2 CommentsPRUEBA LEUGEON
ENSAYOS LEUGEÓN
Los ensayos Leugeón son análogos a los Lefranc. Lo mismo que estos, se ejecutan según avanza la perforación, se hace en rocas de baja permeabilidad en pequeño volumen; pero más o menos fisuradas, es necesario ejercer presiones relativamente grandes para inyectar el agua en las fisuras. Así pues se calcula la permeabilidad en grande. Supongamos una perforación invadida hasta una cierta profundidad. A partir de ella se perforan unos 5 metros. A continuación se fija un obturador en la parte superior de este tramo virgen y se inyecta agua a presión con una bomba. Un manómetro colocado en la boca del pozo, un contador de agua y una válvula de descarga, permiten medir los caudales inyectados a una presión dada.
En general, se mide durante cinco o diez minutos el caudal inyectando a una presión constante. Después se trabaja con una presión mayor. La gama de presiones a emplear depende del estado de fisuración , pero al menos se emplean tres o cuatro valores que se volverán a utilizar cuando se haya alcanzado la presión máxima. Esta raramente es mayor a 10 kg/cm², ya que existe un límite a causa de la presencia del obturador y de la potencia de las bombas. Por otra parte , se corre el riesgo de producir una facturación artificial y trastornos del terreno que falsearían los resultados.
La comparación de los resultados obtenidos con presiones crecientes y decrecientes es muy instructiva en lo que concierne al comportamiento del terreno. A menudo se comprueba que, cuando las presiones disminuyen, los caudales son mas elevados que cuando aumentan a consecuencia del lavado de las fisuras.
Leugeón preconiza expresar los resultados evaluando la absorción con una presión de 410 kg/cm² en litros por minuto y por metro, con una duración del ensayo de 10 minutos. En su honor se suele denominar Lugeón a esta unidad.
Si se expresa en unidades más consistentes, es decir, calculando el coeficiente de permeabilidad equivalente, se comprueba que un Lugeón vale de 1 a 2x10-7 m/s..
Esta equivalencia solo tiene valor para un determinado grado de fisuración que justifique un cálculo de este tipo, si los caudales inyectados son pequeños. En efecto, Lugeón considera únicamente las presiones indicadas por el manómetro que se coloca en la superficie. Como las perforaciones y la tubería de conducción del agua son de pequeño diámetro, si los caudales inyectados son grandes y el tramo ensayado es un poco profundo, las pérdidas de carga en la tubería son del mismo orden de magnitud que las presiones medidas en el manómetro.
Para poder evaluar correctamente el coeficiente de permeabilidad de las formaciones que hay que determinar la presión de inyección que existe en el centro de la cavidad. Por consiguiente, hay que tener en cuenta la profundidad del nivel estático del manto acuífero y calcular la pérdida ed carga debida a la línea de conducción.
Si no se toma esta precaución, las gráficas del ensayo, expresadas en lugeones brutos, representan casi exclusivamente la ley de variación de las pérdidas de carga en la tubería de conducción. No pueden suministrar ninguna indicación sobre el estado de fisuración de las rocas.
La prueba consiste en inyectar agua a presión en tramos de perforación, lo cual tiene por objeto tener una idea aproximada de la permeabilidad en grande, o sea debida a las fisuras de la roca o del material granular cementado estudiado. Se varía la longitud de los tramos probados, así como la presión a la que se inyecta el agua, La llamada unidad Lugeon corresponde a una absorción de 1 litro de agua por minuto, por metro de sondeo, con una presión de inyección de 10 kg/cm2.
En la práctica, la prueba consiste en obtener, para distintos tramos, curvas de gastos de absorción en función de la presión de inyección.
La longitud de los tramos de perforación en los que se realiza la prueba debe adaptarse a la naturaleza del terreno. En numerosos casos resulta adecuado el empleo de tramos de prueba de longitud reducida (1m o aun menos), con objeto de analizar detalladamente zonas de características excepcionales.
A continuacion de muestra el equipo, procedimiento, realizacion e interpretacion de la prueba.
Equipo, procedimiento, realización e interpretación de la prueba Leugeon
EQUIPO
Un obturador o empaque con su correspondiente tubo de inyección. Existen numerosos tipos de obturadores. Los mecánicos son adecuados para perforaciones de diámetro mayor de 90 mm; el sello se logra comprimiendo una serie de rondanas de hule que presionan sobre las paredes de la perforación.
En los obstructores de la copa de cuero, la presión de inyección acuña una serie de copas contra las paredes de la perforación; este tipo de obturados requiere que las perforaciones sean muy regulares y perfectamente cilíndricas. Los obturadores neumáticos constan de cubiertas cilíndricas de hule que se expanden por inyección de aire comprimido; estos obturadores son eficientes pero de colocación delicada. En todos los casos, la longitud del obturador debe ser de 30 cm. por lo menos y de preferencia de más de 1m.
Una bomba. La bomba necesita para inyectar agua a presión debe ser tal que no produzca variaciones rápidas de la presión, por tanto, debe usarse una de varios pistones, o de gusano, pero de preferencia una centrífuga de alta presión.
Medidor de gastos de agua. Solo los medidores de tipo Venturi permiten determinar el gasto ¿con la precisión suficiente (orden de 1 por ciento)
Uno o varios manómetros. El manómetro empleado para medir la presión debe ser de buena calidad y encontrarse en buen estado. Se calibrará cuidadosamente por comparación con un manómetro de precisión. Para evitar daños al manómetro, este no debe colocarse directamente en la manguera la tubería de desfogue de la bomba, ya que sufriría el golpeteo debido a funcionamiento irregular de los pistones de la bomba.
Agua. El agua de inyección debe ser limpia y sin materiales de suspensión, para evitar taponamientos en el medidor de gastos de agua, así como en las fisuras del terreno por probar, los cuales pueden inducir errores apreciables en la prueba.
PROCEDIMIENTO
Verificación del sello
La colocación de los empaques en la perforación, con objeto de sellar el tramo por probar, puede resultar muy delicada. Para apreciar la calidad del sello, se inyecta agua y se observa si sube por la perforación, Si el agua sube, esto puede deberse a dos causas.
- La perforación no es regular y el empaque no ajusta.
- El terreno está muy fisurado y se establece un corto circuito alrededor del empaque.
En el primer caso es necesario desplazar el empaque algunos centímetros y en ocasiones algunos metros, hasta poderlo ajustar perfectamente o aumentar la longitud del empaque para lograr un mejor sello. En el segundo, resulta difícil la realización de la prueba, y se debe pensar en efectuar otro tipo de ensaye.
REALIZACIÓN DE LA PRUEBA
- Verificando el sello, se anotan los datos correspondiente al tramo probado: profundidad del nivel freático (obtenida después de estabilizarse el nivel de agua en la perforación), profundidad y longitud del tramo probado, diámetro y longitud de la tubería de inyección.
- Se aplica el primer incremente de presión de inyección, se observa el gasto correspondiente, y se espera de 5 a 10 min. a que se estabilice. Se anotan los valores del gasto y de la presión correspondiente en el registro de prueba.
- Se repite el paso anterior hasta llegar a un presión máxima de 10 kg/cm2. y se procede, entonces, a aplicar decrementos de presión, anotando asimismo los valores de la presión y del gasto correspondiente. La secuencia de presiones aplicadas puede ser, por ejemplo, de 1, 2, 4, 6, 8, 10, 6, 4, 2, 1,kg/cm2. Es conveniente trazar el diagrama gasto-presión conforme progresa la prueba para ir observando las particularidades de la curva obtenida. La presión considerada debe e ser la presión efectiva, P, en la zona de prueba, y obtenerse a partir de la presión leída en la superficie, Pm, tomando en cuanta las pérdidas de carga en la tubería y en el obturador, Pc, así como la profundidad del nivel freático con respecto al plano de lectura del manómetro, Hm,
- Se calcula el valor de la absorción, en unidades Lugeon, dividiendo el gasto correspondiente a una presión de 10 kg/cm2, expresado en lt/min, entre la longitud de la zona probada, expresada en metros. Para dar una idea aproximada de lo que representa una unidad Lugeon, se puede establecer que, si se tuviera un medio poroso y homogéneo, en lugar de roca fisurada, sometido a una prueba de inyección, que diera una absorción igual a una unidad Lugeon, su permeabilidad sería
Resulta delicado valorar Pc, sobre todo en lo referente a pérdidas de carga en el obturador; las pérdidas de carga en tuberías pueden calcularse con nomogramas adecuados, tomando en cuenta la naturaleza del material que las constituye. Es deseable que se desarrolle un sistema de medición directa de la presión en la cámara que elimine las graves incertidumbre en cuanto a estas correcciones.
INTERPRETACIÓN DE LA PRUEBA.
El valor de la absorción en unidades Lugeon no es la única información que se puede obtener de esta prueba. La forma de las curvas gasto-presión es muy variable y depende esencialmente de las características de fisuración de la masa: distribución y espesor de las fisuras, tipo de relleno de éstas, etc. Al aumentar la presión de inyección, se puede observar que la variación del gasto no es lineal, salvo en contados casos. El tapamiento y destapamiento de las grietas con materiales de relleno provocan, a diversas presiones, fenómenos de aumento o disminución de la permeabilidad. Esta variabilidad de la permeabilidad en grande de la masa debe tomarse en cuenta para valorar la permeabilidad de diseño de la misma.
A menudo se observan seudo discontinuidades en las curvas gasto-presión las cuales pueden atribuirse a la abertura y cierre reversibles de las fisuras que provocan una variación no lineal del gasto con la presión de inyección.
