Este documento describe las condiciones de borde en acuíferos y su influencia en el flujo de aguas subterráneas. Explica que los acuíferos tienen límites impermeables y límites de recarga, y que la posición y naturaleza de estos límites afecta el movimiento de contaminantes y la recuperación del acuífero debido al bombeo. También describe cómo la teoría de pozos imaginarios puede usarse para analizar el efecto de los límites laterales dentro del cono de depresión.

1. Influencia de pozos en
aguas subterráneas

2. Respuesta de acuíferos a
la presencia de pozos
El desarrollo económico y la gestión eficiente del sistema
de agua subterráneas requieren el entendimiento de la
influencia de los pozos en el sistema de aguas
subterráneas.
La respuesta de los acuíferos depende de:
1. La velocidad de expansión del cono de depresión
causada por el bombeo, que depende de la
transmisividad y el coeficiente de almacenamiento.
2. La distancia que existe del pozo a las zonas de
descarga que pueden ser reducidas.
3. La distancia que existe del pozo a las zonas de
recarga que se pueden ver incrementadas.

3. Respuesta de acuíferos a
la presencia de pozos
Antes de la existencia de pozos, en condiciones
naturales, la descarga en aguas subterráneas es igual a
la recarga.

4. Respuesta de acuíferos a
la presencia de pozos
Las diferencias entre descarga y recarga
determinan un cambio en el almacenamiento (∆S).
Entonces, la salida (Q) del bombeo conlleva a una
reducción en el almacenamiento.

5. Respuesta de acuíferos a
la presencia de pozos
Con el tiempo el cono de depresión se va expandiendo, y
puede alcanzar un área de descarga, reduciendo el gradiente
hidráulico y la velocidad de descarga natural.

6. Respuesta de acuíferos a
la presencia de pozos
En cambio, si el cono de depresión se expande
hacia una zona de recarga, el gradiente hidráulico
aumentará.
Si en condiciones naturales existe más agua
disponible de la que el acuífero pueda almacenar, el
aumento en el gradiente hidráulico permitirá una
mayor recarga y por lo tanto el crecimiento del
cono de depresión será menor.

7. Respuesta de acuíferos a
la presencia de pozos
Si los pozos de bombeo se encuentran cercanos a cursos de
agua o su producción es lo suficientemente prolongada, la
descarga puede detenerse y por el contrario, el cuerpo de
agua superficial empezará a aportar al agua subterránea. Esta
consideración es importante cuando el curso de agua es
salobre o contiene algún tipo de contaminación.

8. Respuesta de acuíferos a
la presencia de pozos
Determinar el almacenamiento y evaluar el movimiento y
dirección de contaminantes en el agua subterránea requiere el
conocimiento de:
1. La posición y espesor de los acuíferos y capas confinantes.
2. La transmisividad y el coeficiente de almacenamiento de
los acuíferos.
3. Las características hidráulicas de las capas confinantes.
4. La ubicación y naturaleza de los bordes de los acuíferos.
5. La ubicación y cantidad de salidas de agua subterránea.
6. La ubicación, tipos y cantidad de contaminantes .

9. Pruebas en Acuíferos
www.gidahatari.com

10. Pruebas de acuíferos
Las pruebas en acuíferos
consisten en el análisis del
cambio en las cargas hidráulicas
con respecto al tiempo debido al
bombeo de pozos.
Estas pruebas consisten en
bombear un pozo a un flujo
constante en un periodo de varias
horas a varios días, y medir el
cambio en las cargas hidráulica
de pozos de observación
distribuidos a diferentes
distancias del pozo de bombeo.

11. Pruebas de acuíferos
Las pruebas en acuíferos
requieren:
1. La determinación de la carga
hidráulica antes del
bombeo(tendencia regional).
2. Bombeo constante controlado.
3. Mediciones precisas de la
carga hidráulica, a tiempos
conocidos y tanto en el
periodo de abatimiento como
en el periodo de recuperación.

12. Pruebas de acuíferos
Al principio, el descenso en la
carga hidráulica es rápido, pero
a medida que el bombeo
continua y el cono de depresión
se expande, la velocidad de
abatimiento es menor.
En condiciones ideales, durante
la etapa de recuperación
(cuando se ha detenido el
bombeo) la velocidad de
ascenso en la carga hidráulica
es la misma que en el proceso
anterior .

13. Pruebas de acuíferos
Además de las pruebas de bombeo a velocidad constante
mencionadas anteriormente, existen métodos analíticos y
modelos numéricos que incluyen pruebas con infiltración a través
de capas confinantes, para el caso de acuíferos confinados.
Estos métodos permiten el análisis tanto para pruebas en pozos
verticales y pozos horizontales o drenes.

14. Pruebas de acuíferos
Durante las pruebas de bombeo, los conos de depresión
experimentan cambios en la forma del cono y en la velocidad de
abatimiento. Conforme el cono de depresión migra hacia zonas
exteriores al pozo, su forma (y, por lo tanto, su gradiente
hidráulico a diferentes puntos del cono) cambia.
Al inicio del bombeo, nos referimos a un cono de depresión con
forma inestable.

15. Pruebas de acuíferos
Después de un tiempo de iniciado el bombeo, la forma del cono de
depresión empieza a tomar una forma estable, primero en el pozo
de bombeo y luego cada vez a mayores distancias.

16. Pruebas de acuíferos
Si el bombeo continúa el tiempo suficiente para incrementar la
recarga o para disminuir la descarga y equilibrar la velocidad de
bombeo, el cambio en la carga hidráulica se detiene y se puede
decir que el cono de depresión toma una forma estable.

17. Pruebas de acuíferos
Las pruebas que incluyen
varios pozos de observación
son las más efectivas, sin
embargo, se puede obtener
información valioso de los
pozos de producción si es
que no se cuenta con pozos
de observación disponibles.
Para analizar la información,
es importante entender la
naturaleza de la disminución
en la carga hidráulica en un
pozo de bombeo.

18. Pruebas de acuíferos
La disminución total de la carga
hidráulica (st) consta de 2
componentes:
La disminución de carga
hidráulica del acuífero (sa)
La disminución de la carga
hidráulica que ocurre mientras
el agua se mueve del acuífero
hacia el pozo (sw)

19. Pruebas de acuíferos
La disminución total de la carga
hidráulica (st) será igual a:
St = sa + sw
St = BQ + CQ2
Donde:
Sa = disminución de la carga
hidráulica en el radio específico del
pozo.
Sw = pérdida del pozo
Q = flujo de bombeo
B = factor relacionado a las
características hidráulicas
C = factor relacionado a las
características del pozo.

20. Pruebas de acuíferos
St = sa + sw
St = BQ + CQ2
Como C es constante, y la prueba se realiza a flujo constante, el
término CQ2 se considera constante.
Como resultado, la pérdida del pozo (sw) incrementa la pérdida
total de carga hidráulica, pero no afecta la velocidad de cambio de
la misma con el tiempo.

21. Interferencias entre Pozos
www.gidahatari.com

22. Interferencias entre Pozos
Cuando existen pozos cercanos, el bombeo de uno puede causar
una disminución del nivel potenciométrico de otros. Entonces, la
disminución de este nivel es igual a la suma del causado por el
pozo y la disminución causada por pozos cercanos.

23. Interferencias entre Pozos
Cuando dos pozos cercanos, bombean agua subterránea al mismo
tiempo existe una división en el nivel potenciométrico del acuífero.

24. Interferencias entre Pozos
En cualquier punto del acuífero afectado por un pozo de recarga y
uno de descarga, el cambio en el nivel potenciométrico es igual a
la diferencia entre el nivel producido por la recarga y la descarga.

25. Interferencias entre Pozos
El flujo de bombeo máximo es directamente proporcional a la
disminución del nivel potenciométrico disponible.
Para acuíferos confinados este nivel disponible es la distancia entre
el nivel de agua antes del bombeo y el techo del acuífero.
Para acuíferos no confinados el nivel disponible es considerado el
60% del espesor del acuífero saturado.

26. Interferencias entre Pozos
La disminución en el nivel potenciométrico (s) es función de:
Q,t
s=
T,S,r2
donde:
Q = flujo de bombeo
T = transmisividad
S = coeficiente de almacenamiento
r = distancia del pozo al punto
Para un grupo de pozos bombeados con el mismo flujo y en el
mismo periodo de tiempo, la interferencia entre pozos es
inversamente proporcional a la distancia de los mismos (r2), por
ello se evita la interferencia entre pozos construyéndolos a lo largo
de una línea en lugar de disponerlos dentro de un circulo en el
patrón de grillado.

27. Condiciones de Borde
www.gidahatari.com

28. Condiciones de borde
Una de las suposiciones de la ecuación de Theis ( y en muchos
de otras ecuaciones fundamentales del flujo de agua
subterránea) es que el acuífero que se está estudiando es de
extensión infinita.
No es obvia esta suposición ya que en ninguna zona del
mundo existe un acuífero de esas características.

29. Condiciones de borde
Sin embargo, algunos acuíferos son raramente extensos, y,
debido al bombeo no se afecta significativamente la recarga o
la descarga por varios años.
Más agua bombeada es proveniente de del almacenamiento
de agua subterránea; como consecuencia, los niveles de agua
disminuyen por muchos años.
Todos los acuíferos son limitados en ambos direcciones tanto
en la vertical como en la horizontal.

30. Condiciones de borde
Por ejemplo, los límites en la dirección vertical pueden incluir
al nivel freático, el plano de contacto entre cada acuífero y
cada capa de confinamiento, y el plano marcado del nivel más
bajo de la zona de aberturas interconectadas. En otras
palabras, la base del sistema de agua subterránea.

31. Condiciones de borde
• Hidráulicamente, los límites del acuífero son de dos
tipos: límites de recarga y limites impermeables.
• Un límite de recarga es un límite que se origina a lo
largo de las líneas de flujo.
• En otras palabras esto quiere decir, como un límite es,
bajo ciertas condiciones hidráulicas sirve como recarga
en un acuífero.
• Un ejemplo de los límites de recarga se incluyen zonas
de contacto entre un acuífero y un flujo peremne que
completamente ingresa al acuífero o al océano.

32. Condiciones de borde
Un límite impermeable se refiere a un límite en las líneas de
flujo que no se cruzan.
Esta condición existe en acuíferos denominados como
materiales “impermeables”.
Un ejemplo de esto, se el contacto entre un acuífero
constituido por arena y una capa adyacente lateralmente
compuesta de arcilla.

33. Condiciones de borde
La posición y naturaleza de los límites del acuífero son de
importancia critica en muchos problemas de agua
subterránea, incluyendo el movimiento y transporte de
contaminantes y la recuperación del acuífero debido a la
extracción de agua.
Depende de la dirección del gradiente hidráulica, un flujo, por
ejemplo, puede ser el contaminante o el destino del
contaminante

34. Condiciones de borde
Los límites laterales dentro del cono de depresión
tienen un efecto profundo en la reposición de un
acuífero debido a las extracciones por bombeo.
Para analizar, o predecir, el efecto de un límite
lateral, es necesario hacer que el acuífero deje de
ser visto como una superficie infinita.
Este paso es complicado porque hay que emplear
pozos imaginarios y la teoría de imágenes se
muestra en la imagen 1 y 2.

35. Condiciones de borde
Figura 1 Figura 2

36. Condiciones de borde
En tanto se puede observar la vista en planta y perfil,
algunas pozos imaginarios se usan para compensar,
hidráulicamente, para los efectos tanto de recarga y los
efectos producidos por limites impermeables.
Las características claves de un límite de recarga
producidas por la extracción de un acuífero que no
produce disminución en los niveles de agua a través del
límite.
Un flujo perene en contacto estrecho con un acuífero
representa un límite de recarga porque el bombeo del
acuífero induce una recarga al flujo de corriente.

37. Condiciones de borde
El efecto hidráulica de un límite de recarga puede ser
duplicado suponiendo que un pozo de recarga imaginario
existe en el dado del límite opuesto al pozo real de
descarga.
El agua es inyectada en el pozo imaginario a la misma
taza y al mismo tiempo de que es extraída del pozo real,
se presenta una vista en planta en la figura 1, las líneas
de flujo se originan en el límite, y las líneas
equipotenciales paralelas al límite de un punto cerrado
del pozo de bombeo (real).

38. Condiciones de borde
La característica clave de un límite impermeable es que al
agua no lo cruce.
Este límite, algunas veces definido como “limite de no flujo,”
se asemeja a la división del nivel freático o de la superficie
potenciométrica de un acuífero confinado.
El efecto de un límite impermeable pude duplicarse por la
suposición de que la descarga en el pozo imaginario está
presente en todo el lado del límite opuesto del pozo real de
descarga.

39. Condiciones de borde
La extracción de agua en el pozo imaginario a la misma tasa y
periodo de tiempo que en el pozo real. Las líneas de flujo
tienden a ser paralelas al límite impermeable, y las líneas
equipotenciales se intersecta en ángulo recto.
La teoría de un pozo imaginario es una herramienta esencial
en el diseño de campos de pozos cercanos a los limites un
acuífero. De esta manera, sobre la base de minimizar la
disminución de los niveles de agua, se aplican las siguientes
condiciones:
• Los pozos de bombeo deben localizarse paralelos y lo más
cercano posible a los límites de recarga.
• Los pozos de bombeo deben ser localizados
perpendicularmente y tan cerca como sea posible a los
límites impermeables.

40. Condiciones de borde
La figura (1) (2) ilustra el efecto de los límites
individuales y muestra como los efectos hidráulicos son
compensados por el uso de pozos imaginarios.
Se asume en estas imágenes que otros límites son tan
lejanos que tienen un efecto despreciable sobre las
áreas presentadas.
En muchos lugares, los pozos de bombeo se ven
afectados por dos o más límites.
Un ejemplo es un acuífero aluvial compuesto por arena y
un borde de grava en un lado de un corriente perene (un
límite de recarga) y por el otro lado está compuesto por
una capa de roca impermeable (un límite impermeable).

41. Condiciones de borde
A primera vista, estas condiciones de limites no se
pueden satisfacer con solo un pozo imaginario de
recarga y descarga.
Se necesitan más pozos imaginarios, como se muestra
en la imagen (3), para compensar el efecto que
producen los pozos imaginarios en los límites opuestos.
Debido a que cada nuevo pozo imaginario se ha añadido
a la matriz de efectos al límite opuesto, es necesario
adicionar más pozos hasta que las distancias en los
límites sean tan grandes que los efectos se vuelvan
insignificantes.

42. Condiciones de borde
Imagen 3

43. Ensayos afectados por
Limites Laterales
www.gidahatari.com

44. Ensayos afectados por limites laterales
Cuando un acuífero es conducido está localizado cerca de un
límite lateral de un acuífero, los datos del descenso de los
niveles de agua se obtienen de la curva tipo de Theis y de la
línea recta que se genera con el método de Jacob.
Los efectos hidráulicos de límites laterales se supone, por
conveniencia analítica, que es debido a la presencia de otros
pozos.
Por lo tanto, un límite de recarga tiene el mismo efecto sobre
las disminuciones del nivel de agua como una recarga
imaginara situada a través del límite a la misma distancia del
límite del pozo real.

45. Ensayos afectados por limites laterales
El pozo imaginario se supone que opera al mismo tiempo y a
la misma taza de bombeo que el pozo real, similarmente, en
un límite impermeable esto tiene el mismo efecto en el
descenso de los niveles fe agua como un pozo imaginario de
descarga.
Para analizar el efecto de los datos de un ensayo en acuíferos
por cualquier límite de recarga o un límite impermeable.
Los datos del rápido descenso en el nivel de agua en los pozos
de observación, cerca del pozo de bombeo no pueden ser
afectados por el límite.

46. Ensayos afectados por limites laterales
Estos datos, se pueden, entonces, muestran solamente los
efectos del pozo real y pueden ser usados para determinar la
transmisividad (T) y el coeficiente de almacenamiento (S) de
un acuífero.
En el método de Theis, la curva tipo es comparada con los
primeros datos, y un “punto de comparación” se selecciona
para calcular los valores de T y S. La posición del la curva tipo,
en la zona donde el descenso en los niveles de agua de la
curva tipo, es trazada sobre los datos. Imagen (1) (3).

47. Ensayos afectados por limites laterales
Imagen (1) Imagen (2)

48. Ensayos afectados por limites laterales
El trazo de la curva tipo muestra cuando el descenso de los
niveles de agua pueden ser graficados, si no existe algún
efecto de límites.
Las diferencias en los descensos, entre los datos graficados y
el trazo de la curva tipo muestran los efectos del límite del
acuífero.
La dirección en cada descenso a partir de la curva tipo que en
la dirección de cualquiera de las detracciones en mayor
disminución del nivel del agua o menor descenso muestra el
tipo de límite.

49. Ensayos afectados por limites laterales
El descenso mayor que se está definiendo por el
trazo de la curva tipo indica la presencia de un
límite impermeable porque, como se señaló anterior
mente, el efecto de cada limite puede ser duplicado
con un pozo imaginario de descarga (1).
Por el contrario un límite de recarga causa una
descenso de los niveles de agua que pueden ser
más pequeños que los definidos por el trazo de la
curva tipo.(3)

50. Ensayos afectados por limites laterales
Imagen (3)

51. Ensayos afectados por limites laterales
En el método de Jacob, el descenso de los niveles
comienza a lo largo de la grafica en una línea recta
después de la prueba que se ha llevado acabo por algún
tiempo (2) (4)
El tiempo de cada línea recta grafica inicialmente
depende de los valores de T y S del acuífero y del
cuadrado de la distancia entre los pozos de
observaciones, y el pozo de bombeo.

52. Ensayos afectados por limites laterales
Imagen (4)

53. Gracias por su interés en este
tema

54. Para mayor información sobre nuestra empresa puede
revisar los siguientes vínculos:
MEDIO
MINERÍA CONSULTORÍA CAPACITACIÓN CARRERAS
AMBIENTE
Filtración de Centrales Hidrogeología en
Caudal ecológico Desafío
relaves hidroeléctricas minería
Cambio Diseño de Modelamiento SIG en la
Oportunidades
climático coberturas numérico gestión de R.H.
Balances Sistemas de Modelamiento
Drenaje de mina Nuestro equipo
hídricos monitoreo MODFLOW
Monitoreo de Bioremediación Asentamiento Modelamiento
Misión y visión
calidad hídrica de relaves por bombeo hidrológico
Monitero de Redes de
Contacto
cuencas monitoreo
Gidahatari