Pérdidas en Pozos de Agua, Tipos de Manantiales y Ensayos de Bombeo

Pérdidas en el Aprovisionamiento de Agua Subterránea Mediante un Pozo y la Ecuación General de Descensos

Las pérdidas de carga en un sistema de captación de agua subterránea mediante un pozo se pueden clasificar según el lugar donde se producen:

Pérdidas en el Pozo

Estas pérdidas se originan por diversas fricciones y cambios en el flujo dentro y alrededor de la estructura del pozo:

• Debido al rozamiento del agua al atravesar el macizo de gravas que conforma el filtro.
• Por el rozamiento del agua al pasar a través de las ranuras de los filtros o la tubería de revestimiento. En este punto, se produce un estrechamiento de las líneas de flujo radial y, consecuentemente, la velocidad del agua aumenta.
• En el interior del pozo, se producen pérdidas de carga por:
  • La circulación del agua hasta la aspiración de la bomba.
  • En la propia aspiración, por no disponer de suficiente espacio anular libre.

Pérdidas en el Acuífero

Se refieren a las pérdidas que ocurren en la formación geológica que contiene el agua:

• En las inmediaciones del pozo: Se producen por el aumento de la velocidad de entrada del agua al sondeo.
• En las zonas alejadas del pozo: Aquí la velocidad es lenta, el régimen es laminar y se cumple la ley de Darcy.

Ecuación General de Descensos

La relación entre el descenso total (d) y el caudal (Q) se expresa mediante la siguiente ecuación:

d = AQ + BQ^n

Donde el descenso total es la suma del descenso teórico más las pérdidas de carga.

Clasificación de los Manantiales Basada en su Presión de Surgencia

Los manantiales se pueden clasificar en dos grandes grupos según la fuerza que impulsa el agua a la superficie.

Fuentes Gravitacionales

Emergen como una simple descarga por gravedad desde un sistema acuífero.

• Colgados: Son manantiales libres que emergen como descarga gravitatoria de un sistema acuífero suspendido o colgado sobre un acuífugo o acuicludo.
• De ladera: Aparecen cuando la superficie del terreno corta el nivel piezométrico del acuífero.
• De contacto: Se forman cuando el acuífero reposa sobre niveles impermeables, presentando un afloramiento lateral en el punto de contacto.
• De conducción: El agua fluye a través de estructuras abiertas en la roca, como galerías, fracturas, fallas o diaclasas.

Fuentes no Gravitacionales

Generalmente, contienen aguas minerales y manan gracias a la presión hidrostática, la presión de gas contenido o el vapor de agua.

• Fuentes artesianas: El agua fluye debido a la presión de acuíferos confinados. Pueden aparecer cuando el terreno corta el acuífero o cuando existen discontinuidades en los niveles de confinamiento.
• Manantiales vauclasianos: Son surgencias ascendentes a presión, producidas cuando una estructura profunda y abierta alcanza un acuífero confinado y artesiano.
• Fuentes volcánicas: En estas, llegan a la superficie mezclas de aguas juveniles y sobrecalentadas, de forma continua o intermitente.

Ejecución de un Ensayo de Bombeo con Etapa de Recuperación en Régimen Variable

En este tipo de ensayo, no se interpreta el descenso total, sino la evolución de los niveles a lo largo de la prueba. El término S/T * dh/dt de la ecuación general no se anula.

Procedimiento del Ensayo

1. Se miden los niveles iniciales en el pozo de bombeo y en los piezómetros de observación.
2. Se arranca la bomba a un caudal constante y se mide la evolución de los descensos de los niveles con el tiempo. La cadencia de las mediciones debe repartirse de la forma más uniforme posible en una escala logarítmica.
3. Al parar la bomba, comienza la etapa de recuperación. Se deben medir los ascensos del nivel de agua con una cadencia análoga a la de la fase de bombeo, lo que permitirá interpretar el ensayo de recuperación.

Principio Matemático

La metodología de este ensayo se deriva de la aplicación combinada de dos principios fundamentales de la hidrodinámica subterránea:

• La ley de Darcy, que relaciona el flujo de agua con el gradiente hidráulico.
• El teorema de la continuidad o de la conservación de la masa, que establece que la masa no se crea ni se destruye.