Hidrulica de captaciones de agua subterrnea1. Objetivos2. Conceptos fundamentales de la captacin de aguas subterrneas3. Captaciones de aguas subterrneas4. La resolucin de la ecuacin general de flujo5. Concepto de rgimen permanente6. Concepto de rgimen no permanente7. Principio de superposicin e interferencia de pozos8. Caudal especfico y eficiencia9. Preparacin ejecucin ensayos de bombeo de pozos ensayos de inyeccin y recuperacin mtodos10. Conclusiones11. BibliografaIntroduccinElaguaes uno de losrecursosnaturales ms preciados del planeta. Ms de mil millones de personas no disponen deagua potable, lo que provoca que cada ao mueran unos tres millones y medio de personas, en su mayor partenios, a causa deenfermedadesrelacionadas con la falta o el malestadodel agua. Por ello, ladistribucinequitativa y la explotacin sostenible de este recurso se presentan como uno de los principales retos del siglo XXI. En la consecucin de esta meta, los acuferos pueden jugar un papel de vital relevancia.La explotacin racional de las aguas subterrneas constituye un elemento clave en eldesarrolloeconmico de un pas, rea o regin. En las regiones declimasemirido o ridoel aguasubterrnea tiene unintersestratgico. La explotacin intensiva o incontrolada de las aguas subterrneas puede ocasionar, en determinados casos, ciertosproblemasambientales que favorezcan losprocesosde desertizacin. En terrenos arenosos, el descenso del nivel fretico puede favorecer laerosinelica, la formacin y el avance de las dunas. En regiones de gran aridez, el regado con aguas de elevado contenido salino puede salinizar lossuelos, obligando al abandono de tierras. Frecuentemente, la contribucin de la explotacin de las aguas subterrneas en los procesos de desertizacin queda enmascarada por la intervencin de muchos otros factores.ObjetivosObjetivos Generales: Proporcionar lasherramientastericas y prcticas necesarias para comprender el funcionamiento hidrulico de lossistemasde aguas subterrneas para eldiseode obras de aprovechamiento y saneamiento.Objetivos Especficos: Conocer la resolucin de la ecuacin general de flujo. Plantear y resolver problemas de hidrulica de pozos, en rgimen permanente y variable. Interferencia entre pozos. Plantear y resolver problemas de Hidrulica de Captaciones Horinzontales y Sistemas de Drenaje en rgimen permanente.Conceptos fundamentales de la captacin de aguas subterrneasRealizaremos unasntesisde los conceptos bsicos de la hidrulica, as como tambin de sus aplicaciones; que sern deutilidadprctica.HidrulicaEs una rama de lafsicay laingenieraque se encarga del estudio de las propiedades mecnicas de los fluidos, ya sean superficiales osubterrneos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y el empuje de la mismaLa particularidad de la hidrulica es que tienecarcterpluridisciplinar ya que engloba varias disciplinas de la fsica como son, lacinemticalaesttica,, ladinmica, que a su vez se estudian dentro de lamecnicaconvensional.Aplicaciones de la HidrulicaActualmente las aplicaciones de la hidrulica son muy variadas, esta amplitud en los usos se debe principalmente al diseo y fabricacin de elementos de mayor precisin y conmaterialesde mejorcalidad, acompaado adems de estudios mas acabados de las materias yprincipiosque rigen la hidrulica yneumtica. Todo lo anterior se ha visto reflejado en equipos que permiten trabajos cada vez con mayor precisin y con mayores niveles de energa, lo que sin duda ha permitido un creciente desarrollo de laindustriaen general.Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos: mviles e industriales. Aplicaciones Mviles:Elempleode la energa proporcionada por los fluidos apresin, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehculos mviles tales como:

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Tractores. Gras. Retroexcavadoras. Perforadoras, etc. Aplicaciones Industriales:En laindustria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos omaterialespropios de la lnea deproduccin, para estos efectos se utiliza con regularidad la energa proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros: Maquinaria para la industria plstica Mquinasherramientas. Maquinaria para la elaboracin dealimentos. Equipamiento pararobticay manipulacin automatizada. Equipo para montaje industrial. Maquinaria para laminera. Maquinaria para la industria siderrgica. La Hidrulica tambin nos ayuda a resolverproblemastcnicos de cada una de las siguientes especialidades: Aprovechamiento de captaciones de aguas subterrneas.-aplicados a la minera, la industria, laagriculturay usos de abastecimiento deaguapotable. Aprovechamientos hidroelctricos:Saltos o centrales hidroelctricas, para cuyaconstruccinson necesarias muchas y variadas obras hidrulicas. Aprovechamientos industriales:Circuitoshidrulicos existentes en diversasindustrias, en otro tipo de centrales (trmicas convencionales, nucleares), e incluso en el interior de maquinaria no fundamentalmente hidrulica (motores, circuitos derefrigeracin, etc.) Aprovechamientos sanitarios:Abastecimientos deagua potabley alcantarillado, tanto pblicos como domiciliarios. Aprovechamientos agrcolas:Obras destinadas a proporcionar riego a extensiones de riego cultivable.Flujo HidrulicoElestadoocomportamientodel flujo en un canal abierto es gobernado bsicamente por los efectos deviscosidady gravedad relativa a las fuerzas de inercia del flujo.El flujo de un lquido en canales en general es con superficie libre, a diferencia del flujo en tuberas, que puede ser con superficie libre o bajo carga, lo que depende de si la conduccin fluye llena o no. Para un flujo con superficie libre en tubera debe existir una superficie de lquido sometida apresinatmosfrica.Algunos factores que afectan el flujo de aguas en canales y conductos son: Caudal. Pendiente. rea de la seccin transversal. Rugosidad de la superficie interior de la conduccin. Condiciones de flujo (ej. en caeras: lleno, parcialmente lleno, permanente, variado). Presencia o ausencia de obstrucciones, curvas, etc. Naturaleza del lquido, peso especfico, viscosidad, etc.CaudalEl caudal o gasto volumtrico es la cantidad de un lquido que pasa por unidad detiempoa travs de una seccin decontrol. Es un parmetro que se encuentra presente en cualquier problema asociado con el intercambio de lquidos entre dos o ms recipientes.Su unidad de medida viene expresada por la relacin devolumenpor unidad de tiempo existiendo las siguientes equivalencias:Q =Velocidadx Area = Volumen / tiempoEs decir:1 m3/hora = 1000 litros/hora = 0,277 litros/seg = 4,4 galones/minuto 1m3/seg = 3600 m3/h = 1000 litros/segPresinEs el parmetro que relaciona a unafuerzapor unidad de rea sobre la cual acta. Generalmente, para el tipo de problemas asociados a saneamiento, la presin que se utiliza esta medida respecto de la presin atmosfrica, por lo que es la llamada presin relativa. A diferencia de la presin absoluta que tiene su punto de referencia en el vaco absoluto. Sabemos que un lquido en reposo o circulando a cielo abierto sometido a la presin atmosfrica tiene una presin relativa igual a cero. Pero si medimos la presin absoluta esta sera de 1,02 bar bien 1,033 kg/cm2 (absolutos).Altura Manomtrica de una bombaRelacionada con elconceptode altura de columna de lquido, expresa la energa de presin que una bomba debe aportar para elevar un lquido hasta alcanzar el nivel deseado. Su origen esta relacionado con la ecuacin deBernoullique expresa el principio de conservacin de la energa para todo fluido que circula en un conducto cerrado.El trmino altura manomtrica representa en esa ecuacin la cantidad de energa que es necesario aportar a un kilogramo de lquido para que se cumpla el principio deigualdadenergtica cuando la energa entre dos puntos de control tomados arbitrariamente (a un lado y a otro de la bomba) no es la misma.La unidad de medida es el metro, pero surge como derivacin o simplificacin deltrabajorealizado por el lquido por unidad de peso de ese mismo lquido que escurre:H bomba = kgm / kg = mAltura de columna de lquidoEste parmetro que se encuentra directamente relacionado a la presin, nos dice cual sera la altura que alcanzara una columna de lquido alojada dentro de un tubo vertical conectado a un conducto o recipiente presurizado. Al estar bajo presin, parte del lquido contenido en l sube por el tubo hasta ocupar una posicin fija, en tanto no vara la presin. La altura de la columna de lquido es directamente proporcional a la presin dentro del recipiente e inversamente proporcional al peso especfico.Lnea piezomtricaEs la lnea que conecta los puntos a los que el lquido puede subir en distintos lugares a lo largo de la tubera o conduccin, si se insertasen tubos piezomtricos.Es una medida de la altura de cargahidrostticadisponible en distintos puntos; en el caso de agua que fluye por un canal, contrariamente a lo que ocurre con el flujo en una conduccin bajo carga, la lnea piezomtrica se corresponde con el perfil de la superficie del agua.Lnea de energaLa energa total del flujo en cualquier seccin respecto a una de referencia dada es la suma de la altura de elevacin "z", la altura de carga correspondiente a la altura de presindinmica"V2/2g". Generalmente a la prdida de carga entre dos secciones se denomina hL.Energa especficaLa energa especifica o altura de carga es la suma de la altura piezomtrica y la altura de presin dinmica "V2/2g", medida respecto del fondo del canal. Este concepto de energa especfica se usa enanlisisde flujos en canales.Flujo permanenteUnmovimientoes permanente, cuando las partculas que se suceden en un mismo punto presentan, en este punto, la misma velocidad, poseen la mismadensidady estn sujetas a la misma presin. sea, el flujo permanente tiene lugar cuando el caudal en cualquier seccin transversal es constante.Flujo uniforme y no uniformeExiste flujo uniforme cuando el calado, rea de seccin transversal y otros elementos del flujo son constantes de seccin a seccin.El flujo es no uniforme cuando la pendiente, el rea de seccin transversal y la velocidad, cambian de una seccin a otra.Ejemplo de flujo no uniforme permanente es el que atraviesa un tubo venturi para medidas de caudal.Flujo variadoEl flujo de un canal se considera variado si el calado cambia a lo largo del canal.Nivel EstticoEs el nivel de agua presente en la formacin acufera antes de comenzar el bombeo. Este nivel se ve afectado por efectos meteorolgicos (precipitacin, infiltracin) estacionales o por cargas adicionales (edificaciones), o por la descarga producida por pozos cercanos.Nivel DinmicoTambin llamada nivel de bombeo, por que es producido cuando comienza la descarga del acufero por el pozo.Este nivel depende del caudal de bombeo, del tiempo de bombeo y de las caractersticas hidrogeolgicas del acufero. Tambin se debe tener en cuenta la tcnica desarrollada en eldiseode pozo.AbatimientoBajo condiciones de extraccin o inyeccin de un pozo, la carga hidrulica inicial en cualquier punto del acufero cambia. En condiciones de extraccin de un pozo, la distancia vertical entre la carga hidrulica inicial en un punto en el acufero y la posicin baja de la carga hidrulica para el mismo punto es llamado abatimiento.Para un acufero libre el nivel del agua en el nivel fretico est determinado por la distancia s(x,y,z,t), la cual es el abatimiento.Para el caso del acufero confinado, el abatimiento es definido con respectoa la superficie piezomtrica. Este descenso de niveles, define la curva de abatimiento, por lo tanto es claro que el abatimiento presente su menorvaloren lejanas del pozo y el mayor valor en el pozo. La dimensin del abatimiento es la longitud [L]. El abatimiento es generalmente expresado en metros de agua.

Esquema representativo del bombeo de un pozo.

Conos deDepresin(Conos de Descenso)Forma tomada porel aguasubterrnea por su comportamiento cuando se bombea en un sondeo vertical. Al momento que empezamos a bombear en un acufero libre cuya superficie fretica inicial si fuse horizontal. El agua comienza a fluir radialmente hacia el sondeo, y, transcurrido un tiempo, la superficie fretica habra adquirido la forma de un cono (figura siguiente), denominada cono de descensos. Esto puede apreciarse realmente si en los alrededores del sondeo que bombea existen otros sondeos paraobservacinde los niveles.

Cono de descenso alrededor de un sondeo bombeando.

Corte transversal del cono de depresin; la generatriz del cono corresponde a la ecuacin S=f(r)Al producirse el descenso del nivel esttico del pozo, se establece un gradiente hidrulico entre cualquier punto de la formacin y el pozo, originndose un movimiento radial desde todas las direcciones hacia el pozo en una forma simtrica y de tal manera que el caudal Q que se extrae del pozo es igual al caudal que pasa por cualquier seccin del acufero.A medida que la velocidad aumenta mayor ser el gradiente hidrulico ya que aumenta la friccin existente entre el fluido y las partculas slidas en contacto; es por eso que lo que se forma alrededor del pozo se le conoce como cono de depresin que sobre un plano vertical presenta una curva conocida con el nombre de curva de abatimiento.

La forma convexa del cono se debe a que el agua que fluye radialmente hacia el sondeo tiene que atravesar cada vez secciones menores (las paredes de imaginarios cilindros concntricos con el sondeo), de modo que, segn Darcy, si disminuye la seccin, tendr que aumentar el gradiente para que elproductopermanezca constante. Se denomina "desarrollo" a los trabajos posteriores a la perforacin para aumentar el rendimiento de la captacin, extrayendo la fraccin ms fina en materiales detrticos o disolviendo con cido en calizas.La forma, alcance y profundidad de este cono de depresin depender de las condiciones hidrogeolgicas (coeficiente dealmacenamientoy transmisividad del acufero), del caudal y el tiempo de bombeo o inyeccin.En el acufero confinado el cono de depresin es la representacin de la variacin de los niveles piezomtricos, en tanto que en el acufero libre es adems la forma real de la superficie piezomtrica del nivel fretico.

Captaciones de aguas subterrneasPara extraer agua del terreno se utilizan diversos tipos de captaciones: Pozos ExcavadosEs probablemente el tipo de captacin ms antiguo. En la actualidad se excava conmquinasy enrocasduras con explosivos. Sigue siendo la eleccin ms adecuada para explotar acuferos superficiales, pues su rendimiento es superior al de un sondeo de la misma profundidad. Otra ventaja en los acuferos pobres es el volumen de agua almacenado en el propio pozo Dimetro= 1 a 6 metros o ms Profundidad = generalmente 5 a 20 metros.

SondeosSon las captaciones ms utilizadas en la actualidad. Los dimetros oscilan entre 20 y 60 cm. y la profundidad en la mayora de los casos entre 30-40 m. y 300 o ms. Si la construccin es correcta, se instala tubera ranurada slo frente a los niveles acuferos, el resto, tubera ciega.En acuferos de muy poco espesor .Profundidad de 2 a 4 metros y longitudes de unas decenas a varios centenares de metros. Se excavan una o varias zanjas, que, siguiendo la pendiente topogrfica, vierten a un pozo colector desde el que se bombea. Se utilizan tanto para explotacin del agua subterrnea poco profundas como para el drenaje necesario para la estabilidad de obras.

Cono de descensosEl agua comienza a fluir radialmente hacia el sondeo, y, transcurrido un tiempo, por ejemplo unas horas, la superficie fretica habra adquirido la forma que se presenta en la siguiente figura, denominada cono de descensos. Esto puede apreciarse realmente si en los alrededores del sondeo que bombea existen otros sondeos para observacin de los niveles.

La forma convexa del cono se explica as: El agua que fluye radialmente hacia el sondeo tiene que atravesar cada vez secciones menores (las paredes de imaginarios cilindros concntricos con el sondeo), de modo que, segn Darcy, si disminuye la seccin, tendr que aumentar el gradiente para que el producto permanezca constante. Se denomina "desarrollo" a los trabajos posteriores a la perforacin para aumentar el rendimiento de la captacin, extrayendo la fraccin ms fina en materiales detrticos o disolviendo con cido en calizas.Cono de descensos en acuferos confinadosEn un acufero libre, es la superficie fretica la que toma la forma del cono de descensos. Encambio, si lo que se bombea es un acufero confinado o semiconfinado, y suponemos que la superficie piezomtrica inicial es horizontal, al iniciar el bombeo es dicha superficie la que forma el cono de descensos, y son igualmente vlidas las consideraciones anteriores En ambos casos, libre y confinado, el agua circula radialmente hacia el sondeo, pero la diferencia es que en el acufero libre el agua circula por toda la seccin transversal, desde el cono hacia abajo, mientras que en el confinado solamente circula por el propio acufero.

Cono de descensos en un acufero confinado. Los cilindros concntricos representan las superficies equipotenciales, cuya prdida progresiva de energa queda reflejada en el cono formado por la superficie piezomtrica.Formas del cono segn las caractersticas del acuferoSi el acufero tiene un mayor coeficiente de almacenamiento (S) o porosidad eficaz (me), los descensos seran menores, ya que el acufero proporciona ms agua, y por tanto el tamao del cono sera menor.Si el acufero tiene una mayor transmisividad (T), la pendiente necesaria para que el agua circule ser menor (de nuevo Darcy: q=K.gradiente; recordamos que T=K.espesor).

(a)A igual Transmisividad, el cono es mayor cuanto ms bajo es el Coeficiente de Almacenamiento (o me). (b) A igual Coeficiente de Almacenamiento (o me), la pendiente del cono aumenta cuanto ms baja es la TransmisividadFrmulas que expresan la forma del cono de descensosDesde mediados del siglo XIX se intent encontrar expresionesmatemticasque reflejaran la forma yevolucindel cono de descensos. Es evidente lautilidadde estas expresiones en la prctica: podremos evaluar la influencia que tendr un bombeo en puntos vecinos; si elradiode nuestro bombeo podra llegar a una zona determinada en la que se infiltra agua contaminada, o calcular si ser preferible extraer el caudal necesario mediante un solo sondeo de mayor caudal o con varios de menor caudal, etc.Observamos en la figura que la ecuacin del cono ha de ser s=f(1/r) [s=descenso, r=distancia], es decir, a ms distancia, menor descenso. Serfuncindel caudal (Q): si bombeamos un mayor caudal generaremos un cono mayor.En rgimen variable, ser adems funcin del tiempo: s = f (1/r, t). En ambos casos, variable o permanente, ser funcin del acufero: mejor acufero, menores descensos. Pero existe una diferencia fundamental: en rgimen permanente, el acufero ya no aporta agua por vaciado de poros (libre) o por descompresin (confinado), sino que solamente transmite el agua radialmente hacia el sondeo que bombea.Por tanto, si se trata o no de un "buen acufero" en rgimen permanente depender de la transmisividad (T), mientras que en rgimen variable depender de la transmisividad y del Coeficiente de Almacenamiento (S), que en un acufero libre corresponde a la porosidad eficaz (me). En resumen, las frmulas que reflejen la forma del cono han de ser as:Rgimen permanente: S = f (1/r, Q, 1/T)Rgimen variable: S = f (1/r, t, Q, 1/T, 1/S)Supuestos BsicosLas frmulas ms sencillas que nos expresan la forma del cono de descensos se refieren al caso ms simple posible que rene las siguientes caractersticas: - Acufero confinado perfecto - Acufero de espesor constante, istropo y homogneo - Acufero infinito - Superficie piezomtrica inicial horizontal (=sin flujo natural) - Caudal de bombeo constante - Sondeo vertical, con dimetro infinitamente pequeo (=agua almacenada en su interior despreciable) - Captacin "completa" (= que atraviese el acufero en todo su espesor).Posteriormente, las formulaciones bsicas, vlidas para esas condiciones ideales, se van complicando para adaptarse al incumplimiento de una u otra de las condiciones referidas: acufero semiconfinado o libre, acufero que se termina lateralmente por un plano impermeable. GalerasYa existan galeras para agua enMesopotamiaen el siglo IV a. C. Con una ligera pendiente, el agua sale al exterior por gravedad, sin bombeo. Se excavan igual que en minera. En Canarias es la captacin ms frecuente, generalmente con varios km de longitud.

DrenesSimilares a las galeras, pero son tubos de pequeo dimetro, perforados con mquina, normalmente hasta unas decenas de metros. Son ms utilizados para estabilidad de laderas que para la utilizacin del agua.

Pozos excavados con drenes radialesSe utilizan en los mismos casos que los excavados pero con mayor rendimiento. Generalmente en buenos acuferos superficiales cuando se requieren grandes caudales. Su radio equivalente puede evaluarse mediante la siguente frmula (CUSTODIO, 1983, p.1823):

re = Radio equivalenteLm = Longitud media de los drenesn = Nmero de drenes

Zanjas de drenaje

La resolucin de la ecuacin general de flujoLa ecuacin general de flujo subterrneo es una ecuacin diferencial enderivadasparciales de segundo orden que admite infinitassoluciones.Dicho de otro modo puede aplicarse a la inmensa mayora de los de mssistemashidrogeolgicos, enconcretoa todos aquellos a los que se pueda aplicar laleyde darcyLa resolucin de un problema de concreto a partir de la ecuacin general del flujo subterrneo exige las definiciones de las caractersticas particulares de esesistemade flujo subterrneo, conocidas como sus definiciones de contorno, incluyendo sugeometra(forma y dimensiones) y su relacin con las unidades hidrogeolgicas y otros elementos adyacentesExisten tres tipos de contorno:1.-Potencial impuesto, condicin de contorno de primeraclaseo de dirichlet.En este tipo de lmite el potencial se conserva constante a lo largo del tiempo .Si el potencial es el mismo en todos los puntos del contorno, constituye una lnea, una superficie equipotencial .suele estar asociado a contactos entre el acufero y masa de agua de importancia: lagos, mares, ros caudalosos, etc.2.-Flujoimpuesto,condicin de contorno de segunda clase o de neumann.Existe un flujo de agua definido que sale del acufero o penetra en el .Este flujo puede ser nulo en el caso del contacto entre el acufero y una unidad impermeable .Las divisorias de agua tambin se ajustan a este tipo de condicin de contorno3.-Flujo condicionado por el valor del potencial hidrulico,condicin de contorno de tercera clase o de cauchy .Se aplica a las entradas y salidas de agua del acufero a travs de capas semiconfinantes que lo separan de otra fuente de recarga externa .El flujo que sale del acufero o penetra en el depende de la diferencia del potencial entre el acufero y la fuente externa , de la conductividad hidrulica vertical del acuitardo o capa semiconfinante, de su extensin superficial y de su espesorUna vez establecidas las correspondientes condiciones de contorno, la solucin de la ecuacin general del flujo es nica y corresponde al problema que se planteaLa resolucin de la ecuacin general de flujo puede abordarse de tres maneras diferentes: Grficamente Analticamente Numricamente

Si el nivel del agua no vara significativamente, las grandes masas de agua superficial(lagos, mares, embalses) pueden ser consideradas como condiciones de contorno de potencial constante. Foto: Embalso de camporredondo RESOLUCION DE LA ECUACION GENERAL DE FLUJOLa resolucin grafica de la ecuacin general del flujo solo es aplicable en rgimen permanente (sobre representacionesgraficasde la situacin del acufero en un tiempo determinado).Es conocida con el nombre demtodode lasredesde flujoA.-Definicin de laredde flujoLa ley de darcy permite definir un vector velocidad que es la resultante de todos losvectoresque podran definirse para cada uno de los poros en la zona consideradaLlamaremos lnea de corriente a la lnea que constantemente es tangente al vector velocidad defini9do en un medio poroso a partir de la ley de darcy .Matemticamente seria la envolvente del vector velocidad .Una trayectoria seria una lnea, ms o menos tortuosa, que constituir el lugar geomtrica de las sucesivas posiciones de una partcula de agua en su movimiento a travs de un medio porosoB.-Superficies equipotenciales(en sistemas tridimensionales) o lneas equipotenciales (en sistemas un o bidimensionales),son el lugar geomtrico de los puntos que tiene el mismo potencial hidrulico. Se trata de superficies o lneas en las que el agua subterrnea tiene la misma energa en todos sus puntosC.-El gradiente geotrmico. Indica ladireccinen la que se produce el mximo cambio de energa entre cada dos equipotenciales. Por lo tanto es perpendicular a los equipotenciales .Por lo tanto es perpendicular a las equipotenciales (camino ms corto entre ellos). Como, segn Ley de Darcy, el vector velocidad y el vector gradiente son paralelos entre si, el vector velocidad tambin seria perpendicular a las equipotenciales. Puede concluirse que lneas de corriente y equipotenciales son perpendiculares entre si .Para ello el medio ha de ser homogneo e istropo.En un acufero homogneo e istropo, lneas de corriente e equipotenciales constituyen una malla ortogonal que se llama red de flujo .la red de flujo define el movimiento de las aguas subterrneas puesto que las lneas de corriente van en la direccin perpendicular a las equipotenciales y en el sentido de los potenciales decrecientes Las redes de flujoPermiten tambin el tratamiento cuantitativo del sistema hidrogeolgico sin mas que aplicar la ley de darcy a la malla definidaSe denomina tubo de flujo a la porcin de acufero limitada por una serie de lneas de corriente que pasan por un contorno cerrado .Lapropiedadesencial de los tubos de flujo es que el caudal que circula por ellos se conserva constante

Red de flujo en medio homogneo e isotrpo: las lneas equipotenciales y de corriente son perpendiculares entre s. Las lneas de corriente tienen el sentido de las potencias decreciones

Sea el tubo de flujo de la figura, definido por dos lneas de corriente en un sistema bidimensional homogneo e istropo de conductividad hidrulica K y en el que ladistribucinde energa del agua subterrnea en su interior viene definida por las equipotenciales h1 y h2 , siendo h1 > h2Aplicando la ley de Darcy se puede calcular el caudal circulante en la seccin intermedia definida entre las dos equipotenciales

Este caudal ser el mismo en cualquier seccin del tubo de flujo perpendicular a las lneas de corriente. Si aumenta la seccin disminuye la seccin de flujo y viceversa, pero el caudal siempre es constante

A.-REDES DE FLUJO EN MEEDIOS HETEROGENEOS Y ANISOTROPOSEnmediosheterogneos hay que tener en cuenta que cuando una lnea de corriente pasa de un medio de mayor conductividad hidrulica a otro de menor conductividad hidrulica, se refracta acercndose a la normal .Por el contrario cuando una lnea de corriente pasa de un medio de menor conductividad hidrulica a otro de mayor conductividad hidrulica, se refracta alejndose de la normal (Hubbert, 1940). Cuantitativamente puede expresarse

En la practica, partiendo de un medio heterogneo y anistropo, se puede llegar a un medio homogneo e istropo realizando una serie de transformaciones no muy complicado .Una vez obtenido el medio homogneo e istropo equivalente se puede trazar en el la red de flujo y realizar suinterpretacincualitativa y cuantitativa .los resultados obtenidos se puede aplicar directamente al medio original.Transformacin de un medio heterogneo y anistropo en un medio homogneo y anistropoUn medio heterogneo y anistropo puede representarse por "n" unidades, estratificadas anistropas y de diferentes caractersticas de conductividad hidrulica cada una de ellas.Transformar este medio en homogneo y anistropo exige calcular una conductividad hidrulica vertical equivalente a las n verticales y una conductividad hidrulica horizontal equivalente a las n horizontales.Empecemos por calcular la conductividad hidrulica vertical equivalente. Para ello hacemos circular un caudal Q conocido en la direccin de la conductividad hidrulica vertical a travs de una seccin A igual para todo el conjunto de unidades hidrogeolgicas.

"Calculo de la permeabilidad vertical equivalente"La perdida de energa total que experimenta el agua al atravesar el conjunto de unidades es la suma de la energa que pierde al atravesar cada una de ellas.De la Ley de Darcy se tiene:

Donde:

Es la prdida total de energaEs la suma de los espesores de cada una de las capas de lamuestraQ: Es el caudal circulanteA: es la seccin normal al flujoK: es la conductividad hidrulica vertical equivalenteLa prdida de energa en cada de una de las unidades hidrogeolgicas ser:

Sumando:

Con lo cual la conductividad hidrulica vertical equivalente seria:

Para elclculode la conductividad hidrulica horizontal equivalente se hace circular el agua en la direccin horizontal y se aplica, como en el caso anterior la Ley de Darcy.En este caso el agua experimenta la misma perdida de energa en su recorrido por cualquiera de las capas que integran el medio. El caudal total circulante horizontalmente, a travs del medio ser:

Siendo:Q: Caudal circulante en la direccin horizontala: Anchura de las capas (la misma para todas)b: Espesor saturado total (suma del espesor saturado de todas las capas)Conductividad hidrulica horizontal equivalente: Perdida de energa (la misma para todas las capas).: Camino recorrido por el flujo subterrneo

"Calculo de la permeabilidad horizontal equivalente"El caudal circulante por la primera capa sera:

En donde b1 es el espesor saturado, y k1 la conductividad hidrulica de la primera capa.El caudal circulante por la segunda capa sera:

En donde b2 es el espesor saturado, y k2 la conductividad hidrulica de la segunda capa.Y por la capa n:

En donde bn es el espesor saturado, y kn la conductividad hidrulica de la ensima capa.La suma de todos estos caudales ser el caudal total:

Y la conductividad hidrulica horizontal equivalente ser:

Soluciones analticas de la ecuacin general del flujoLa resolucin analtica de la ecuacin general del flujo es uno de los temas a los que se presta mayoratencinen lainvestigacinhidrogeolgica a partir del trabajo de Darcy (1856). Quiz el primer trabajo que se basa en la Ley de Darcy, para el estudio del movimiento del flujo de agua hacia un pozo perforado en un acufero libre, sea el de Dupuit (1863), Forchheimer (1886) y Slichter (1899), independientemente llegan a la ecuacin general del flujo para rgimen permanente a partir del principio de conservacin de la masa y la Ley de Darcy. Jacob (1940), y posteriormente Cooper (1966), deducen la ecuacin general del flujo para rgimen transitorio.Establecida la ecuacin general del flujo subterrneo para rgimen estacionario y no estacionario, los primeros trabajos de investigacin en la determinacin de soluciones particulares estn relacionados con el movimiento del agua subterrnea hacia pozos, captaciones de aguas subterrneas por excelencia.Conviene sealar que la aplicacin de una ecuacinmatemticaal medio natural exige una simplificacin importante que implica la aceptacin de las siguienteshiptesisde partida:En cuanto al acufero: Homogeneidad e isotropa en toda su extensin, que se supone infinita. Coeficiente de almacenamiento constante. Muro horizontal y espesor constante. El acufero es, en todo momento y en todo lugar libre, confinado o semiconfinado.En cuanto al flujo subterrneo: Es vlida la Ley de Darcy. No hay flujo natural, es decir la superficie piezomtrica inicial es un plano horizontal. Una vez iniciado el bombeo el flujo es radial y horizontal (convergente hacia el pozo si el caudal es de extraccin y divergente desde el pozo si el caudal es de inyeccin). Esto implica que las superficies equipotenciales sean cilindros verticales concntricos con el pozo de bombeo. No existen perdidas de energa por rozamiento al penetrar el agua en el pozo. El descenso en el infinito es cero.En cuanto al pozo de bombeo: Esta ranurado a lo largo de todo el acufero, al que corta en su totalidad. El caudal de bombeo es constante a lo largo del tiempo. El pozo considerado es el nico que bombea en el acufero. El radio del pozo es lo suficientemente pequeo como parapodersuponer que el agua almacenada en el pozo no influye en el caudal de bombeo. La variacin del nivel piezomtrico consecuencia del bombeo es simultanea a la extraccin (o inyeccin) de agua y proporcional al volumen extrado ( inyectado).En cuanto al agua: Tiene densidad y viscosidad constantes en el espacio y en el tiempo.Aceptando estas hiptesis, considerando que el rgimen del acufero puede ser estacionario o no estacionario y las condiciones de contorno propias de acufero confinado, semiconfinado o libre, se llega para cada caso a una solucin analtica de la ecuacin general del flujo, que es la ecuacin de la superficie piezomtrica en el entorno del pozo para unas determinadas condiciones de bombeo.A partir de ahora se supondr el caso de caudales de extraccin (positivos) por ser el ms frecuente. En el caso de caudales de inyeccin la formulacin es la misma, solo cambia el signo del caudal y pasan los descensos a ser negativos, es decir, se convierten en ascensos sobre el nivel piezomtrico inicial.Se establece, al objeto de medida de magnitudes, un sistema de ejes cartesianos cuyo eje de ordenadas es el eje del pozo y el de las abscisas el muro del acufero.Las unidades de medida han de ser homogneas.Las expresiones que se exponen a continuacin tienen un doble uso: Conocidos los parmetros hidrogeolgicos del acufero se puede conocer el efecto del bombeo en cualquier punto del mismo para diversos caudales de extraccin. Se incluye en este aspecto el clculo de la distancia a partir de la cual el efecto del bombeo es nulo, conocida como radio de influencia del bombeo.Tambin puede determinarse el caudal especfico del pozo, que es una medida de su rendimiento. Se expresa como el caudal de extraccin dividido por el descenso producido por el bombeo una vez estabilizado el nivel en el pozo a efectos prcticos. El caudal especfico es directamente proporcional a la transmisividad del acufero.Conocidos los efectos puntuales de la extraccin de un determinado caudal en un pozo, determinar los parmetros hidrogeolgicos del acufero. A esteprocesose le suele conocer con el nombre deensayode bombeo. El agua al penetrare en el pozo sufre un rozamiento "extra" con los elementos relacionados con el pozo y su construccin:empaquede gravas, filtro, resto de lodos de perforacin, etc.Este rozamiento lleva consigo una prdida de energa que se conoce con el nombre de prdidas de carga, que implica que el descenso medido en el propio pozo de bombeo sea mayor que el que tericamente se obtendr aplicando la ecuacin correspondiente. Esto hace que, si se considera el pozo de bombeo como punto para medir descensos,los valoresmedidos se apartan de los tericos tanto ms cuanto mayores sean las prdidas de carga( cuanto peor hecho est el pozo) quedando falseados losvaloresde los parmetros obtenidos de esta manera.Existen en la actualidad nmerosprogramasinformticos parta la interpretacin automtica deensayosde bombeo. Un mtodo de interpretacin, basado en hojas electrnicas de clculo, de uso libre, es el desarrollado en el USGS por Halford y Kuniansky (2002).Concepto de rgimen permanenteAcufero confinado en rgimen permanente:La siguiente figura muestra un esquema de los factores que intervienen en la ecuacin de Thiem, cuya expresin es:

Donde: Sr es el descenso en el nivel piezomtrico que se produce a una distancia r del pozo de bombeo [L]. T es la transmisividad del acufero [L2 T-1]. Q es el caudal de bombeo [L3 T-1]. R es el radio de influencia [L].

Pozo en acufero confinado en rgimen permanente (Thiem).Esta ecuacin, conocida como la formula de Thiem (1906), permite obtener, conocidos el radio de influencia y la transmisividad del acufero, el descenso que producira en un punto situado a una distancia determinada del pozo, la extraccin de un determinado caudal. Dicho de otra manera, proporciona la ecuacin del cono de bombeo (descensos en funcin de la distancia), producido por la extraccin a partir de un pozo de un determinado caudal de agua.Acufero semiconfinado en rgimen permanente: Ecuacin de De Glee (1930)La figura siguiente muestra el esquema de funcionamiento correspondiente a un acufero semiconfinado en rgimen permanente.

Pozo en acufero semiconfinado en rgimen permanente (De Glee).El acufero esta conectado hidrulicamente a una fuente externa capaz de proporcionar o recibir agua manteniendo su nivel constante a efectos prcticos. El bombeo se inicia en estado deequilibrio(la fuente de recarga y el acufero tienen el mismo nivel piezomtrico). Al comenzar el bombeo desciende el nivel piezomtrico en el acufero y, como consecuencia, comienza hacia l un flujo vertical regulado por la Ley de Darcy, desde la fuente externa a travs del acuitardo.El sistema tiende a un nuevo estado de equilibrio en el que toda el agua extrada del acufero por el bombeo del pozo proceder de la fuente de recarga a travs del acuitardo. A partir de este momento se alcanza el rgimen estacionario en el que los potenciales hidrulicos son constantes a lo largo del tiempo. La deformacin de la superficie peizomtrica del acufero viene dada por la ecuacin de De Glee (1930).

Donde:Sr = descenso estabilizado [L], producido a una distancia r, [L], del eje del pozo al bombear un caudar Q [L3 T-1].K0 (r/B)= funcin del pozo (bacode De Glee).

factor de goteo [L].T = transmisividad del acufero [L2 T-1].K= conductividad hidrulica vertical del acuitardo [LT-1].b`=potenciadel acuitardo [L].

Abaco de GleePara obtener lo parmetros hidrogeolgicos del acufero y del acuitardo puede procederse de la siguiente manera:Tomando logaritmos:

Puede apreciarse que so a log K0 (r/B) se le suma una constante se obtiene log s y que si a log r se le resta una constante se obtiene log (r/b)As pues, si enun ensayode bombeo, una vez alcanzado el rgimen permanente, se mide el descenso producido a varias distancias del pozo de bombeo, obtendremos una serie de puntos [(r1, s1 (rn , sn ))], que representados en papel biologartmico, darn lugar a una grfica exactamente igual a la de De Glee pero desplazada de ella por una traslacin.Superponiendo ambasgrficas, conservando los ejes paralelos, y seleccionando un eje comn a ambas (no hace falta que el punto est sobre la lnea que define las grficas, puesto que una vez superpuestas la traslacin se ha verificado en todo el semiplano), se pueden obtener los valores numricos (se usan negritas para identificar que se trata de valores numricos) de las coordenadas del punto seleccionado en ambas grficas:s, r, K0 (r/B) y (r/B).Las coordenadas as medidas se diferencian entre s en el valor de la traslacin y por lo tanto deben satisfacer la ecuacin de De Glee

Como el caudal es conocido puede determinarse la transmisividad del acufero.Por otra parte:

De donde puede obtenerse el valor de B. conocido B, como la transmisividad ya es conocida puede calcularse k/by de aqu k, conductividad hidrulica vertical del acuitardo, se de alguna manera (por ejemplo, a partir de la columna litolgica del sondeo), se conoce b, potencia del acuitardo.EJEMPLO: se realiza un ensayo de bombeo en un acufero semiconfinado por el techo por un acuitardo de 10 metros de espesor. Se bombea desde un pozo totalmente penetrante en el acufero en un caudal constante de 100 L/s. una vez estabilizado el cono de bombeo se miden descensos en piezmetros situadas a las distancias indicadas a continuacin. Se pide calcular la transmisividad el acufero y la conductividad elctrica vertical del acuitardo.

Ensayo de bombeo en acufero semiconfinado en rgimen permanente (mtodo de De Glee)Acufero libre en rgimen permanente: ecuacin de DupuitUna vez estabilizado el cono de bombeo como se muestra en la figura el espesor saturado del acufero ser mnimo en el pozo de bombeo y mximo a partir de una distancia equivalente al radio de influencia del bombeo. Por esta causa, en la zona del acufero afectada por el bombeo, la transmisividad el acufero variar espacialmente dependiendo de la magnitud del espesor saturado, siendo mxima con el mximo espesor saturado y mnima con el mnimo espesor saturado. Al ser el acufero homogneo e isotrpico la conductividad hidrulica no vara de un punto a otro ni de una a otra direccin.

Pozo en acufero semiconfinado en rgimen permanente (Dupuit).Por otra parte, al ser la superficie fretica una superficiefsica, las lneas de corriente pierden la horizontalidad en el entorno prximo del pozo condicionando su direccin a la forma del cono de bombeo. Debido a esto, en esta zona afectada por el bombeo las superficies equipotenciales, perpendicularmente a las lneas de corriente, no son cilindros verticales.Si los descensos producidos por el bombeo son muy pequeos en comparacin con el espesor saturado del acufero, pude asumirse el error de considerar la transmisividad constante del flujo horizontal, y aplicar entonces la ecuacin de Thiem (1906).Si no es posible asumir descensos despreciables en comparacin con el espesor saturado del acucfero, se aplica la ecuacin conocida comoaproximacin de Dupuit:

Donde: H0 es el espesor saturado del acufero antes de comenzar el bombeo, que coincide con el valor del potencial hidrulico en el acufero [L]. H es el potencial hidrulico a una distancia r [L] del eje del pozo una vez estabilizado el cono de bombeo [L]. Q es el caudal constante de bombeo [L3 T-1]. K es la conductividad hidrulica del acufero [LT-1]. R es el radio de influencia del bombeo [L].

Ensayo de bombeo en un pozo de un acufero semiconfinado en rgimen permanente (mtodo Dupuit)Donde: S es el descenso [L] que se produce a una distancia r [L] de un pozo que bombea un caudal constante q durante un tiempo t [T], en un acufero confinado de transmisividad T y coeficiente de almacenamiento S. W (u) es la funcin de pozo. (baco de Theis)Tomando logaritmos:

baco de TheisEs decir, que si a log W (u) se le suma una constante se obtiene log s y si a log t se le suma una constante se obtiene log (1/u).Por lo tanto, si en un papel bilogartmico representamos descensos en funcin del tiempo, medido a una distancia r del pozo de bombeo, obtendremos una grfica idntica a la del baco de Theis aunque desplazada de ella por una traslacin de ejes de valor determinado por las constantes antes dichas.

Suponiendo las curvas de ambas grficas, manteniendo paralelos los ejes, se puede seleccionar un punto comn cuyas coordenadas, referidas a los ejes de ambas grficas, llevan implcita la traslacin y proporcionan los correspondientes valores numricos deW (u), 1/u, s y t,que ha de satifacer la ecuacin de Theis, pudindose escribir:

De donde puede obtenerse la transmisividad. Conocido el valor de este parmetro:

Y se calcula el coeficiente de almacenamiento.Conocidos los valores de T y S, pueden calcularse los descensos para cualquier distancia y tiempo de bombeo, conocido el caudal de bombeo.Anlogo razonamiento puede realizarse para el caso de considerar descensos en funcin a la distancia, aunque en este cado seria necesario definir para un tiempo determinado el descenso producido en varios puntos, al objeto de poder definir bien la grfica siendo necesario contar, adems de con el pozo de bombeo, con varios puntos de medida situados a distancias diversas del de bombeo.Concepto de rgimen no permanenteAcufero Confinado en Rgimen Transitorio. Ecuacin de Cooper y Jacob (1946):Para el caso de que & < 0.05 puede aplicarse la simplificacin logartmica de Cooper y Jacob (1946) y Jacob (1950).

Desarrollando el logaritmo, tenemos:

Es decir, representando en papel semilogartmico (s en laescalaaritmtica y t en la escala logartmica) la ecuacin de Cooper Jacob es un recta pendiente positiva:

Y de ordenada en el origen (Fig. 3.21):

De la grfica semilogartmica puede deducirse la pendiente de la recta como:

Si se elige una abscisa en la que el cociente entre los tiempos sea 10 (tiempos diferentes entre s en un mdulo logartmico), se puede poner la pendiente de la recta como:

Y de ah obtener T. Conocida la transmisividad y sabiendo que cualquier punto de la recta satisface la ecuacin de Cooper Jacob, bastara obtener de la grfica cualquier par (ti + si), llevarlo a la ecuacin y sacar el valor de S.Para facilitar los calculos se escoge como punto a introducir en la ecuacin el correspondiente al tiempo (to) que hace que el descenso sea cero. Quedar:

Por lo que ha de ser:

O:

De donde puede obtenerse el coeficiente de almacenamiento. El tiempo se obtiene prolongando la recta hasta cortar el eje de abscisas.Al igual que en el caso de la solucin de Theis podran medirse, para un determinado tiempo, descensos en puntos situados a distancias conocidas del pozo de bombeo, y una vez obtenida la recta seguir unametodologaanloga a la explicada.Para definir la recta seran necesario al menos dos puntos de medida adems del pozo de bombeo.Por analoga entre lasecuacionesde Thiem y de Cooper Jacob puede deducirse que en este caso el radio de influencia, R:

Es decir, si a:

Se le suma una constante:

Se obtiene log s. Si a log t se le suma una constante:

Se obtiene log (1/&).Bastar representar en papel bilogartmico los descensos medidos en funcin del tiempo y superponer la grfica obtenida a la de la funcin de pozo, conservando los ejes paralelos, para obtener el valor de la traslacin. A las curvas superpuestas les corresponde un valor de (r/B) en la grfica de la funcin de pozo (Walton 1960, 1962) (Fig. 3.23).Superpuestas las grficas se obtienen los valores numricos de las coordenadas de un punto comn referidos a ambas grficas: W (u, r/B), 1/u, s y t, y puede ponerse:

De donde puede despejarse T. Conocida la transmisividad se puede obtener el coeficiente de almacenamiento del acufero de:

Se obtiene B y de ah el valor del cociente k/b. Y si de la columna litolgica del pozo puede saberse el valor del espesor del acuitardo, es posible conocer su conductividad hidrulica vertical.Conocidos todos los parmetros es posible calcular, para cualquier caudal constante de bombeo, los descensos producidos a cualquier distancia del pozo al cabo de un determinado tiempo de comenzar el bombeo.Acufero Libre en Rgimen Transitorio. Ecuacin de Neuman (1975):Cuando se bombea un acufero libre sin alcanzar la estabilizacin del cono de bombeo, el espesor saturado del acufero varia en el espacio y en el tiempo. Encontrar una ecuacin capaz de admitir esta doble variacin es un problema que no est resuelto.En la prctica, cuando los descensos producidos por el bombeo son pequeos en comparacin con el espesor saturado del acufero, puede asumirse que la transmisividad es constante en el espacio y en el tiempo y aplicar la ecuacin de Theis.Tambin puede recurrirse a prolongar el bombeo en el tiempo hasta que los descensos sean tan pequeos que pueda asumirse el rgimen casi permanente y aplicar entonces la ecuacin de Dupuit. Esta metodologa tiene el inconveniente de que permite calcular la conductividad hidrulica pero no el coeficiente de almacenamiento.En el primer caso se trata de una aproximacin que a veces puede resultar un tanto burda, puesto que la extraccin de agua de un acufero libre supone un vaciado fsico del acufero en el que interviene el drenaje por gravedad, que es un fenmeno lento.No es aceptable, entonces, la hiptesis de que el agua se libera, en el acufero, instantnea y simultneamente a la extraccin, dejando de cumplirse elmodelode Theis.Neuman (1975), establece la siguiente ecuacin para el caso del acufero libre en rgimen transitorio con descensos pequeos con respecto ala espesor saturado del acufero:

Donde:Ses el espesor [L] que se produce a una distancia r [L] del pozo que bombea un caudal constante Q [L3T-1], durante un tiempo t [T].W(uA, uB, r) es la funcin de pozo (Neuman 1975).El mtodo de Neuman asume que en los primeros momentos del bombeo el agua se libera instantneamente del almacenamiento del acufero como consecuencia de fenmenos elsticos. El acufero se comporta como confinado de transmisividad T y coeficiente de almacenamiento S y sigue, por lo tanto, la ecuacin de Theis con &A en la funcin de pozo.Pasados esos momentos inciales, cuya direccin puede ser de escasos minutos, comienza a llegar al cono de bombeo un flujo vertical de agua procedente del drenaje por gravedad de los poros del acufero (fenmeno lento para el que no puede aceptarse la hiptesis de que el agua se libera del acufero instantneamente y al mismo tiempo en el que se produce el bombeo).Este drenaje diferido implica una amortiguacin en los descensos, curvas tipo A, y un alejamiento del modelo de Theis. Finalmente en una tercera etapa, despus de un tiempo largo de bombeo, el drenaje diferido disminuye sensiblemente y las grficas tiempo descenso tienden de nuevo al modelo de Theis con uB en la funcin de pozo, en la que ya interviene el coeficiente de almacenamiento caracterstico de los acuferos libres, me.En la practica se realiza un ensayo de bombeo a caudal constante midiendo descenso en funcin del tiempo en un punto situado a una distancia r, conocida, del pozo de bombeo. Hay que ser diligentes en las primeras medidas para poder obtener los tramos segundo y tercero. A este efecto conviene previamente, utilizando valores esperables de los parmetros hidrogeolgicos del acufero, calcular, al menos en una primera estimacin, el orden de magnitud del tiempo de duracin del ensayo.En segundo lugar se representan en papel bilogartmico los valores de los descensos en funcin del tiempo. La escala logartmica debe tener el mismo modulo que el baco de Neuman.A continuacin, conservando siempre paralelos los ejes de ambosgrficos, se superpone el primer tramo de la grfica de campo al baco de Neuman en la zona de curvas tipo A y se obtiene el valor r. Adems se obtienen los valores numricos de las coordenadas de un punto comn con respecto a los ejes de ambas grficas s, t, 1/uA y W.Con estosdatos:

Vlido para los primeros momentos del bombeo.Despus se procede al ajuste de la grafica de campo con al curva del baco del mismo valor de r, pero ahora en la zona de las curvas tipo B correspondientes a los tiempos finales del bombeo. De manera anloga al caso anterior se obtienen los valores numricos de las coordenadas de un punto comn con respecto a los ejes de ambas grficas s, t, 1/uA y W, y de nuevo:

Vlido para los momentos finales del bombeo.Siel ensayode bombeo esta bien realizado y la metodologa bien aplicada, los valores de transmisividad obtenidos de uno u otro modo deben ser muy semejantes.La conductividad hidrulica horizontal del acufero puede calcularse como:

Siendo b el espesor saturado antes del comienzo del bombeo de:

Puede obtenerse la conductividad hidrulica vertical del acufero Kv [LT-1].Si los descensos son significativos con relacin al espesor saturado, Neuman sugiere efectuar sobre ellos la siguiente correccin antes de aplicar la metodologa expuesta:

Siendo sc el descenso corregido, s el descenso medido, y b el espesor saturado en el acufero medido antes de comenzar el bombeo.Transiciones yLmitesde los Acuferos:

Principio de superposicin e interferencia de pozosDEFINICION.- Este principio, se encarga de analizar la interferencia entre una batera de pozos en una formacin acufera, y el efecto que presenta este en la produccin de los mismos. El principio de superposicin nos permite calcular descensos cuando el caudal es variable. Por ejemplo, supongamos que en un acufero de caractersticas conocidas se ha bombeado durante 15 horas: las 10 primeras, un caudal de 4 litros/seg , y las 5 horas siguientes se aumenta el caudal a 7 litros/seg.Como en la realidad, se Encuentran los acuferos con limitaciones hidrogeolgicas definidas, que restringen la aplicabilidad de losmtodosanalticos, que suponen la extensin infinita de los acuferos, como lo muestra las Figuras

El mtodo de lasimgenesse utiliza para resolver tericamente estos casos, aproximando una extensin finita de los acuferos, con un pozo real y otroimagen. Basado en la linealidad de la Ecuacin deLaplace(Para acuferos libres, se mantiene si s la variable de estado es h2 y no h1), suponiendoel trabajode cada pozo y luego superponerlos, para as obtener la resultante de todos los pozos trabajando en conjunto.El efecto producido en la superficie fretica o piezomtrica por dos o ms pozos que bombean (o inyectan) es el mismo que la suma de todos los efectos que habran producido cada uno de los pozos individualmente, como si los otros no existieran. Es ms sencillo explicarlo con un ejemplo: Supongamos que deseamos saber el descenso generado en el pozo X por los sondeos en A y en B con las caractersticas indicadas en la figura.

Si disponemos de los datos suficientes para calcular el descenso que producira A si B no bombeara, y anlogamente el que producira solamente B, en el caso real (bombean los dos) bastar calcular el descenso producido por uno y por otro y sumarlos. Para que los clculos sean lo ms simples posibles, supongamos que el ejemplo de la figura se desarrolla en un acufero confinado perfecto. Primero aplicamos la ecuacin de Jacob1 para obtener el descenso producido por A:

Despus calculamos el descenso producido por B, y despus sumamos ambos descensos

Leer ms:http://www.monografias.com/trabajos75/hidraulica-captaciones-agua-subterranea/hidraulica-captaciones-agua-subterranea2.shtml#ixzz3bHeQCXzd

Representando los descensos a lo largo del plano que une A y B observamos el cono generado por A, el generado por B (en rojo) y la suma de ambos, que sera lo observado en la realidad. Para elclculose han utilizado losdatosdel ejemplo anterior, suponiendo que la distancia entre A y B es de 200 metros.

El Principio de Superposicin se define y utiliza en varios campos de laFsica, especialmente para la superposicin deondas. A lo largo de todo el tema utilizamos la ecuacin de Jacob (acuferos confinados) porque es la ms simple. Por supuesto, en todos los ejemplos habra que aplicar la ecuacin correspondiente (acufero semiconfinado, libre...) Bombeo con caudal variablePara ello, podemos suponer que en el mismo sondeo estn funcionando dosbombas: una mantiene el caudal de 4 litros/seg hasta el final, y a las 10 horas, la segunda bomba, introducida en el mismo sondeo comenzara a extraer 3 litros/seg (el incremento de caudal que realmente se produjo). Esta ficcin tiene que producir el mismo efecto que la realidad, puesto que las ltimas 5 horas se bombeaban 4+3= 7 litros/seg.

Tambin es sencillo simular una disminucin de caudal. Supongamos que en un caso similar al anterior, el caudal disminuye de 9 litros/seg a 7. Bastar suponer que el caudal de 9 permanece constante, y que una segunda bomba comienza a inyectar un caudal de 3 (por tanto, -3 litros/seg), como se esquematiza en la figura siguiente:Recuperacin Tambin puede plantearse el caso de que deseemos conocer los descensos existentes despus de untiempot (t griega, tau) de bombeo y de un tiempo t de descanso. Supongamos que el sondeo estuvo bombeando 10 litros/seg durante 3 horas, despus se detuvo, y haestado2 horas parado. Se desea conocer el descenso despus de esas 2 horas de descanso. Basta suponer (de nuevo laimagende las dos bombas en el mismo sondeo) que el bombeo no se interrumpi, sino que a esa misma hora comenz a inyectarse el mismo caudal que se est extrayendo. Es obvio que extraer 10 litros/seg y simultneamente inyectar 10 litros/seg sera lo mismo que no extraer nada. Con las cifras de la figura adjunta, bastara aplicar la frmula correspondiente dos veces: 1) Q=10 litros/seg y tiempo=5 horas, 2) Q= 10 litros/seg y tiempo=2 horas. Finalmente, sumarlos valoresobtenidos por ambos clculos.

A.-Sondeos que inyectan agua: Conos de ascensos Sabemos que si inyectamos un caudal se genera un cono de ascensos idntico al que se hubiera creado al bombear el mismo caudal, pero invertido. Para calcularlo es suficiente utilizar la frmula adecuada al tipo de acufero de que se trate, simplemente introduciendo en la frmula unvalornegativo para el caudal, con lo que la frmula nos devuelve un descenso negativo, es decir: un ascenso Esta idea general es vlida para cualquier acufero: slo habra que aplicar las frmulas adecuadas a acuferos semiconfinados o libres. Pero vamos a ver aqu brevemente la aplicacin a acuferos confinados, que siempre es lo ms simple.

En la figura adjunta vemos los descensos en un acufero confinado que estuvo bombeando 3 horas tras las cuales ha estado detenido otras 2 horas 2En la figura se han sealado descensos a los 240 minutos, cuando llevaba parado 1 hora: Si el bombeo no se hubiera detenido (hubiera bombeado 4 horas) el descenso alcanzado hubiera sido de La virtual inyeccin de un caudal idntico al bombeado,tras 1 hora, habra generado un ascenso Sr. Por tanto, el descenso residual es:

El clculo con la frmula de Jacob sera:

Si conocemos solamente un dato de descenso residual (s") tras un tiempo de recuperacin t, y el caudal (Q), podemos utilizar la expresin anterior para evaluar la transmisividad (T) del acufero.Ejemplo: Se ha bombeado un caudal de 5 litros/seg durante 2 horas. Se detiene el bombeo y 1,5 horas despus, el descenso residual es de 0,93 m. Calcular la Transmisividad. Despejando T en la ltima frmula, resulta:

Mucho ms fiable es disponer de todos los datos de la recuperacin y representar s" enfuncinde Log (t + t / t). El clculo de T es muy sencillo, por el mismoprocedimientoque la prctica delmtodode Jacob. Ejemplo: Se ha bombeado un caudal de 3,5 litros/seg durante 3 horas (t ), y tras la detencin del bombeo se han medido en un piezmetro prximo los tiempos y descensos residuales que se indican en las dos primeras columnas de la tabla adjunta: Calculamos la tercera columna, (t+t)/ t. Por ejemplo, para 5 minutos ser: (5+180)/5

El grfico se ha calculado con la frmula de Theis y con los siguientes datos: T=100 m2/da, S= 5.10-5, Q= 10 litros/seg, r= 50 mRepresentamos en un grfico semilogartmico los descensos residuales en funcion de (t+t)/ t:Si aplicamos la ecuacin (1) a dos puntos de la recta de modo que en abcisas uno sea 10 veces mayor que el otro, y restamos miembro a miembro,resulta (ver la figura adjunta): Con los datos del grafico adjunto leemos que para una variacin en abcisas de 2 a 20, el incremento en ordenadas es 3,4 metros. Aplicando la frmula anterior, resulta:

B.-Teorade las Imgenes.- Cuando el acufero termina lateralmente mediante un plano que pueda asimilarse ms o menos a un plano vertical y rectilineo, puede aplicarse la Teora de lasImgenes, tambin basad en el Principio de Superposicin.

El plano lmite puede ser de dos tipos: borde negativo (barrera impermeable) o borde positivo (un lago o ro, cuyo nivel no se ve afectado por el bombeo). Analicemos primero el caso de un borde negativo o impermeable. Si una situacin de este tipo se produce en la realidad, el cono nunca es simtrico, sino que baja ms por el lado del borde impermeable, ya que por ese lado le llega menosagua. La Teora de las Imgenes en este caso podra enunciarse as: Los descensos generados por un sondeo en un acufero limitado por un borde negativo son los que se produciran si el acufero fuera ilimitado, pero que existiera otro sondeo idntico al que bombea reflejado por el borde negativo que acta como un plano de simetra .En la figura de la derecha observamos cmo podemos generar el cono observado en la realidad mediante la superposicin de dos conos idnticos: el del pozo real si no existiera la barrera y el del pozo imagen. Este pozo imagen suponemos que es un reflejo exacto del real: comienza a bombearen el mismo instante y el mismo caudal que el pozo real (y, por supuesto, que bombea en el mismo acufero, que hemos supuesto indefinido).

En el caso real de un borde positivo el cono llegar a estabilizarse cuando todo el caudal extrado sea tomado por el acufero del ro o lago, quedando un cono asimtrico, como se aprecia en la figura. De nuevo podemos generar este resultado mediante la Teora de las Imgenes: suponemos que el borde positivo no existe (el acufero es ilimitado) y que al otro lado (de nuevo el borde acta como un espejo) hay otro sondeo idntico al real, pero que inyecta un caudal idntico al que se bombea en el pozo real. El pozo imagen generara un cono de ascensos idntico al cono generado por el pozo real (si el acufero fuera ilimitado) pero invertido. Cuando aplicamos el Principio de Superposicin, ambos conos se anulan justo en el plano de simetra, coincidiendo con la realidad: el cono real al tocar el lago ya no baja ms.

C.-Clculo del descenso en un punto cualquiera (borde positivo o negativo):Como el pozo imagen no aparece en losmapas(!), si queremos aplicar esta teora para conocer el descenso en un punto A cualquiera los pasos sern los siguientes:1. Asimilar el borde real, que siempre es irregular, a una recta2. Dibujar la perpendicular y el pozo imagen, simtrico deP, utilizando la recta trazada en el punto anterior como plano de simetra.3. Medir, aplicando laescaladel mapa, las distancias desdeA hasta los pozos real (P) e imagen (P"): r y r"4. Aplicar la frmula correspondiente al tipo de acufero para calcular el descenso producido en A por P (con la distancia r) y el producido en A por P" (con la distancia r"), y sumar los resultados de ambos clculos. Si es un borde positivo, el descenso en A debido a P" ser negativo: un ascenso.

C.1.-Clculo del descenso estabilizado con un borde positivo(acufero confinado, simplificacin de Jacob):En el caso de un borde positivo, se alcanzar el rgimen permanente cuando todael aguaextrada por el pozo provenga del lago. Para acufero confinado, podemos obtener la frmula que nos proporcionar el descenso estabilizado. Utilizamos la ltima figura, suponiendo que el borde representado en ella es positivo:Descenso en A producido por P:

Descenso en A producido por P":

Recordemos que el caudal de P" es el mismo que el de P, pero con diferente signo: QP"= -QPSumando los dos descensos se obtiene:

Hemos obtenido una frmula de rgimen permanente: no aparece el tiempo (t) ni el coeficiente dealmacenamiento(S); nos proporciona el descenso estabilizado en funcin de la distancia al pozo real y al pozo imagen.C.2.-Clculo del descenso con un borde negativo(acufero confinado, simplificacin de Jacob):En el caso de un borde negativo, el clculo es similar, sumar los efectos producidos por el pozo real y el pozo imagenDescenso en A producido por P:

Descenso en A producido por P":

Como el caudal de P" es el mismo que el de P, sumando los dos descensos se obtiene:

Se obtiene una frmula casi idntica a la original de Jacob, con dos diferencias: en el denominador, en lugar de r2 aparece r. r", y adems aparece un 2: eso indica que el descenso producido ser del orden del doble que si el acufero fuera infinito. Eso tienelgicaya que al pozo P no le llega agua por uno de sus lados (el borde impermeable). El descenso sera exactamente el doble que en acufero infinito si el punto deobservacinconsiderado (A en la figura) estuviera justamente en el borde negativo, a la misma distancia de P que de P" (en la frmula se cumplira que r. r"= r2).Caudal especfico y eficienciaConcepto De Caudal Especfico YEficienciaDe Un PozoSe llama caudal especifico de un pozo al cociente entre el caudal de agua bombeando y el descenso dl nivel producido.

Siendo el descenso medido en el pozo.El caudal especfico de un pozo no es constante para un determinado caudal ya que con el tiempo el descenso aumenta. Sin embargo los descensos tienden a estabilizarse y por lo tanto el caudal especifico tambin.Las curvas caudal-descenso y las curvas caudal especifico descenso se llamancurvas caractersticas de un pozo.El nivel de agua dentro de un pozo real es menor o a lo ms igual al nivel de agua en el exterior del pozo puesto que existe una prdida de carga al atravesar el agua la zona filtrante, contando como tal al macizo de gravas, si existe. El descenso adicional debido al paso por la zona filtrante se llama prdida de penetracin en el pozo.De acuerdo con las consideraciones que se expondrn en los captulos siguientes, es posible calcular el descenso terico en el pozo. Se llama eficiencia del pozo a:

En la eficiencia del pozo intervienen las prdidas de penetracin en el pozo ms las perdidas por circulacin en la porcin de acufero prximo y dentro del propio pozo. Generalmente las primeras son las ms importantes y de ah la necesidad de seleccionar muy bien las zonas filtrantes.Los pozos poco eficientes no son econmicos por cuanto para bombear el mismo caudal que un pozo eficiente se precisan mayores descensos de nivel y por lo tanto mayor altura de bombeo, o si se tiene limitado el descenso, el caudal obtenido es menor.La eficiencia de un pozo puede modificarse con el tiempo a consecuencia de varios fenmenos tales como aparicin de incrustaciones,corrosin, sedimentacin de arena en el pozo, etc. Las curvas caractersticas de un pozo relacionan el caudal extrado con el descenso en la captacin al cabo de un cierto tiempo de bombeo y son de gran valor para apreciar la eficiencia de un pozo y sus variaciones.En cierta forma un pozo incompleto contiene una causa de ineficiencia ya que en igual de condiciones se caudal especifico es menor que el de un pozo completo debido al incurvamiento de las lneas de corriente con aparicin del efecto de anisotropa, y a la menor superficie de paso del agua. Es fcil deducir que los pozos abiertos solamente por el fondo son muy ineficientes bajo este punto de vista.Todos estos conceptos expuestos son validos tambin para captaciones horizontales. Campos de bombeoSi en un acufero se establecen varias captaciones de agua, stas se influyen unas a otras ya que el descenso en cualquier punto de un acufero es la suma de descensos provocados en l mismo por cada uno de los pozos considerados individualmente. El efecto de la presencia de varios pozos en un acufero se traduce, pues, en que en cualquier pozo, para extraer un determinado caudal, es preciso elevar el agua a mayor altura que si estuviese solo. Esto crea unconsumoadicional de energa de modo que realmente el establecimiento de un nuevo pozo en un campo de bombeo perjudica econmicamente a los otros pozos existentes. En un acufero libre se redice adems el espesor saturado y por lo tanto la transmisividad, esto produce un nuevo incremento de descensos a una disminucin de caudales si los descensos no pueden ser aumentados. No obstante, estas afecciones son necesarias si se quiere utilizar apropiadamente losrecursosy capacidad de regulacin de agua del acufero en cuestin. Efectos de loslmitesde los acuferosSi el cono de descenso de un pozo alcanza un borde (las palabras borde y limite se manejaran como sinnimos al igual que la palabra barrera.) impermeable del acufero, no puede extenderse en esadirecciny por lo tanto los descensos entre el pozo y los bordes han de ser mayores y ms rpidos parapoderproporcionar el agua que de otro modo hubiese sido suministrada por la extensin del cono ms all del borde en cuestin. Si el borde no es del todo impermeable (por ejemplo disminucin lateral de la permeabilidad del acufero) el efecto es algo ms amortiguado y el cono puede extenderse algo ms all del borde.De forma similar, s el cono de descensos de un pozo alcanza un borde capaz de mantener el nivel contante, por ejemplo un ro, un lago o el mar, el cono tampoco puede rebasar ese borde, pero ahora el agua precisa para el bombeo es suministrada por el citado borde y los descenso se estabilizan rpidamente.Si el lmite de potencial constante no es capaz de suministrar toda el agua necesaria (ro con el lecho colmatado de limos, existencia de capas poco permeables que dificultan la infiltracin, etc.) los niveles no se estabilizan y el cono rebasa el borde, pero los descenso se producen ahora ms lentamente. Un efecto similar es producido por un aumento de la transmisividad del acufero.En un mismo campo de bombeo pueden coincidir varios tim de bordes o barreras (se llamanbarreras negativasa los bordes impermeables ybarreras positivasa los de potencial constante) y entonces el efecto que se tiene es la combinacin de efectos a medid que el cono de descensos vaya alcanzando a los distintos limites.El efecto de forzar la infiltracin de agua superficial o de otros acuferos por bombeo por bombeo en acuferos directamente relacionados con ellos es llamadorecarga inducida.El agua del ro o lago para llegar al pozo debe sufrir un recorrido ms o menos largo por el acufero, con el consiguiente efecto de infiltrado y a veces de homogeneizacin, lo cual presenta un indudableinterspractico. Ensayos de bombeo y puntos de observacinUnensayode bombeo esun ensayorealizado en condiciones predeterminas y controladas cuyoobjetivopuede ser:a) Establecer las caractersticas del acufero,b) Conocer el funcionamiento,c) Determinar la correctaconstruccindel pozo.Elconocimientode las caractersticas de un acufero es importante en laprogramacinde su ptimo aprovechamiento y es requisito necesario de cualquierinvestigacinhidrogeolgica. Tambin tiene inters por cuanto permite predecir de forma razonable cuales va a ser los descensos y los caudales obtenibles de un pozo tanto a corto como a largo plazo.Conociendo las caractersticas de un acufero puede determinarse el descenso terico en el pozo y por lo tanto valorar la eficiencia.Losensayosen el pozo, como nico elemento de observacin, permite valorar su eficiencia, trazar su curva caracterstica tambin obtener algunas de las caractersticas del acufero. Sin embargo, para lograr una aceptable precisin en los datos y valorar suficientemente el acufero conviene realizar observaciones en otros puntos ya sean otros pozos o bien piezmetros especialmente instalados para ello.El ensayoobservando nicamente el pozo de bombeo se llama a veces simplementeaforo.La forma ms comn de realizar ensayos de bombeo es extrayendo agua a caudal constante y a partir de un instante en que se puede suponer que el nivel piezomtrico del acufero estaba estacionario. Los ensayos que miden en ascenso de niveles en un acufero que previamente han sido bombeados durante un periodo conocido a caudal contante (ensayo de recuperacin) son un importante complemento al ensayo de bombeo. Tambin pueden realizarse ensayos de bombeo a descenso contante en el pozo, pero son raramente plateados. Sin embargo, pueden tener inters en el caso de disponerse de un pozo surgente en el que el descenso viene regulado por la posicin de la boca de la perforacin.La observacin de los descensos en un campo de bombeo se hace en pozos ya existentes o en perforaciones practicadas con ese fin. Si una tal perforacin esta revertida con un tubo y sta solo est abierta por el fondo ranurado en una longitud pequea tenemos unpiezmetroque se puede llamarpuntaloperfecto, ya que mide el potencial hidrulico en el punto en el punto de abertura. En un mismo lugar y an en el mismo acufero, piezmetros abiertos a diferente profundidad pueden mostrar niveles diferentes. Si la longitud ranurada del piezmetro es importante en relacin con el espesor del acufero o con la distancia al pozo de bombeo, el nivel que se observa en el es un valor medio a lo largo de su parte activa entonces se trata de unpiezmetro imperfecto, aunque no por ello deja de tenerutilidad.Los pozos de observacin son muy frecuentemente piezmetros imperfectos.Cuando la zona ranurada abarca todo el espesor del acufero, se puede conocer el potencial medio, lo cual es de gran inters en muchos tipos deproblemas.Preparacin ejecucin ensayos de bombeo de pozos ensayos de inyeccin y recuperacin mtodos1.-PREPARACION Y EJECUCION DE LOS ENSAYOS DE BOMBEOAl enfocar la solucin de problemas de Hidrologa Subterrnea en pequea o gran -escala, nos encontramos contnuamente ante la situacin de poder obtenervaloresconfiables y representativos de las caractersticas hidrulicas de los acuferos. Los ensayos opruebasde bombeo han probado ser el medio ms adecuado para alcanzar ese objetivoComo era lgico esperar, las pruebas de bombeo han sido interpretadas hasta muy recientemente partiendo del criterio de que el flujo es lineal en todo el campo alrededor del pozo. Sin embargo, como se sabe, tanto en acuferos de baja como de alta conductividad hidrulica puede producirse flujo no lineal, lo que implica la necesidad de interpretar los ensayos con el criterio ms general no lineal, que incluye como caso particular el lineal o Darciano. Adems est claro que el nico medio disponible para poder obtener los valores de los tres parmetros hidrogeolgicos que caracterizan hasta el momento los acuferos (k, C y E o sus propiedades asociadas) es la utilizacin del enfoque no lineal. Es utilizando ese nuevo enfoque que se presentarn la ejecucin einterpretacinde los distintos tipos de ensayos de bombeo.2.-OBJETIVOSY TIPOS DE PRUEBAS DE BOMBEOLa ejecucin de las pruebas de bombeo responde en general a uno de los dos objetivos siguientes:a) Estimar la cantidad de agua que puede extraerse de un pozo bajo condiciones previamente establecidas, o sea, con propsitos de aforo. En este tipo de pruebas, basta generalmente obtenerinformacindel pozo de bombeo y de dos pozos de observacin osatlites.b) Determinar las propiedades hidrulicas de un acufero, para poder predecir posteriormente sucomportamientobajo situaciones diversas, evaluar la disponibilidad de recursos de agua subterrnea, etctera. En general, en este caso, es necesario obtener informacin de varios puntos seleccionados del acufero, para lo cual se utilizarn varios pozos de bombeo con dos o ms satlites cada uno. En laliteraturarusa se denomina a este tipo de pruebas, aforos experimentales.Por otra parte, desde el punto de vista del caudal extrado, las pruebas de pozo pueden realizarse a caudal constante o con abatimiento escalonado.En las pruebas a caudal constante, ste debe mantenerse fijo durante toda la realizacin de la prueba, por lo que habr necesidad de ir ajustndolo segn pase el tiempo.Se denominan pruebas de pozo con abatimiento escalonado a aquellas en que el caudal extrado del pozo se mantiene constante durante un tiempo, para cambiar sbitamente a otro caudal que se mantendr constante durante otro tiempo, para volver a cambiar a un tercer caudal durante un tercer espacio de tiempo, y as sucesivamente.El nmero de escalones (de caudales diferentes) deber ser como mnimo tres, y los espacios de tiempo entre los cambios de caudal no tienen que ser iguales, aunque s es recomendable que duren lo suficiente para que pueda utilizarse la aproximacin de Jacob de la ecuacin de Theis para flujo impermanente.Las pruebas con abatimiento escalonado tienen la ventaja de poder determinar con ellas todas las propiedades hidrogeolgicas de un mismo punto del acufero sin necesidad de utilizar otra informacin que no sea la de ese punto, por lo que los resultados no quedarn afectados por las variaciones espaciales de las propiedades, sobre todo en el caso de los acuferos con fracturas, fisuras o canales de disolucin, que presentan gran heterogeneidad.Aunque se han desarrolladomtodosdeanlisisa base de abatimiento constante y caudal variable(6),un tipo de prueba basado en este criterio sera imposible de utilizar en la prctica, por las variaciones continuas que deben introducirse en el caudal, para mantener constante el abatimiento.Tambin se pueden determinar las propiedades hidrulicas de los acuferos a travs de pruebas de recarga, pero ese tipo de pruebas no ser analizado ya que su utilizacin es poco frecuente.Independientemente del propsito o del tipo de ensayo de bombeo que vaya a realizarse, se pueden distinguir claramente en ellos tres fases: eldiseode la prueba, la realizacin de las observaciones de campo y la interpretacin de los resultados.3.- DISEO DE LA PRUEBA DE UN ACUIFEROEste es probablemente el ms importante y ms descuidado de los aspectos fundamentales de una prueba de bombeo.Elcostode una prueba de bombeo puede ser muy variable en dependencia de los objetivos que con ella se persiguen, pero en cualquier caso, resulta imprescindible disear adecuadamente el experimento para mejorar laprobabilidadde que se obtengan los resultados esperados y evitar un malgasto de recursos.El diseo previo de las pruebas, que vayan a ejecutarse en un acufero tiene el propsito fundamental de obtener con una precisin aceptable, los valores de las caractersticas hidrulicas del medio. Para ello deber evaluarse el lugar de la prueba, conocer previamente determinadas caractersticas del acufero y tomar determinadas precauciones en relacin con los pozos de bombeo, principales o decontroly con los pozos de observacin o satlites.(1,5)4.-Evaluacindel lugar de la pruebaLa evaluacin de las distintas facilidades existentes en el rea donde nos proponemos realizar las pruebas es el primer paso a dar para preparar el diseo.Debe hacerse uninventariode los pozos existentes tanto abandonados como bajo explotacin, ya que la utilizacin de algunos de ellos puede significar una disminucin del costo de la prueba, aunque pocas veces ocurre que la configuracin, estado ydistribucinde los pozos existentes resulte adecuada para la ejecucin de una prueba. El anlisis de las facilidades existentes debe realizarse teniendo en cuenta las caractersticas que deben reunir los pozos de control y los de observacin segn aparece a continuacin:El pozo de control, de bombeo o principal1. El pozo principal debe tener instalado un equipo de bombeo confiable, de capacidad adecuada para la prueba y con su equipo de control de caudal correspondiente.2. Debe evitarse que el agua extrada pueda retornar al acufero durante la prueba, por lo que debe ser conducida lejos del pozo de bombeo. Este aspecto es de importanciacapitalcuando se trata de un acufero libre cuya superficie fretica est cercana a la del terreno.3. Los dispositivos de descarga de la bomba deben permitir la instalacin fcil de equipos para control remoto y regulacin del caudal.4. Debe ser posible medir adecuadamente el nivel del agua en el pozo de control, antes, durante y despus de la prueba.5. El dimetro, la profundidad total y la posicin relativa de todas las aberturas de la camisa en el pozo de control deben conocerse detalladamente, es decir, todas las caractersticas del pozo.Los pozos de observacin o satlites1. Se recomienda normalmente que los pozos satlite se dispongan en lneas que forman una cruz cuyo centro es el pozo principal. Cuando exista flujo natural en un acufero, uno de los brazos de la cruz deber estar orientado segn la direccin del flujo y el otro normal a dicha direccin. (2) Cuando no sea posible econmicamente perforar las 2 lneas de pozos, es conveniente que los pozos de observacin se dispongan en la lnea normal al flujo (1), en la cual el nivel esttico de todos los satlites va a ser el mismo.2. Los pozos de observacin deben ser por lo menos 2 y estarn situados a distancias radiales del centro del pozo principal de 5 m y de 20 m. Cuando se puedan perforar mayor nmero de pozos estos deben situarse a 40 m, 80m y 10m del centro del pozo principal. Cuando por causas econmicas en una prueba de aforo slo se pueda perforar un pozo de observacin, ste deber situarse a 4 o 5m del pozo de control. Desde luego, que de esta forma habr que utilizar el pozo principal para los clculos de las propiedades hidrulicas, con los inconvenientes que de ello se deriven.3. La respuesta de todos los pozos de observacin a los cambios de nivel del agua debe probarse inyectando unvolumenconocido de agua en cada pozo y medir inmediatamente la declinacin del nivel del agua. El aumento inicial del nivel del agua debe desaparecer en no ms de 3h, aunque resulta preferible una respuesta ms rpida.4. Deben conocerse la profundidad, el dimetro y los intervalos con rejilla de cada pozo de observacin.5. La distancia radial desde cada pozo de observacin al centro del pozo de bombeo debe determinarse con la precisin necesaria, as como la posicin de todos ellos en el plano.5.- Informacin sobre el acuferoDebe estar disponible o investigarse convenientemente la siguiente informacin sobre el acufero.1. Profundidad hasta el acufero, espesor del mismo, as como los cambios en su configuracin en el rea que va a ser sometida a la prueba.2. Planos o mapas de las discontinuidades del acufero causadas por cambios en la litologa o por la presencia de ros y lagos.3. Estimados de todas las propiedades hidrulicas pertinentes del acufero y de lasrocasadyacentes realizados por losmediosdisponibles. Si se sospecha la presencia de capas semiconfinantes sto debe tenerse en cuenta al analizar los resultados de las pruebas.6.-Importancia y objetivos de la evaluacin previa a la pruebaLa realizacin de una evaluacin previa del lugar donde se ejecutar una prueba de un acufero es muy importante. Es imprescindible tener en cuenta lo que hemos dicho respecto al pozo principal y los satlites, tanto para los pozos existentes como para los que se perforen con el propsito de ejecutar la prueba.La evaluacin previa del lugar de la prueba tiene propsitos principales:a) Describir el acufero, el pozo de control y los pozos de observacin con el detalle suficiente, que permitir enfocar correctamente su anlisis.b) Suministrar una base firme para predecir el valor relativo de los resultados de las pruebas teniendo en cuenta las facilidades existentes y llamar laatencinsobre las posibles deficiencias en la localizacin de los pozos de observacin y en otros aspectos.Si la evaluacin previa del lugar, indica que ste tiene caractersticas que se desvan notablemente de las que se suponen al deducir las frmulas de pozo existentes, el lugar debe descartarse como zona de prueba.Cuando las condiciones del lugar son complejas, como en el caso de acuferos libres o pozos de penetracin parcial, es obvio que resulta ms difcil predecir los resultados de la prueba. No obstante, la prediccin de los resultados debe realizarse en todos los sitios que se escojan para pruebas, ya que de ese modo podremos estar advertidos en contra de las deficiencias importantes, por ejemplo, en la configuracin de la situacin de los pozos y tomar una decisin acertada respecto a la perforacin de uno o ms pozos en puntos claves dentro delsistema.Los acuferos confinados son ms fciles de someter a pruebas que los libres, a causa de que tienen condiciones de contorno ms simples. En lossistemasno confinados la movilidad del contorno superior (superficie fretica), las componentes verticales del flujo y la entrega no lineal del agua desde el almacenaje, son problemas difciles de tratar, aunque, sin embargo, estos problemas han podido analizarse conxitorecientemente. Debemos recordar, adems, que el flujo libre se puede tratar como confinado dentro de ciertos lmites.En la poca anterior a que se hubieran podido estudiar analticamente los efectos del flujo vertical y la entrega retardada de los acuferos libres, la prctica comn era bombear un "tiempo suficiente" de tal modo que esos efectos se conviertan en despreciables y se pudiera aplicar elmodeloms simple del flujo artesiano. Sin embargo no haba un verdadero criterio que cuantificara ese "tiempo suficiente". En la actualidad, lassolucionesanalticas existentes han permitido elaborar algunos criterios para definir el "tiempo suficiente" para poder obtener una respuesta artesiana de un acufero libre.En la referencia se mencionan varios de esos criterios, entre ellos el elaborado por Boulton y por Hantush, que expresa que las componentes verticales del flujo afectan significativamente la respuesta del acufero, para tiempos:t < 5 m E/Kzen la regin0 r/m < 0,2donde Kz: es la conductividad hidrulica lineal vertical del acufero y los demssmbolos, tal como han sido definidos anteriormente.7.- REALIZACION DE LA PRUEBA. OBSERVACIONES DE CAMPOEn general, las pruebas de pozo se ejecutan a caudal constante o con abatimiento escalonado.Las pruebas a caudal constante deben hacerse con 2 caudales diferentes por lo menos, que estn entre s en una relacin mnima de 2 a 3. Las pruebas con abatimiento escalonado deben hacerse con 3 caudales diferentes por lo menos, con relaciones entre 2 caudales sucesivos de 2 a 3 1 a 2. En todos los casos, el caudal mayor utilizado, ser ligeramente superior al que se propone para la explotacin.En cualquier caso resulta necesario en toda prueba tener determinada informacin sobre las caractersticas de los pozos y los records de la variacin de los niveles y del caudal extrado. Todo esto constituye lo que se conoce como observaciones del campo.Los records que se necesitan para el anlisis y las tolerancias que se consideran generalmente aceptables en las mediciones (1), son las siguientes:1. Caudal del pozo de control:10%2. Profundidad hasta el agua en los pozos, por debajo del punto de referencia:3mm3. Distancia del pozo de control a cada pozo de observacin:0,5%4.Descripcinde los puntos de referencia5. Elevacin de los puntos de referencia:3mm6. Distancia vertical entre los puntos de referencia y la superficie del terreno:30mm7. Profundidad total de los pozos:1%8. Profundidad y longitud de los intervalos con rejillas en todos los pozos:1%9. Dimetro, tipo de camisa, tipo de rejilla, mtodo de construccin de todos los pozos.10. Localizacin de todos los pozos en planta en relacin con algn levantamiento topogrfico o por coordenadas de latitud y longitud (la precisin depender de lo que necesitemos en cada caso), pero sobre todo debe estar bien clara la posicin de los pozos de observacin respecto a los de control.La litologa y las caractersticas de construccin de los pozos de observacin y el de control se obtendrn, segn el caso, entrevistando al responsable del lugar o al que los perfor o de los records litolgicos y de las caractersticas constructivas que deben prepararse cuando el pozo haya sido construdo especficamente para la prueba.8.-Observacin de los niveles del aguaLas frmulas de flujo hacia los pozos se basan, generalmente, en elcambiode la carga, h, o en el cambio de abatimiento S. Es muy importante recordar que los cambios de profundidad hasta el agua, observados durante la prueba pueden incluir componentes debidas a otrasvariables, como son, por ejemplo, las variaciones de lapresinatmosfrica, el efecto de las mareas y una posible recarga del acufero. Por otra parte, el flujo natural en la mayora de los acuferos es generalmente diferente de da a da, por consiguiente se hace necesario observar las profundidades hasta el agua durante un tiempo anterior a la prueba, para determinar la tendencia del nivel del agua y usarla al calcular los abatimientos (Fig. 2.1).

Fig.2.1 Hidrograma de un pozo de observacin indicando el abatimiento sobre la base de la tendencia del nivel del agua subterrnea cuando no existe extraccin.La observacin de los abatimientos con precisin slo puede lograrse con una buena prediccin de la tendencia del nivel del agua o si los efectos de abatimiento de la prueba son grandes en relacin con otros efectos.El perodo de observacin anterior al comienzo de la prueba (anterior a t=0), deber ser, como regla general, al menos del doble del tiempo que dure la prueba de bombeo.En las zonas de prueba correspondientes a acuferos artesianos debe llevarse un rcord contnuo de la presin atmosfrica (con sensibilidad de 3mm demercurio) durante los perodos de prueba y de identificacin de la tendencia del nivel anterior a la prueba. Este rcord permitir realizar los ajustes pertinentes.A partir de las mediciones del nivel del agua antes de comenzar la prueba, de igual modo que se identifican los efectos de la presin atmosfrica, podrn identificarse otras perturbaciones del nivel del agua tales como las que producen la operacin de pozos cercanos, la recarga del acufero y las sobrecargas producidas por trenes o fenmenos ssmicos.Durante la prueba, la profundidad hasta el agua en cada pozo, debe medirse con frecuencia suficiente para que podamos contar con un buen nmero de observaciones en cada ciclo logartmico (alrededor de 8 a 10, por ejemplo). Esto puede lograrse, por ejemplo, si ejecutamos mediciones del nivel en los tiempos t=1, 1 1/2, 2, 3, 4, 5, 6, 8 y 10 min y en todos los mltiplos de 10 de esos tiempos en los ciclos siguientes.Durante las 2 h 3 h primeras a partir de que se inicia la prueba es preferible que haya un observador en cada uno de los pozos de observacin y en el de control. Despes de los 300 minutos las mediciones se harn con espacios de tiempo de 100minutos o ms entre s; en ese caso, podr utilizarse un solo observador para tomar toda la informacin, ya que le resultar relativamente fcil trasladarse a los distintos lugares en un tiempo relativamente corto; eso s, las mediciones deber hacerlas siempre siguiendo una misma secuencia.Aunque no es totalmente imprescindible medir todos los pozos simultneamente, s es conveniente conseguir una separacin uniforme de los abatimientos en la escala logartmica del tiempo. El tiempo anotado para cada observacin debe ser el real. Todos los cronmetros utilizados deben sincronizarse antes de iniciar las pruebas y deben tomarse las precauciones necesarias para que cada observador sea notificado en el instante en que comenz la prueba.Como ya hemos visto anteriormente, en el pozo de bombeo es necesario tener en cuenta las prdidas que pueden ocurrir aparte de la correspondiente a laresistenciadel acufero, por eso es imprescindible tener toda la informacin relativa a las caractersticas de construccin de dicho pozo.Durante la realizacin de la prueba deben anotarse todos los detalles que permitan posteriormente identificar cualquier aberracin en l