción del agua de pozos, en una cuenca hidrológica, a través de un tanque hidrológico, lo cual nos muestra en forma objetiva el funcionamiento de un pozo en la naturaleza, variando la intensidad de la lluvia o tormenta, su tiempo de duración y de la forma de la cuenca; se obtuvo la información necesaria para la determinación de los conos de depresión o abatimiento al extraer agua de los mismos y el calculo de los coeficientes de permeabilidad en cada uno de los ensayos.

� Cuando los gastos de extracción son pequeños, los conos de depresión son concentrados. Conforme los gastos son altos los conos de abatimiento, empiezan a abrirse y tienden a expandirse literalmente.

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