Trabajo 9 - Pruebas de Permeabilidad en Rocas

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Equipo, procedimiento, realizacion e interpretacion 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.

1. La perforación no es regular y el empaque no ajusta.
2. 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

1. 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.
2. 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.
3. 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,




P = Pm – (Hm / 10) - Pc

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.
 
 

4. 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 

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.