Post on 21-Oct-2019
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
Foto 3.5 Colocación del Arena (paso 2) 75
Foto 3.6 Colocación del Arena (paso 3) 75
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.2 Gasto de Salida del Pozo A. 78
Ensayo No.3 Gasto de Salida del Pozo A. 79
Ensayo No.4 Gasto de Salida del Pozo A. 79
Ensayo No.5 Gasto de Salida del Pozo A. 80
Ensayo No.7 Gasto de Salida del Pozo A. 81
Ensayo No.8 Gasto de Salida del Pozo A. 81
Ensayo No.9 Gasto de Salida del Pozo A. 82
Ensayo No.10 Gasto de Salida del Pozo A. 82
Ensayo No.11 Gasto de Salida del Pozo A. 83
Ensayo No.12 Gasto de Salida del Pozo A. 83
Ensayo No.1 Gasto de Salida del Pozo B. 84
Ensayo No.2 Gasto de Salida del Pozo B. 84
Ensayo No.3 Gasto de Salida del Pozo B. 85
Ensayo No.4 Gasto de Salida del Pozo B. 85
Ensayo No.5 Gasto de Salida del Pozo B. 86
Ensayo No.6 Gasto de Salida del Pozo B. 86
Ensayo No.7 Gasto de Salida del Pozo B. 87
Ensayo No.8 Gasto de Salida del Pozo B. 87
Ensayo No.9 Gasto de Salida del Pozo B. 88
Ensayo No.10 Gasto de Salida del Pozo B. 88
Ensayo No.11 Gasto de Salida del Pozo B. 89
Ensayo No.12 Gasto de Salida del Pozo B. 89
CAPÍTULO 4
Tabla 4.1 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 1. Pozo A. 92
Tabla 4.2 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 2. Pozo A. 93
Tabla 4.3 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 3. Pozo A. 94
Tabla 4.4 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 4. Pozo A. 95
Tabla 4.5 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 5. Pozo A. 96
Tabla 4.6 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 6. Pozo A. 97
Tabla 4.7 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 7. Pozo A. 98
Tabla 4.8 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 8. Pozo A. 99
Tabla 4.9 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 9. Pozo A. 100
Tabla 4.10 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 10. Pozo A. 101
Tabla 4.11 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 11. Pozo A. 102
Tabla 4.12 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 12. Pozo A. 103
Tabla 4.13 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 13. Pozo B. 104
Tabla 4.14 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 14. Pozo B. 105
Tabla 4.15 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 15. Pozo B. 106
Tabla 4.16 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 16. Pozo B. 107
Tabla 4.17 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 17. Pozo B. 108
Tabla 4.18 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 18. Pozo B. 109
Tabla 4.19 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 19. Pozo B. 110
Tabla 4.20 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 20. Pozo B. 111
Tabla 4.21 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 21. Pozo B. 112
Tabla 4.22 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 22. Pozo B. 113
Tabla 4.23 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 23. Pozo B. 114
Tabla 4.24 Coeficientes de permeabilidad del ensayo 24. Pozo B. 115
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 4.2 Cono de depresión del ensayo 2. Pozo A. 93
Gráfica 4.3 Cono de depresión del ensayo 3. Pozo A. 94
Gráfica 4.4 Cono de depresión del ensayo 4. Pozo A. 95
Gráfica 4.5 Cono de depresión del ensayo 5. Pozo A. 96
Gráfica 4.6 Cono de depresión del ensayo 6. Pozo A. 97
Gráfica 4.7 Cono de depresión del ensayo 7. Pozo A. 98
Gráfica 4.8 Cono de depresión del ensayo 8. Pozo A. 99
Gráfica 4.9 Cono de depresión del ensayo 9. Pozo A. 100
Gráfica 4.10 Cono de depresión del ensayo 10. Pozo A. 101
Gráfica 4.11 Cono de depresión del ensayo 11. Pozo A. 102
Gráfica 4.12 Cono de depresión del ensayo 12. Pozo A. 103
Gráfica 4.13 Cono de depresión del ensayo 13. Pozo B. 104
Gráfica 4.14 Cono de depresión del ensayo 2. Pozo B. 105
Gráfica 4.15 Cono de depresión del ensayo 3. Pozo B. 106
Gráfica 4.16 Cono de depresión del ensayo 4. Pozo B. 107
Gráfica 4.17 Cono de depresión del ensayo 5. Pozo B. 108
Gráfica 4.18 Cono de depresión del ensayo 18. Pozo B. 109
Gráfica 4.19 Cono de depresión del ensayo 19. Pozo B. 110
Gráfica 4.20 Cono de depresión del ensayo 20. Pozo B. 111
Gráfica 4.21 Cono de depresión del ensayo 21. Pozo B. 112
Gráfica 4.22 Cono de depresión del ensayo 22. Pozo B. 113
Gráfica 4.23 Cono de depresión del ensayo 23. Pozo B. 114
Gráfica 4.24 Cono de depresión del ensayo 24. Pozo B. 115
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
Nivel freático inicial
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.
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
49
Foto 2. 2 Tanque Hidrológico, vista lateral der echa.
Foto 2. 2 Tanque Hidrológico, vista lateral izq uierda.
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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.
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
58
Foto 2.12 Tuberías de Descarga (Diámetro = 1’’).
Foto 2.13 Tuberías de descarga (Diámetro ¾”)
Tuberías de descarga
Tuberías de descarga
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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.
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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.
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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.
TANQUE HIDROLÓGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLOGICO CON POZOS
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.
TANQUE HIDROLOGICO CON POZOS
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
TANQUE HIDROLOGICO CON POZOS
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 %
MALLA NO. ABERTURAPESO DE SUELO
RETENIDO
PORCIENTO RETENIDO PARCIAL %
PORCIENTO QUE PASA %
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
MALLA NO. ABERTURAPESO DE SUELO
RETENIDO
PORCIENTO RETENIDO PARCIAL %
PORCIENTO QUE PASA %
MALLA NO. ABERTURAPESO DE SUELO
RETENIDO
PORCIENTO RETENIDO PARCIAL %
PORCIENTO QUE PASA %
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
Foto 3.5 Colocación de arena (paso 2).
Foto 3.6 Colocación de arena (paso 3).
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
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 200 186 14 4003 200 184 16 2004 200 179 21 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,30 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
79
3
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 200 188 12 6002 200 188 12 4003 200 186 14 2004 200 181 19 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,28 lts/seg
4
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 200 188 12 6002 200 188 12 4003 200 186 14 2004 200 182 18 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,25 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
80
5
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 200 190 10 6002 200 190 10 4003 200 189 11 2004 200 183 17 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,22 lts/seg
6
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 200 191 9 6002 200 191 9 4003 200 190 10 2004 200 188 12 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,20 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
81
7
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 200 192 8 6002 200 192 8 4003 200 191 9 2004 200 188 12 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,18 lts/seg
8
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 200 194 6 6002 200 193 7 4003 200 192 8 2004 200 190 10 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,15 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
82
9
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 200 194 6 6002 200 194 6 4003 200 193 7 2004 200 191 9 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,14 lts/seg
10
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 200 196 4 6002 200 196 4 4003 200 195 5 2004 200 194 6 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,12 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
83
11
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 200 196 4 6002 200 196 4 4003 200 195 5 2004 200 194 6 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,10 lts/seg
12
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 200 200 0 6002 200 199 1 4003 200 199 1 2004 200 198 2 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,05 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
84
13
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 200 186 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
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 200 186 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 200 182 18 2009 200 178 22 100
10 200 179 21 10011 200 184 16 20012 200 185 15 30013 200 186 14 50014 200 186 14 700
PIEZÓMETRO
ENSAYO No.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,30 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
85
15
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 200 186 14 12002 200 186 14 10003 200 186 14 8004 200 186 14 7005 200 186 14 5006 200 186 14 4007 200 185 15 3008 200 184 16 2009 200 178 22 100
10 200 179 21 10011 200 183 17 20012 200 184 16 30013 200 185 15 50014 200 185 15 700
PIEZÓMETRO
ENSAYO No.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,28 lts/seg
16
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 200 189 11 12002 200 189 11 1003 200 189 11 8004 200 189 11 7005 200 189 11 5006 200 189 11 4007 200 189 11 3008 200 188 12 2009 200 182 18 100
10 200 183 17 10011 200 186 14 20012 200 187 13 30013 200 188 12 50014 200 188 12 700
PIEZÓMETRO
ENSAYO No.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,25 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
86
17
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 200 190 10 12002 200 190 10 10003 200 190 10 8004 200 190 10 7005 200 190 10 5006 200 190 10 4007 200 189 11 3008 200 188 12 2009 200 183 17 100
10 200 184 16 10011 200 186 14 20012 200 188 12 30013 200 188 12 50014 200 189 11 700
PIEZÓMETRO
ENSAYO No.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,22 lts/seg
18
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 200 191 9 12002 200 191 9 10003 200 191 9 8004 200 191 9 7005 200 191 9 5006 200 191 9 4007 200 190 10 3008 200 189 11 209 200 185 15 100
10 200 185 15 10011 200 189 11 20012 200 190 10 30013 200 190 10 50014 200 190 10 700
PIEZÓMETRO
ENSAYO No.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,20 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
87
19
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 200 193 7 12002 200 193 7 10003 200 193 7 8004 200 193 7 7005 200 193 7 5006 200 193 7 4007 200 192 8 3008 200 192 8 2009 200 188 12 100
10 200 188 12 10011 200 191 9 20012 200 192 8 30013 200 192 8 50014 200 192 8 700
PIEZÓMETRO
ENSAYO No.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,18 lts/seg
20
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 200 193 7 12002 200 193 7 1003 200 193 7 8004 200 193 7 7005 200 193 7 5006 200 193 7 4007 200 193 7 3008 200 192 8 2009 200 190 10 100
10 200 190 10 10011 200 192 8 20012 200 192 8 30013 200 192 8 50014 200 193 7 700
PIEZÓMETRO
ENSAYO No.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,15 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
88
21
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 200 194 6 12002 200 194 6 10003 200 194 6 8004 200 194 6 7005 200 194 6 5006 200 194 6 4007 200 194 6 3008 200 193 7 2009 200 191 9 100
10 200 191 9 10011 200 193 7 20012 200 193 7 30013 200 193 7 50014 200 193 7 700
PIEZÓMETRO
ENSAYO No.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,14 lts/seg
22
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 200 196 4 12002 200 196 4 10003 200 196 4 8004 200 196 4 7005 200 196 4 5006 200 196 4 4007 200 196 4 3008 200 195 5 2009 200 193 7 100
10 200 193 7 10011 200 195 5 20012 200 195 5 30013 200 195 5 50014 200 195 5 700
PIEZÓMETRO
ENSAYO No.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,12 lts/seg
ENSAYOS CON ARENA
89
23
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 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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,10 lts/seg
24
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 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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "B" Q= 0,05 lts/seg
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.
RESULTADOS Y GRÁFICOS
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
RESULTADOS Y GRÁFICOS
93
TABLA 4.2 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 2
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 0,3 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
GRÁFICA 4.2 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 2 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
RESULTADOS Y GRÁFICOS
94
TABLA 4.3 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 3
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 0,28 0,00028 200 188 600 8 0,0826469259
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
186.0
188.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
95
TABLA 4.4 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 4
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 0,25 0,00025 200 188 600 8 0,0737918981
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
GRÁFICA 4.4 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 4 POZO “A”
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
189.0
191.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
96
TABLA 4.5 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 5
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 0,22 0,00022 200 190 600 8 0,0775246329
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
190.0
192.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
97
TABLA 4.6 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 6
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 0,20 0,0002 200 191 600 8 0,0781074345
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
196.0
198.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
98
TABLA 4.7 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 7
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 0,18 0,00018 200 192 600 8 0,0788820331
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
GRÁFICA 4.7 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 7 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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
196.0
198.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
99
TABLA 4.8 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 8
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 0,15 0,00015 200 194 600 8 0,0872017964
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
GRÁFICA 4.8 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 8 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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
196.0
198.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
100
TABLA 4.9 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 9
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 0,14 0,00014 200 194 600 8 0,0813883433
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
GRÁFICA 4.9 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 9 POZO “A”
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
194.0
195.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
101
TABLA 4.10 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 10
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 0,12 0,00012 200 196 600 8 0,1041136599
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
GRÁFICA 4.10 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 10 POZO “A”
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
196.0
197.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
102
TABLA 4.11 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 11
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 0,10 0,0001 200 196 600 8 0,0867613833
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
196.25
196.75
RESULTADOS Y GRÁFICOS
103
TABLA 4.12 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 12
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 0,05 0,00005 200 200 600 8 0,0000000000
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
199.8
200.2
RESULTADOS Y GRÁFICOS
104
TABLA 4.13 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 13
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm mm mm mm mm/seg 0,32 0,00032 200 186 1200 8 0,0944447726
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
186.0
188.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
105
TABLA 4.14 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 14
GASTO DE EXTRACCION
GASTO DE EXTRACCION
NIVEL INICIAL
NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm mm mm mm mm/seg 0,30 0,0003 200 186 1200 8 0,0885419743
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
GRÁFICA 4.14 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 14 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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
186.0
188.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
106
TABLA 4.15 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 15
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm mm mm mm mm/seg 0,28 0,00028 200 186 1200 8 0,0826391760
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
GRÁFICA 4.15 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 15 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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
186.0
188.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
107
TABLA 4.16 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 16
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm mm mm mm mm/seg 0,25 0,00025 200 189 1200 8 0,0931839272
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
189.0
191.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
108
TABLA 4.17 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 17
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm mm mm mm mm/seg 0,22 0,00022 200 190 1200 8 0,0899707542
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
GRÁFICA 4.17 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 17 POZO “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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
190.0
192.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
109
TABLA 4.18 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 18
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm mm mm mm mm/seg 0,2 0,0002 200 191 1200 8 0,0906471212
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
190.0
192.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
110
TABLA 4.19 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 19
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm mm mm mm mm/seg 0,18 0,00018 200 193 1200 8 0,1043578690
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 # 19 POZ O “B”
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
194.0
196.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
111
TABLA 4.20 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 20
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm Mm mm mm mm/seg 0,15 0,00015 200 193 1200 8 0,0869648908
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
GRÁFICA 4.20 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 20 POZ O “B”
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
194.0
196.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
112
TABLA 4.21 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 21
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm Mm mm mm mm/seg 0,14 0,00014 200 194 1200 8 0,0944547604
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
GRÁFICA 4.21 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 21 POZ O “B”
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
194.0
196.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
113
TABLA 4.22 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 22
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm Mm mm mm mm/seg 0,12 0,00012 200 194 1200 8 0,0809612232
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
GRÁFICA 4.22 CONO DE DEPRESIÓN DEL ENSAYO # 22 POZO “B”
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
196.5
197.5
RESULTADOS Y GRÁFICOS
114
TABLA 4.23 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 23
Q Q H2 H1 R2 R1 K GASTO DE
EXTRACCION GASTO DE
EXTRACCION NIVEL
INICIAL NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm Mm mm mm mm/seg 0,10 0,0001 200 198 1200 8 0,2003688565
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
Posición de los piezómetros (mm)
Nivel Piezométrico
(mm)
199.0
200.0
RESULTADOS Y GRÁFICOS
115
TABLA 4.24 COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD DEL ENSAYO # 24
Q Q H2 H1 R2 R1 K
GASTO DE EXTRACCION
GASTO DE EXTRACCION
NIVEL INICIAL
NIVEL FINAL
DISTANCIA AL POZA "B"
RADIO DEL POZO
COEFICIENTE DE
PERMEABILIDAD
lts/seg m3/seg mm mm mm mm mm/seg 0,05 0,00005 200 200 1200 8 0,0000000000
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
Posición de los piezómetros (mm)
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
Nivel freático inicial
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
Tuberías de descarga
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
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
23/09/2008 40
12
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 200 200 0 6002 200 199 1 4003 200 199 1 2004 200 198 2 100
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.
GASTO DE SALIDA DEL POZO "A" Q= 0,05 lts/seg
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
Posición de los piezómetros (mm)
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
DISTANCIA AL POZA "B"
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
Posición de los piezómetros (mm)
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
DISTANCIA AL POZA "B"
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.