7/17/2019 Prueba de Bombeo

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Prueba de bombeo Una prueba de bombeo se realiza para evaluar un acuífero, estimulandolo por medio

de bombeo, y observando su respuesta (descenso de nivel) en  pozo(s) de observación.

Una prueba de bombeo es una herramienta común utilizáda en hidrogeología  paracaracterizar un sistema de acuíferos.

Las pruebas de bombeo, típicamente se interpretan usando un modelo analítico de flujo

en un acuífero (siendo el más fundamental la solución de Theis). Así, se hacen calzar

los datos observados en el mundo real, asumiendo que los parámetros del modelo ideal

son aplicables al acuífero del mundo real. En casos más complejos, un modelo numérico

 podría ser usado para analizar los resultados de una prueba de bombeo, pero el añadir

mayor complejidad no asegura mejores resultados (ver  Principio de parsimonia).

Índice

 

1 Características Generales 

  2 Métodos de Análisis 

o 

2.1 Solución transiente de Theis 

o 

2.2 Solución de Cooper-Jacob 

o 

2.3 Otros métodos de solución 

  3 Fuentes de error  

 

4 Referencias   5 Lectura adicional 

  6 Véase también 

Características Generales

La forma más común de realizar una prueba de bombeo, es bombeando agua desde un

 pozo, a una tasa constante, por lo menos durante un día, mientras se miden

cuidadosamente los niveles de agua en los pozos de observación. Cuando el agua es

 bombeada desde el pozo de bombeo, la presión en el acuífero disminuye, provocando el

descenso del nivel de agua en los pozos de observación. El descenso disminuyeradialmente desde el pozo de bombeo, y aumenta a medida que el bombeo continúa.

Las características del acuífero evaluadas más comúnmente son:

 

Conductividad hidráulica 

  Almacenamiento Específico 

 

Transmisividad 

Métodos de Análisis

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Se debe elegir un modelo o solución adecuado a la ecuación de flujo subterráneo, para

calzar los datos observados. Hay varios modelos para elegir, dependiendo de los

factores que se consideren relevantes. Entre estos se incluyen:

  Acuitardo filtrante (del inglés leaky),

 

Flujo no confinado (retraso en el rendimiento),  Penetración parcial de los pozos de bombeo u observación,

  Radio del pozo finito - que puede conducir a almacenamiento en el pozo,

 

Porosidad dual (de uso típico en rocas fracturadas),

  Acuífero anisotrópico, 

 

Acuífero heterogéneo, 

  Acuífero finito (se observan efectos de barreras físicas en la prueba), y

 

Combinaciones de las situaciones anteriores.

Casi todas las soluciones de pruebas de bombeo están basadas en la solución de Theis,

que está construida con las asunciones más simples. Otros métodos relajan alguna o

varias asunciones consideradas en la solución de Theis, y por lo tanto son más flexibles, pero presentan resultados más complejos.

Solución transiente de Theis

La solución de Theis fue adoptada por  Charles Vernon Theis (que trabajaba para el

Servicio Geológico de los Estados Unidos en 1935,1 desde la literatura de transferencia

de calor  (con la ayuda matemática de C.I.Lubin), para un flujo radial 2-D hacia un

 punto, en un acuífero simple, homogéneo e infinito. La solución es:

Donde s es el descenso (cambio en la presión hidráulica en un punto desde el comienzo

de la prueba), u es un parámetro adimensional, Q es la tasa de bombeo del pozo

(volumen por unidad de tiempo, or m³/s), T  y S  son la transmisividad y el

almacenamiento del acuífero alrededor del pozo (m²/s y adimensional respectivamente),r  es la distancia al pozo de bombeo, donde se observa el descenso (en metros), t  es el

tiempo que ha transcurrido desde que comenzó el bombeo (minutos o segundos) y W(u) 

es la "Función de pozo" (llamada también la integral exponencial, E1, en literatura no

relacionada a la hidrogeología).

Típicamente esta ecuación se utiliza para encontrar los T  y S  promedio, cerca del pozo

de bombeo, a partir de los datos de descenso recolectados durante la prueba de bombeo.

Esta es una forma simple de modelamiento inverso, ya que el resultado ( s) es medido en

el pozo, r , t , y Q son observados, y los valores de T  y S  que mejor reproduzcan los datos

observados son puestos en la ecuación hasta que el mejor ajuste entre los datos

observados y la solución analítica sea encontrado. Sí ninguna de las restricciones

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adicionales que la solución de Theis requiere (además de las que requiere la ecuación de

flujo subterráneo) son infringidas, la solución debiera ser muy buena.

Las asunciones que requiere la solución de Theis son las siguientes:

 

Acuífero homogéneo, isotrópico y confinado,  Pozo completamente penetrante (abierto al espesor (b) completo del acuífero),

  El pozo tiene un radio "cero" (se aproxima a una línea vertical) - de esta forma

no ocurre almacenamiento de agua en el pozo y el bombeo es 100% eficiente,

  El pozo tiene una tasa de bombeo constante Q,

  El acuífero es infinito radialmente,

  Los límites superior e inferior del acuífero son impermeables (no filtrante),

 planos y horizontales,

  El flujo de agua es horizontal,

   No hay otros pozos o cambios de largo plazo en los niveles de agua regionales

(es decir, todos los cambios de la superficie potenciométrica se deben al bombeo

del pozo)

A pesar de que estas asunciones son raramente cumplidas a cabalidad, dependiendo del

grado de similitud a las condiciones ideales, la solución puede seguir siendo util.

Solución de Cooper-Jacob

La solución de Cooper-Jacob corresponde a una generalización gráfica de la solución de

Theis.

2

 Es de gran utilidad cuando se analizan los datos del bombeo directamente en elcampo, ya que es una solución muy simple, pero que entrega resultados muy similares a

los de la solución de Theis.

Otros métodos de solución

Otras soluciones incluyen:

  Hantush-Jacob

 

 Neuman (para acuíferos libres) 

Boulton (para acuíferos anisotrópicos)

Fuentes de error

Es de vital importancia en el análisis de pruebas de bombeo que se tomen correctamente

los datos. No sólo los niveles de agua y el momento en el que se miden, también la tasa

de bombeo debe ser revisada (y de ser necesario ajustada) y anotada. Un cambio no

registrado en la tasa de bombeo (tan pequeño como un 2%) podría llevar a una

interpretación erronea de los datos.

Referencias

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1. 

  Theis, Charles V. (1935). «The relation between the lowering of the piezometric

surface and the rate and duration of discharge of a well using ground-water storage».

Transactions, American Geophysical Union 16: 519 – 524.

2.    Cooper, H.H.; Jacob, C.E. (1946). «A generalized graphical method for

evaluating formation constants and summarizing well field history».

Transactions, American Geophysical Union 27: 526 – 534.

Lectura adicional

El Servicio Geológico de los Estados Unidos tiene varias referencias de libre acceso

respecto a la interpretación de pruebas de bombeo:

 

Ferris, J.G.; Knowles, D.B., Brown, R.H., and Stallman, R.W. (1962). Theory of Aquifer Tests (PDF). Water Supply Paper 1536-E. U.S. Geological Survey. (en

inglés)

  Stallman, R.W. (1971). «Chapter B1» (PDF). Aquifer-Test Design, Observation,

and Data Analysis. Book 3, Applications of Hydraulics. U.S. Geological

Survey.(en inglés)

 

Reed, J.E. (1980). «Chapter B3» (PDF). Type Curves for Selected Problems of

 Flow to Wells in Confined Aquifers. Book 3, Applications of Hydraulics. U.S.

Geological Survey.(en inglés)

  Franke, 0.L.; Reilly, T.E. and Bennett, G.D. (1987). «Chapter B5» (PDF).

 Definition of Boundary and Initial Conditions in the Analysis of Saturated

Ground-Water Flow Systems — 

 An Introduction. Book 3, Applications ofHydraulics. U.S. Geological Survey. (en inglés)