Trabajo 9 - Pruebas de Permeabilidad en Rocas

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CONSIDERACIONES TEÓRICAS

La prueba se ejecutará en una perforación expresamente hecha para el efecto, en que su extremo interior estará dotada de una cámara filtrante.

La prueba podrá hacerse a flujo constante, sea por bombeo o por inyección de un gasto constante; o en flujo variable por ascenso o descenso de la superficie del agua dentro de la perforación. En ambos casos es recomendable que la carga de prueba se limite a valores del orden de los 5 a los 10 metros. Como máximo.

Para el primer caso, si se denomina por H la diferencia de carga total correspondiente al gasto Q, la permeabilidad estará dada por:

En donde C es un coeficiente que depende de las dimensiones y forma de la cámara de filtrante, que para efectos de esta prueba se considerará como un elipsoide de revolución con el eje corto igual con D y una distancia focal F.

Con objeto de comprobar que las dimensiones son normales se harán ensayos con gastos mayores y menores que el de prueba y los valores Q, H se llevarán a una gráfica a escala natural, en donde, si el ensayo es correcto, y el flujo laminar, deberán quedar alineados a lo largo de una recta pasando por el origen.

Cuando el tramo de prueba se encuentre en la cercanía al fondo impermeable o a la superficie del manto freático, al coeficiente C debe hacérsele una corrección mediante el aumento de valor..

Cuando el terreno sea poco permeable, podrá usarse el segundo caso, de flujo variable, cuyos elementos son:

D = diámetro de la tubería en metros
L = longitud de la cámara filtrante en metros.
Ho = distancia del punto medio de la cámara filtrante al manto impermeable
H1 = carga en el instante t1
H2 = carga en el instante t2
A= área efectiva de la sección transversal de la tubería de prueba m²

(t1 y t2 tiempos correspondientes a H1 y H2)

Para este caso:

C tiene el mismo significado que para el caso 1, obteniéndose los valores correspondientes usando las gráficas de la figura 2 y 2á

Los diferentes puntos correspondientes a las medidas Hn, Tn deben alinearse sobre una gráfica log H,T.

Para el cálculo de K por medio de la fórmula (4) es preciso conocer la posición del nivel estático N. E. Del manto, contada generalmente a partir de la elevación de la boca del tubo.

El caso 2 puede efectuarse arriba del nivel estático del agua, en cuyo caso las cargas H´1 y H´2 se medirán a partir del punto medio de la cámara filtrante, la cual estará a una profundidad Zo, contada a partir de la boca del tubo.

Para valores 

y z en metros, se llevarán en una gráfica que, en principio, deben alinearse a lo largo de una racta, que cortará el eje de las ordenadas (profundidades) en la elevación correspondiente a la del nivel estático del manto freático.

En el caso que la prueba se haga arriba del nivel estático, la recta cortará al eje de las ordenadas, a la elevación media de la cámara filtrante, dicha prueba siempre será bajada.

Condiciones generales que deben que deben satisfacer para que la prueba se considere aceptable:

• La relación 1/d debe ser igual o mayor a 5.
• El valor l es conveniente también limitarlo a 10 máximo, pero procurando que los valores usuales estén comprendido entre 1.0 y 5.0 metros.

Debe considerarse como no satisfactoria la prueba hecha a través del fondo del tubo solamente debido a la posibilidad de que el material suelto remonte la tubería, falseando los resultados, y a que el valor de k sería en sentido vertical, principalmente.

CAMARAS FILTRANTES

La cámara filtrante puede construirse por medio de un tramo de tubo ranurado, a partir del fondo de la perforación, el área de ranuración debiendo ser superior al 15 % del área filtrante.

Este caso es muy importante que se compruebe por medio de una sonda, que em la cámara filtrante no ha remontado material fino, limo o arena, que reduzca las dimensiones de la misma, pues entonces los datos finales serían falsos.

La cámara filtrante también podría formarse con grava gruesa no graduada rellenando el ramo inferior de tubería de ademe, la que sería izada posteriormente una longitud determinada. El relleno de grava deberá quedar a una cota superior a la del fondo del ademe, y estar constituido por granos comprendidos entre 1.5 y 2.5 cm.

En este caso, si se comprueba que la tubería de ademe ha quedado floja dentro de la perforación, y existe la posibilidad de flujo a través del espacio comprendido entre la superficie exterior del tubo y las paredes de perforación, y si además, el terreno estás saturado, deberá hacerse una prueba a base de bombeo. O de flujo variable ascendente.

En fin, la cámara filtrante puede quedar construida por un tramo de perforación, sin ademe, en caso de que no exista posibilidad de derrumbes y descompresiones del terreno que puedan falsear los valores correspondientes al terreno virgen.

Siempre que sea posible, debe preferirse la prueba a base de bombeo a flujo variable, ascendente, con objeto de evitar la posibilidad de formar obturaciones al inyectar agua a presión, si esta última es muy grande.

Es conveniente que los valores de z1, z2, z´1 y z´2 se obtengan por medio de una sonda eléctrica introducida a través de un tubo de menor diámetro que el ademe, colocado ex profeso para el caso.