Trabajo 9 - Pruebas de Permeabilidad en Rocas

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ANTECEDENTES

Debido a la dificultad para obtener valores de la permeabilidad en terrenos someros por los procedimientos antes descritos, y éstos sean necesarios para la construcción de una obra, el consultivo técnico formuló las consideraciones sobre la ejecución de este tipo de pruebas; aun cuando estos valores sean relativos y aproximados como consecuencia de las condiciones de los terrenos y de las mismas pruebas. Los valores que se obtienen con este método son suponiendo que al hacer la prueba se efectúa un flujo laminar que ha logrado establecerse previamente.

CONSIDERACIONES GENERALES

Si observamos la figura anexa a la hoja de registro para observación en terreno someros, de una prueba de permeabilidad con flujo variable de descenso, en la que se considera que la perforación se ha llevado hasta una profundidad de (h₁+h₁) de cuando menos cinco veces el diámetro D de la perforación. Se procede a llenar el pozo hasta la boca de manera que, suministrando agua se mantenga el espejo de ésta a la profundidad h₁ durante un tiempo de 5 minutos como mínimo. Al suspender el suministro de agua en el tiempo indicado, el nivel principia a descender dentro del pozo en el tiempo T₁ registrada en el cronómetro. Al haber transcurrido un tiempo D T, se toma con la sonda la nueva profundidad del espejo de agua h₂ o sea, una cantidad D h. De la misma manera se hacen cinco observaciones con las cuales se calcula D h y D T respectivamente.

Es muy importante comprobar que durante la perforación o al efectuar la prueba, no se haya azolvado el pozo, en el caso de que esto se presente, se deberá engravar la perforación o usar una tubería ranurada como se indica en las instrucciones para efectuar la prueba Lefranc. En el anexo también se indica la gráfica que hay que hacer para comprobar que la prueba fue hecha correctamente y en condiciones satisfactorias; con la escala más conveniente sobre el eje horizontal, se marcan los puntos correspondientes a D h / D T en m/seg y en el eje vertical h en metros; con lo que se obtienen tantos puntos como observaciones se hayan efectuado, si la prueba es correcta, deberán éstos, quedar alineados aproximadamente a lo largo de una recta que pase por el origen de los ejes.

Es necesario que se limite el valor de D h a una fracción de h₁, pudiendo decirse que es conveniente limitarlo a un 20% de H; o sea D h £ 0.2 H.

En este caso la permeabilidad se cuantifica con la fórmula:

Siendo 

en donde H = (H₁ + H₂)/2
 

D = diámetro de la perforación en m.
A = área de la perforación en m²
h. = h₁ – h₂ en m.
D T = T₂ – T₁ = tiempo transcurrido dentro del descenso entre las dos lecturas h₁ y h₂

en segundos.

Se anexa la hoja de cálculo de la prueba del ejemplo del registro de campo.
 

ANTECEDENTES

En ciertas ocasiones en las formaciones granulares o aluviones, no es posible llevar a efecto una prueba de permeabilidad tipo Lefranc en un tramo de la perforación debido a las condiciones de éstos, o a que se necesite obtener el valor de la permeabilidad en sentido vertical, sobre todo cuando se presenta cierta estratificación o heterogeneidad de granulometría en este sentido. Este tipo de pruebas se pueden hacer únicamente a través del fondo de la perforación, la cual se encuentra ademada hasta este límite.

CONSIDERACIONES GENERALES

Las consideraciones que se hicieron para las pruebas de tipo Lefranc mencionadas con anterioridad, en las cuales se consideró la permeabilidad en sentido horizontal son válidas para este tipo de pruebas, como lo indica el consultivo en "El complemento a las instrucciones generales para la ejecución de pruebas de permeabilidad de tipo Lefranc".

Suponiendo que el flujo del agua es a través del fondo de la perforación solamente y que dicho flujo puede ser constante o variable, los valores que se obtienen al cuantificar la permeabilidad con este procedimiento, deberán tomarse en cuenta todas las reservas y deben considerarse aproximados.

Para el flujo constante:

Siendo K = coeficiente de permeabilidad en m/seg

C = un coeficiente de forma con unidades m^-1
Q = gasto en m³/seg
H = carga hidrostática sobre el fondo de la perforación

En el caso de flujo variable:

En donde K = coeficiente de permeabilidad en m/seg

C = un coeficiente de forma con unidades m^-1
H₁ = con carga hidrostática en el instante T₁ sobre el fondo de la perforación
H₂ = con carga hidrostática en el instante T₂ sobre el fondo de la perforación
A = área efectiva de la sección transversal de la tubería o ademe

El coeficiente C en ambos casos es:

D = con diámetro interior del tubo de ademe en m.

Se anexa una gráfica para la obtención de C en función de los diámetros en varias tuberías.

En la hija de registro para la obtención de una prueba de permeabilidad de flujo variable vertical de ascenso que se anexa, se deberán registrar las profundidades Z_o o Z’_o (si hay manto freático), las lecturas de la sonda a los diferentes niveles del espejo de agua dentro de la perforación de las diferentes observaciones y los respectivos tiempos de cada una de ellas.

Es importante comprobar que el material suelto de la perforación, no ha remontado dentro de la tubería de ademe, ya que en este caso los valores de K serán erróneos, también es conveniente que el diámetro de la tubería sea la mayor posible.

En la misma hoja de registros de campo se hace la comprobación de que la prueba fue correcta y que se hizo en condiciones satisfactorias, graficando los puntos de observación, los cuales deberán quedar alineados con respecto al origen de los ejes (en el eje horizontal se marcan D H/D T y en el eje vertical D h o Z en m) .