Pruebas en Barrenaciones.

Se denomina barrenación a una perforación de diámetro pequeño y de profundidad variable en el suelo. Para esto se emplean piezas giratorias, de percusión o de uso manual llamados barrenadores que perforan el suelo.
El U.S. Bureau of Reclamation (1974), ha ideado métodos con objeto de obtener la conductividad hidráulica en campo con el uso de una barrenación. Se cree generalmente que estos métodos dan los resultados más precisos, siempre y cuando predomine la experiencia del operador y su personal.

 
Figura 4.33. Ensayo del extremo inferior abierto (Das, 1999).
(a) Nivel freático interceptado. (b) Nivel freático no interceptado.

Estas pruebas implican realizar una perforación utilizando un barreno, luego instalar un tubo con un sistema a fin de ingresar un flujo constante de agua a presión en el agujero y luego medir la altura de presión para determinar la conductividad hidráulica mediante una ecuación empírica. Es importante conocer la profundidad del nivel freático y del acuífero que está en estudio.
Para el caso de acuíferos confinados como se muestra en la Figura 4.33, se emplea un método denominado:
Este método consiste en realizar una perforación para ubicar el acuífero, esta no ha de ser muy profunda, debe perforarse hasta ingresar en el acuífero una distancia de diez veces el radio de la perforación. Una vez terminada la perforación, se inserta un tubo con un sistema de tal manera que el extremo inferior quede abierto, mientras que el extremo superior esta cerrado mediante un sello, donde se instala un tubo que está conectado a una bomba (M) y un manómetro. Una vez instalado el tubo, se procede a llenar de agua el agujero a una tasa constante de flujo, el agua progresivamente se irá escurriendo por la parte inferior del tubo, mientras que en la parte superior se debe suministrarse suficiente agua hasta conseguir que el nivel de agua permanezca constante, cuando se logra estabilizar este nivel de agua se determina la altura de presión
con la lectura del manómetro. La altura total de carga del sistema será:
h = hz + hp
Para determinar la altura potencial (hz) es importante conocer la ubicación del nivel freático, es decir verificar si la perforación intercepto o no al nivel freático. La Figura 4.33 muestra el valor de esta altura según a la posición del nivel freático. La conductividad hidráulica es:

                                 [4.34]
 
Donde:
k = Conductividad hidráulica.
q = Tasa constante de abastecimiento de agua al agujero.
r  = Radio interno del tubo.
h = Altura total de carga del sistema.

Para el caso de un acuífero no confinado como se muestra en la Figura 4.34, se emplea un método denominado: ensayo de la empaquetadura. En este método, se introduce parcialmente el tubo al agujero perforado, dejando una distancia L entre el extremo inferior del tubo y el fondo. El extremo inferior del tubo está sellado herméticamente con una empaquetadura donde está instalada una tubería que está conectada a una bomba y un manómetro. El ensayo consiste en introducir agua a presión al suelo, controlada por una válvula de tal manera que se suministre suficiente cantidad de agua para mantener una presión constante. Una vez que se logra estabilizar la presión del agua, se determina la altura de presión (hp) de la lectura del manómetro. La altura total de carga del sistema será:

h = hz + hp

La Figura 4.34 muestra el valor de esta altura potencial (hz) según a la posición del nivel freático en la perforación. La conductividad hidráulica está en función a la distancia L, esta será:

 
Donde:
k = Conductividad hidráulica.
q = Tasa constante de abastecimiento de agua al agujero.
L = Distancia entre el extremo inferior el fondo de la perforación.
r  = Radio de la perforación.
h = Altura total de carga del sistema.


Figura 4.34. Ensayo de la empaquetadura (Das, 1999).
(a) Nivel freático interceptado. (b) Nivel freático no interceptado.

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