Tipos de Captaciones Pozos de gran diámetros (Norias)

Sondajes (Pozos de poco diámetro)

Galerías

Drenes

Zanjas

Norias Tipo de captación más

antiguo.

Se excava con máquinas o a mano.

Generalmente el agua entre por el fondo del pozo y por las paredes.

Explotación de acuíferos superficiales.

Pozos Los más utilizados en la

actualidad.

Técnicas de perforación

Percusión

Rotación

Rotopercusión

Habilitación

Tuberías (ciegas/ranuradas)

Cribas

Desarrollo

Galerías Excavaciones similares a

las de minería “Túneles”

Con una ligera pendiente, el agua sale al exterior por gravedad, sin bombeo

Drenes Similares a las galerías.

Tubos de pequeño diámetro, perforados con máquinas.

Zanjas Utilizados en acuífero

superficiales para drenar los primeros metros.

Se excavan una o varias zanjas, que, siguiendo la pendiente topográfica, vierten a un pozo colector desde el que se bombea

Explotación y/o drenaje de obras

Pérdidas de Carga El paso del agua a través del suelo

ocurre entre los poros interconectados. En consecuencia el flujo de agua se recorre un camino serpenteado y con gran cantidad de obstáculos, que producirán pérdidas de carga hidráulica.

Granulometría

Los suelos granulares presentan tamaños de poros que ofrecen facilidad para el flujo de agua y pérdidas de carga moderadas.

Los suelos finos, especialmente las arcillas que presentan tamaños de poros muy pequeños, del orden de las micras, que ofrecen dificultades para el flujo de agua y grandes pérdidas de carga.

Cualquier obstáculo que se oponga al paso del agua (partículas de suelo), entre dos puntos, produce una pérdida de carga ∆h.

Para que exista flujo de agua en el suelo es necesaria una diferencia de carga hidráulica, de manera que el agua circula desde puntos de mayor carga hidráulica hacia puntos de menor carga hidráulica. El trabajo invertido para vencer la resistencia del obstáculo queda representado por:

∆ℎ = ℎ𝐴 − ℎ𝐵

Permeabilidad del Suelo La facilidad de paso del agua a través de los poros

interconectados del suelo se mide mediante el parámetro denominado coeficiente de permeabilidad k.

La permeabilidad del suelo depende de factores como:

La granulometría del suelo

La densidad del suelo

La forma y orientación de las partículas del suelo

El coeficiente de permeabilidad (k) fue planteado por Darcy en 1856 y se mide en unidades de velocidad m/s; m/día; cm/s.

El agua circula en el terreno desde un punto A de mayor altura piezométrica a un punto B de menor altura piezométrica (ℎ𝐴 > ℎ𝐵), produciéndose un pérdida de carga ∆h. Esta pérdida de carga se produce en una longitud L, que representa la distancia que separa los puntos seleccionados a lo largo de una línea de corriente.

El gradiente hidráulico se puede definir como la pérdida de carga (altura piezométrica) por unidad de longitud:

𝑖 =∆ℎ

𝐿

i = gradiente hidráulico

∆h = pérdida de carga

L = longitud de suelo recorrida por el agua

Permeabilidad del Suelo

Ley de Darcy Q=Caudal

∆ℎ= Diferencia de potencial (pérdida de carga) entre A y B

∆𝑙= Distancia entre A y B

Gradiente hidráulico

𝑖 =∆ℎ

∆𝑙

Ley de Darcy El caudal (Q) que es capaz de

atravesar un medio permeable, es proporcional la conductividad hidráulica (K), a la sección del medio permeable (A) y al gradiente hidráulico de entrada y salida en el medio (i)

𝑄 = 𝐾𝐴𝑖 Caudal = Sección x Velocidad

𝐿3𝑇 = 𝐿2 𝑥 𝐿 𝑇

Las unidades de la conductividad hidráulica son las de una velocidad

Curva Granulométrica

Curvas de Breddin

Suponiendo una curva granulométrica sobre este gráfico se puede obtener una conductividad hidráulica del material

Ecuación General de Flujo Entradas – Salidas = Cambio en Almacenamiento

𝐾𝑥𝜕2ℎ

𝜕𝑥2+𝐾𝑦

𝜕2ℎ

𝜕𝑦2+𝐾𝑧

𝜕2ℎ

𝜕𝑧2=S

𝜕ℎ

𝜕𝑡

Métodos de Resolución

Numéricos

Gráficos

Analíticos

Soluciones Numéricas Modelos Digitales

Discretización espacial

“Maqueta” geométrica del acuífero

Condiciones de Borde

Parámetros hidrogeológicos

Simulaciones

Régimen Permanente

Régimen Transitorio

Calibración

Validación

Soluciones Gráficas Mapas de Isopiezas

Generar un Perfil Hidrogeológico a partir del mapa de isopiezas

¿Dónde esperaría un cambio litológico?

Soluciones Gráficas Redes de Flujo

Construcción de Redes de Flujo 1. Dibujar la

Geometrías del problema a escala

Construcción de Redes de Flujo 2. Dibujar las líneas de

flujo y equipotenciales conocidas del contorno:

Línea CD es equipotencial (ℎ𝐶𝐷 = ℎ𝐴)

Línea CD es equipotencial (ℎ𝐹𝐺 = ℎ𝐵)

Línea HI es una frontera impermeable línea de corriente

Línea HI es una frontera impermeable línea de corriente

Construcción de Redes de Flujo 3. Trazar varias

líneas de corriente, perpendiculares a las líneas equipotenciales conocidas

Construcción de Redes de Flujo 4. Dibujar líneas

equipotenciales necesarias para conseguir cuadrados curvilíneos, logrando que las 2 familias de curvas sean perpendiculares entre sí.

La pérdida de carga total se distribuye de manera uniforme entre equipotenciales

Un canal de flujo es el comprendido entre dos líneas de corriente

Todos los canales de flujo transportan el mismo caudal

Redes de Flujo 𝑁𝑓 = Número de canales de flujo

𝑁𝑑 = Número de caídas sucesivas de potencial

∆h se distribuye en las caídas sucesivas de potencial

dh = Pérdida de carga entre equipotenciales

dh = ∆h/ Nd

En X, el caudal que fluye corresponde a 𝑞𝑋 = 𝐾

∆ℎ

𝑁𝑑

𝑎𝑋𝑏𝑋

Si consideramos la red cuadrada (𝑏𝑋=𝑎𝑋)

𝑞𝑋 = 𝐾∆ℎ

𝑁𝑑

Como todos los canales transportan el mismo flujo

𝑄 = 𝐾∆ℎ𝑁𝑓

𝑁𝑑

Ejemplo Si la conductividad hidráulica es 0.4m/d, el potencial en A es 8m y el

potencial en B es 2m

1. Calcular el caudal circulante por una sección de 1m de anchura de la siguiente presa

2. ¿Qué caudal total se filtraría si el muro de la presa tuviese una longitud total de 200m?

𝑄 = 𝐾∆ℎ𝑁𝑓

𝑁𝑑

∆ℎ=6

𝑁𝑓=4

𝑁𝑑=15

1. 𝑄 = 0,64

𝑚3

𝑑 (por metro de anchura)

2. 𝑄 = 200 ∙ 0,64 = 128𝑚3

𝑑