El ensayo de Bombeo y sus distintas formas de valoración: Preparación del ensayo

Transcripción

1 SECCIÓN 1: PREPARACIÓN DEL ENSAYO DE BOMBEO ENSAYO DE BOMBEO Y SUS OBJETIVOS En hidrogeología se entiende por ensayo de bombeo aquellas operaciones encaminadas a la extracción de un caudal constante por medio de una bomba. Los fines que persigue son: - Conocimiento óptimo del caudal a explotar. - Averiguar la transmisividad, coeficiente de almacenamiento, descensos, coeficiente de goteo (en su caso) que permitan conocer las características puntuales del acuífero y determinar las constructivas del pozo en cuanto a su eficiencia. - Régimen de explotación. El conocimiento de los parámetros anteriores nos podrá marcar la pauta para establecer los criterios sobre la programación de nuestros bombeos y su régimen de funcionamiento. CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS Las distintas pruebas que pueden realizarse en un ensayo de bombeo han conducido a una nomenclatura técnica dentro del léxico hidrogeológico. Las más corrientes son: Ensayo continuado, es un ensayo de bombeo que suele durar como mínimo varias horas, sin interrupción de ningún tipo, permaneciendo prácticamente constante la extracción de caudal. Es frecuente bombear 48 horas para obtener un buen aforo, el tiempo de bombeo depende de la importancia del punto, su destino u objetivo y de la garantía que quiera obtenerse en su explotación. Ensayo escalonado, es un bombeo con diferentes caudales y tiempos iguales para cada uno de ellos. Los caudales extraídos pueden ir aumentando o disminuyendo. Por ejemplo, bombear con 15, 20 y 25 litros/segundo durante 2 horas para cada caudal. Los bombeos Página 1 de 1

2 escalonados pueden servir para determinar la curva característica del pozo y especialmente determinar su eficiencia. La curva característica de un pozo, se determina bombeando con caudales diferentes en orden creciente, consiguiendo la estabilización en los descensos para cada caudal bombeado, de esta forma se obtiene una curva, en abscisas se representan caudales y en ordenadas descensos. La curva consta de dos partes, un tramo al comienzo con curvatura muy suave, casi asimilable a una recta y una parábola, cualquier aumento de caudal a partir de aquí produce un aumento desproporcionado en los descensos. La transición en el cambio de recta a curva pronunciada lo define el punto crítico o caudal crítico, caudal por encima del cual no debe bombearse. Ensayo de interferencia, consiste en crear una superposición de efectos con otro punto bombeado, de la interferencia pueden deducirse datos de interés respecto de las características hidrológicas e hidráulicas del acuífero en estudio. No es frecuente su realización, podría realizarse con fines meramente científicos o despejar anomalías en el comportamiento normal de explotación de un pozo. IMPLANTACIÓN DEL ENSAYO DE BOMBEO El lugar viene condicionado por la construcción del pozo y éste a su vez, por los sondeos de reconocimiento que previamente se hayan realizado. Cuando se pretende realizar un ensayo de bombeo para conocer las características del acuífero, al no conocer exactamente lo que la geología nos pueda deparar, debemos procurar las condiciones más ideales con objeto de que nuestra valoración del ensayo, se ajuste a las hipótesis para las cuales fueron deducidas. El conocimiento y la observación de la geología en el entorno es importante, además del aspecto geográfico y geomorfológico, tales como ríos, diapiros, fallas, etc. Un ensayo de bombeo puede presentar después de unas horas, una barrera que conviene interpretar geológicamente y comprobar su acorde con la realidad. Página 2 de 2

3 Estación de bombeo Una estación de bombeo es el lugar donde se encuentra el pozo objeto de estudio y los puntos de observación (piezómetros) a su alrededor, que pueden ser sondeos anteriores de reconocimiento o realizados ex profeso para este objetivo. Pueden utilizarse también pozos construidos que se encuentren dentro de nuestra área. La distancia a la que se deben situar los piezómetros con respecto al pozo es importante, en el supuesto de tener que realizar alguno, el mejor criterio a seguir, es aquel que teniendo un conocimiento aproximado de la T y S, bien porque al construir el pozo se hayan determinado estos parámetros mediante valvuleo, o en los sondeos de reconocimiento próximos, al realizar pruebas de descarga o recarga, aplicar inicialmente, como tanteo, la ecuación: R = 1,5 T t S Se prueba con distintas transmisividades y coeficientes de almacenamiento normales a la naturaleza del acuífero, sobre los valores obtenidos, se elige lo más conveniente. Como norma general, en acuíferos confinados esta distancia puede oscilar entre 5 y 15 metros, y en acuíferos libres de 10 a 30 metros. Elección de la bomba La bomba queda definida por el caudal a extraer y altura manométrica que en este caso suele ser la profundidad a la que se va a instalar la bomba sumergible más las pérdidas de carga hasta la salida, que suele ser de unos metros desde el brocal del pozo. Cuál es el caudal a extraer?, si precisamente esta es una de las cuestiones que tratamos de averiguar. Las pruebas de valvuleo durante la construcción del pozo, que debieron realizarse, nos habrán dado un orden de magnitud sobre el caudal probable de bombeo. Lo ideal es conseguir una bomba cuyo caudal en función de la altura manométrica sea un máximo en su curva característica. No obstante, lo importante es originar descensos importantes respecto a la profundidad del pozo, sin llegar al agotamiento, caudal explotado y descenso son parámetros inseparables. Página 3 de 3

4 El nivel inicial del agua en el pozo es de considerable importancia en la elección de la bomba. Si el nivel estático, está por debajo de los cinco metros, se suele emplear bomba sumergible. En el caso de niveles superiores a los cinco metros, se puede utilizar una bomba en superficie, siempre pensando que los descensos estarán limitados por la altitud sobre el mar, a esta cota el máximo bombeable es hasta 7,5 metros, por consiguiente los descensos en el pozo durante el bombeo no deberán superar ésta profundidad. El diámetro del pozo puede ser muchas veces un problema, especialmente en el caso de disponer de un diámetro muy pequeño por la posibilidad de extraer un caudal grande. Este detalle, es importante preverse en el momento de la ejecución del pozo. En general, lo que se suele hacer es instalar una bomba con un caudal por encima de lo estimado, posteriormente regularlo con la llave de paso o válvula de compuerta a la salida de la tubería. Medida del caudal Es importante conocer lo más exactamente posible el caudal que extraemos del pozo. Cuando los caudales son pequeños se suele emplear el método volumétrico, que consiste en llenar un recipiente de volumen conocido en un tiempo determinado. Si los caudales son mayores se suele utilizar el tubo de Pitot y los vertederos, también depósitos metálicos desmontables de gran capacidad. Tabla de medida (tiempos) Las mediciones de tiempos descensos que se vayan a realizar para el caudal bombeado, van a ser representadas en papel logarítmico, por lo que conviene elegir una tabla de tiempos lo más acorde posible con el papel logarítmico que vayamos a emplear. Suele utilizarse 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 40, 45, 60 (1h), 90 (1h 30min), 120 (2h), 180 (3h), 240 (4h), 300 (5h), a partir de aquí se aumenta de dos en dos horas hasta alcanzar los min (1 día), si nuestro ensayo ha de tener esta duración. A partir de 1.440, si el ensayo es continuado, las mediciones pueden ampliarse cada 4 ó 6 horas, llagando a ampliar los intervalos tanto como se prolongue el bombeo y su representación sea suficientemente clara. Página 4 de 4

5 Las mediciones suelen anotarse en papeles, que tienen un tamaño de un folio DIN-A4, en cuyo encabezamiento se disponen los datos del pozo bombeado y del punto observado, indicándose el número del punto inventariado, nombre del propietario, tipo de ensayo, cota del punto, tipo de aparato utilizado, quién midió, distancias del piezómetro al pozo. La parte inferior queda reservada a una serie de columnas como fecha, hora, tiempo (en minutos), profundidad del agua, descenso, y se suelen dejar varias columnas libres para el cálculo de, t + τ, etc., y observaciones para anotar, la temperatura del agua, cuándo se tomaron las b muestras de agua para su análisis químico, y en general, todos aquellos detalles que pueden ser indicativos, en un estudio posterior de la prueba por un técnico que no haya intervenido en el bombeo. Medida de los niveles La medida del nivel de agua se consigue por medio de aparatos en su mayoría eléctricos (fig. 4.1), consistentes en circuitos que se cierran cuando tocan el agua, encendiéndose un punto luminoso o emitiendo una señal acústica. Los hay mecánicos, que aprovechan el aire atrapado en un tubo terminado en flauta, que al penetrar en el agua emiten un silbido. Otros aprovechan el empuje que experimentan en el momento de tocar el agua para detenerse. El cable de estos aparatos suele venir impreso de centímetro en centímetro, otros de metro en metro o de cinco en cinco metros, teniéndose que realizar en este último caso el complemento de la medida con una cinta métrica normal. Desagüe de las aguas A veces se bombean caudales importantes en zonas que por sus características pueden implicar inundaciones. Es aconsejable desde un punto de vista preventivo, conseguir bien mediante zanjas, tuberías o con cualquier sistema, alejar lo más posible el agua extraída por bombeo. Esta medida es especialmente aconsejable en acuíferos libres con gran capacidad de infiltración, ya que puede llegar a establecerse un reciclaje de forma tal que la propia agua extraída vuelva a penetrar nuevamente en el acuífero, falseando completamente las medidas y lo que es más, el caudal. Página 5 de 5

6 Duración del ensayo En líneas generales podemos decir que normalmente un ensayo de bombeo suele durar de 24 a 72 horas, tanto para acuíferos confinados como para acuíferos libres. Particularizando para los tipos mas frecuentes de acuíferos, diremos que en los confinados con 24 horas es más que suficiente para obtener una prueba correcta. En acuíferos libres se suele bombear de 24 a 48 horas. Los criterios anteriores, no eliminan en muchos casos la necesidad de prolongar un ensayo de bombeo más de tres días, buscando peculiaridades especiales como el problema de la intrusión fig. 4.1 Aparato eléctrico para medir niveles marina, o vaciado de un acuífero limitado que no disponga de recarga, hecho observable por no establecerse los niveles de descenso adecuados durante la realización del ensayo, o en drenajes diferidos. La estabilización de niveles en un pozo y sus piezómetros es la que debe marcarnos la duración del ensayo, normalmente 24 horas es un tiempo suficiente para alcanzarla, otras veces se consigue en días. Página 6 de 6

7 Los aforos de un pozo una vez finalizada su construcción, para entrega al propietario inferiores a ocho horas de duración, no deben ser aceptados. Los ensayos de bombeo de corta duración, 2 ó 3 horas, suelen emplearse en la realización de inventarios de puntos de agua, donde se aprovechan las instalaciones de los propietarios, obteniéndose datos de la zona en estudio. Para la determinación de la eficiencia de pozos, como estudiaremos más adelante, se suelen realizar ensayos de dos horas de duración, tres o cuatro escalones con objeto de resolver el sistema de ecuaciones resultante. Página 7 de 7