Prueba de pozo

En hidrología , una prueba de pozo se realiza para evaluar la cantidad de agua que se puede extraer de un pozo determinado . Más específicamente, una prueba de pozo permite predecir la velocidad máxima de bombeo y la altura que descenderá el nivel del agua para una velocidad y duración de bombeo dadas.

Las pruebas de pozos difieren de las pruebas de acuíferos en que, en las primeras, lo que preocupa principalmente es el comportamiento del pozo, mientras que en las segundas se cuantifican las características del acuífero (la formación o unidad geológica que suministra agua al pozo).

Cuando se bombea agua de un pozo, el nivel del agua desciende. Este descenso se denomina descenso del nivel freático . La cantidad de agua que se puede bombear está limitada por este descenso. Generalmente, el descenso del nivel freático también aumenta con el tiempo que dura el bombeo.

Los componentes del descenso observado en un pozo de bombeo fueron descritos por primera vez por Jacob (1947), y la prueba fue refinada independientemente por Hantush (1964) y Bierschenk (1963) como compuesta por dos componentes relacionados,

${\displaystyle s=BQ+CQ^{2}}$,

donde s es el descenso del nivel freático (unidades de longitud, por ejemplo, m),${\displaystyle Q}$es la tasa de bombeo (unidades de caudal volumétrico, por ejemplo, m³/día),${\displaystyle B}$es el coeficiente de pérdida del acuífero (que aumenta con el tiempo , como predice la solución de Theis ) y${\displaystyle C}$es el coeficiente de pérdida del pozo (que es constante para un caudal determinado).

El primer término de la ecuación (${\displaystyle BQ}$) describe el componente lineal del descenso del nivel freático; es decir, la parte en la que duplicar el caudal de bombeo duplica el descenso del nivel freático.

El segundo término (${\displaystyle CQ^{2}}$) describe lo que a menudo se denomina "pérdidas del pozo"; el componente no lineal del descenso del nivel freático. Para cuantificar esto, es necesario bombear el pozo a diferentes caudales (comúnmente llamados pasos ). Rorabaugh (1953) complementó este análisis haciendo que el exponente sea una potencia arbitraria (generalmente entre 1,5 y 3,5).

Para analizar esta ecuación, ambos lados se dividen por el caudal (${\displaystyle Q}$), partida${\displaystyle s/Q}$en el lado izquierdo, que comúnmente se conoce como reducción específica . El lado derecho de la ecuación se convierte en una línea recta. Trazando la reducción específica después de una cantidad de tiempo determinada (${\displaystyle \Delta t}$) dado que el inicio de cada paso de la prueba (ya que el descenso continuará aumentando con el tiempo) versus la tasa de bombeo debería producir una línea recta.

${\displaystyle {\frac {s}{Q}}=B+CQ}$

Ajustando una línea recta a través de los datos observados, la pendiente de la línea de mejor ajuste será${\displaystyle C}$(pérdidas de pozo) y la intersección de esta línea con${\displaystyle Q=0}$será${\displaystyle B}$(pérdidas de acuíferos). Este proceso consiste en ajustar un modelo idealizado a datos reales y determinar qué parámetros del modelo se ajustan mejor a la realidad. Se parte entonces de la premisa de que estos parámetros ajustados representan mejor la realidad (siempre que se cumplan las premisas del modelo).

La relación anterior se refiere a pozos que penetran completamente en acuíferos confinados (las mismas suposiciones utilizadas en la solución de Theis para determinar las características del acuífero en una prueba de acuífero ).

A menudo, la eficiencia de un pozo se determina mediante este tipo de prueba, que es un porcentaje que indica la fracción del descenso total del nivel freático observado en un pozo de bombeo que se debe a las pérdidas del acuífero (en contraposición a las pérdidas debidas al flujo a través del filtro del pozo y dentro del pozo perforado). Un pozo perfectamente eficiente, con un filtro perfecto y donde el agua fluye dentro del pozo sin fricción, tendría una eficiencia del 100 %. Desafortunadamente, es difícil comparar la eficiencia de los pozos entre sí, ya que también depende de las características del acuífero (la misma cantidad de pérdidas en el pozo, en comparación con un acuífero más transmisivo, daría como resultado una eficiencia menor).

La capacidad específica es la cantidad de agua que un pozo puede producir por unidad de descenso del nivel freático. Normalmente se obtiene mediante una prueba de descenso escalonado del nivel freático. La capacidad específica se expresa como:

${\displaystyle S_{c}={\frac {Q}{h_{0}-h}}}$

dónde

${\displaystyle S_{c}}$es la capacidad específica ([L ² T ⁻¹ ]; m²/día o USgal/día/pie)

${\displaystyle Q}$es la tasa de bombeo ([L ³ T ⁻¹ ]; m³/día o USgal/día), y

${\displaystyle h_{0}-h}$es el descenso del nivel freático ([L]; m o ft)

La capacidad específica de un pozo también depende del caudal de bombeo al que se determina. Debido a las pérdidas no lineales del pozo, la capacidad específica disminuye con caudales de bombeo más altos. Esta complejidad hace que el valor absoluto de la capacidad específica sea poco útil, aunque sí sirve para comparar la eficiencia del mismo pozo a lo largo del tiempo (por ejemplo, para determinar si requiere rehabilitación).

• Bierschenk, William H., 1963. Determinación de la eficiencia de pozos mediante múltiples pruebas de descenso escalonado. Asociación Internacional de Hidrología Científica , 64:493-507.
• Hantush, Mahdi S., 1964. Avances en hidrociencia , capítulo Hidráulica de pozos , pp. 281–442. Academic Press.
• Jacob, CE, 1947. Prueba de descenso del nivel freático para determinar el radio efectivo de un pozo artesiano. Transactions, American Society of Civil Engineers , 112(2312):1047-1070.
• Rorabaugh, MI, 1953. Análisis gráfico y teórico de la prueba de descenso escalonado de pozos artesianos. Transactions, American Society of Civil Engineers , 79(separate 362):1-23.

En las referencias generales sobre pruebas de acuíferos e hidrogeología se pueden encontrar referencias adicionales sobre otros métodos de análisis de pruebas de bombeo distintos del descrito anteriormente (conocido normalmente como el método de Hantush-Bierschenk) .

• Hidrogeología
• Acuífero y aguas subterráneas