Agotamiento

Clase 15.2

Pág. 1 de 10

15.2. EJEMPLO DE AGOTAMIENTO DEL NIVEL FREÁTICO EN EDIFICACIONES

15.2.1.

Diseño de sistemas de agotamiento por pozos del nivel freático en excavaciones

Toda la metodología empleada en estas técnicas se basa en la teoría general del flujo radial en acuíferos y en el principio de superposición e interferencia entre captaciones. Las variaciones que en cada casose aplicarán se basan principalmente en: A) El carácter libre o confinado del acuífero. B) La existencia o no de una fuente lineal de recarga lateral del acuífero a una distancia efectiva.

15.2.2.

Conceptos teóricos que justifican el agotamiento

Este párrafo amplia los conocimientos, ver el Tema 2 y el Tema 5. En el caso de un acuífero confinado, con un solo pozo vertical totalmentepenetrante bombeando un caudal Q constante, se producirá un descenso del agua en el propio pozo y progresivamente en el nivel piezométrico del acuífero con una forma cónica. El flujo en cualquier punto del acuífero confinado hacia el pozo será horizontal hasta que el nivel piezométrico no descienda bajo la cota superior del acuífero. En esta situación, a mayor distancia del pozo, el descenso disminuyehasta ser inapreciable. Esta distancia horizontal es el radio de influencia del acuífero (R) y por tanto, dentro de la envolvente generada por este radio, se considera que el flujo proviene de una fuente circular localizada. Si ello es cierto, las ecuaciones que controlan el caudal de extracción y el nivel del agua en un punto determinado de 1 pozo en régimen permanente, bombeando a caudalconstante son:

Clase 15.2

Pág. 2 de 10

Q =

2 * π * k * b * (h 1 − h 0 ) Q y h = h1 − * ln R ln ( r ) 2*π*k *b

()
r1 R

ya definidas en el Tema 5. Pero normalmente, en un sistema de agotamiento se emplea no sólo un pozo sino un grupo de captaciones, dispuestos en una geometría determinada, muchas veces no sólo condicionada por criterios hidrológicos, sino también constructivos. Elcriterio general de diseño de este tipo de dispositivos se basa en asegurar un nivel piezométrico mínimo en la zona más alejada del campo de bombeo, con lo que se pretende asegurar un nivel inferior en el resto de los puntos del lugar a excavar, de modo similar a lo que se presenta en la figura 15.2.1.

n n R  R  2  QQ  2 h22 = h00 2 – (Q/phi*k)*ΣnI Ln (R/ri) = h2  ∑ ln =1 h = ho− −  ⋅k  ⋅ ∑ ln   π   πk  i =1 riri  i=1

Q ho

Q

f.s hs n.d n.d

Figura 15.2.1. Corte transversal de una excavación con agotamiento perimetral del nivel freático. Donde: F.s: factor de seguridad. n.d: nivel dinámico en el pozo/s. Q: caudal/es, ho: nivel inicial. hs: nivel en el punto más desfavorable del solar.

La disposición ideal de los pozos debe tender a ser igualmenterepartida en el perímetro exterior de la excavación. Del mismo modo, en el caso de un terreno con igual permeabilidad en toda su extensión, para pozos de iguales

Clase 15.2

Pág. 3 de 10

características y bombas de igual rendimiento y posición interna de la bomba, se cumple que los caudales de extracción son muy similares, con iguales radios de influencia. Con estas premisas las ecuaciones quecontrolan el nivel del agua en cualquier punto de la excavación son:
 Q n R h1 = h 0 −   ∑ ln     2πkb i =1  ri 

Caso de un acuífero libre: En este caso, se debe considerar que, cualquier intento por hacer una excavación bajo el nivel freático en este tipo de acuífero traerá, en mayor o menor magnitud, filtraciones de agua hacia la zona de excavación, los cuales no sólo dañaránlas condiciones de trabajo en la excavación sino que también la filtración asociada comprometerá la estabilidad de los taludes. En el caso de un acuífero libre se debe de tener en cuenta que el valor de la conductividad hidráulica del mismo está controlada por la posición del nivel freático de forma diferente que en el caso de un acuífero cautivo, por lo que la ecuación que gobierna en este caso...