Nivel estático de agua vs. nivel dinámico de agua: ¿Cuál debe usar para la selección de bombas de pozos profundos?

Una bomba para pozo profundo se selecciona para las condiciones que existen mientras el pozo está bombeando, no mientras está en reposo. Es por eso que el nivel dinámico del agua, también llamado nivel de agua de bombeo, es normalmente la medición más importante para la carga de la bomba, la profundidad de instalación y la protección contra el funcionamiento en seco. El nivel estático del agua todavía importa, pero principalmente como la línea de base utilizada para calcular el descenso y evaluar cómo responde el pozo al bombeo.

La regla práctica es simple: use el nivel estático del agua para describir el pozo en reposo; use un nivel dinámico de agua estabilizado medido al caudal requerido para seleccionar e instalar la bomba. Si el nivel dinámico es desconocido, se debe completar una prueba de bombeo antes de la selección final de la bomba.

Qué es el nivel estático del agua?

El nivel estático del agua (SWL) es la distancia vertical desde un punto de referencia fijo, normalmente la parte superior del revestimiento del pozo o la cabeza del pozo, hasta la superficie del agua cuando el pozo está en reposo.

Se debe tomar una medición estática válida después de que el bombeo se haya detenido el tiempo suficiente para que el nivel del agua se recupere cerca de su equilibrio normal. El tiempo de recuperación necesario varía. Un pozo productivo puede recuperarse rápidamente, mientras que un pozo de bajo rendimiento o una formación confinada pueden tardar mucho más. Registre el período de descanso junto con la medición; un número descrito como estático es menos útil si el pozo se detuvo solo unos minutos antes.

El nivel estático del agua ayuda a establecer:

el nivel inicial del agua subterránea antes de que comience el bombeo;

la línea de base para calcular el descenso;

cambios a largo plazo o estacionales cuando se repiten las mediciones desde el mismo punto de referencia; y

si una prueba de bombeo se ha recuperado lo suficiente después del apagado.

El nivel estático del agua no muestra cuánto caerá el agua a la tasa de bombeo propuesta. Por lo tanto, seleccionar una bomba solo a partir del SWL puede subestimar el requisito de elevación real y sobreestimar el agua disponible por encima de la bomba.

Qué es el nivel dinámico del agua?

El nivel dinámico del agua (DWL), a menudo llamado nivel de agua de bombeo (PWL), es la distancia desde el mismo punto de referencia hasta la superficie del agua mientras el pozo se bombea a una tasa de flujo declarada. La medición solo es significativa cuando también se registran la tasa de flujo y el tiempo de bombeo transcurrido.

Inmediatamente después del arranque, el nivel del agua normalmente comienza a caer. Luego puede estabilizarse cuando el flujo hacia el pozo equilibra aproximadamente la tasa de bombeo, o puede continuar disminuyendo durante la prueba. Para la selección de la bomba, el valor útil es el nivel de bombeo estabilizado a la tasa de trabajo requerida. Si el nivel nunca se estabiliza, ese resultado es en sí mismo una advertencia de que el flujo propuesto puede exceder el rendimiento sostenible del pozo en las condiciones de prueba.

El nivel dinámico del agua se utiliza para evaluar:

el componente de elevación vertical de la carga dinámica total;

la profundidad requerida para mantener todo el conjunto de bomba y motor sumergido;

el margen de inmersión disponible durante la operación;

el riesgo de vórtice, entrada de aire, funcionamiento en seco o enfriamiento inadecuado del motor; y

si el caudal de la bomba seleccionada es compatible con la respuesta del pozo.

Nivel estático del agua vs. Nivel dinámico del agua: La diferencia clave

El nivel estático del agua describe el pozo sin bombeo. El nivel dinámico del agua describe el pozo bajo una carga de bombeo definida. La diferencia entre ellos es el descenso.

Descenso = Profundidad del nivel dinámico del agua - Profundidad del nivel estático del agua

Cuando las profundidades se miden hacia abajo desde el mismo punto, el valor dinámico es normalmente mayor. Por ejemplo, si el SWL está a 32 m por debajo de la referencia del revestimiento y el PWL estabilizado es de 47 m a 20 m³ / h, el descenso es:

47 m - 32 m = 15 m de descenso

La frase 'nivel dinámico del agua' no debe tratarse como una propiedad permanente del pozo. Cambia con la tasa de bombeo, la duración del bombeo, las condiciones del acuífero, los pozos cercanos y la estación. Un valor medido a 10 m³ / h no se puede utilizar automáticamente para predecir el nivel a 30 m³ / h.

Qué nivel de agua debe usar para la selección de bombas para pozos profundos?

Utilice el nivel dinámico de agua estabilizado a la tasa de flujo requerida como referencia operativa. Afecta tres decisiones separadas.

1. Use el nivel dinámico del agua para la elevación vertical

La elevación vertical para un sistema de pozo profundo normalmente se mide desde el nivel de agua de bombeo hasta la elevación de descarga, no desde la posición de la bomba ni desde el nivel estático. Luego se deben agregar la fricción de la tubería, los accesorios y la presión de salida requerida para determinar la carga dinámica total.

Para el método de cálculo completo, consulte la guía existente Guía de dimensionamiento de bombas para pozos profundos: Cálculo del caudal y la carga dinámica total. Este artículo se centra en obtener la entrada de nivel de agua correcta para ese cálculo.

2. Use el nivel dinámico del agua para planificar la profundidad de instalación de la bomba

El conjunto completo de bomba y motor debe permanecer adecuadamente sumergido bajo el nivel de bombeo esperado más bajo. El margen requerido no es un número universal: depende del diseño de la bomba y el motor, la posición de la entrada, los requisitos del fabricante, la velocidad del agua alrededor del motor, la geometría del pozo y el descenso estacional.

La profundidad de instalación debe ser lo suficientemente profunda para mantener la inmersión especificada durante la condición operativa creíble más desfavorable, pero la unidad también debe permanecer de forma segura por encima del fondo del pozo y la zona de sedimentos. No coloque la bomba más profunda simplemente para aumentar la carga; la carga de la bomba y la profundidad de instalación son parámetros diferentes.

Para esa distinción, consulte Carga de bomba sumergible vs. Profundidad de instalación: ¿Cuál es la diferencia?.

3. Use el nivel dinámico del agua para verificar el rendimiento del pozo y el riesgo de funcionamiento en seco

Una bomba puede ser hidráulicamente capaz de producir un alto caudal mientras que el pozo no puede suministrar ese caudal continuamente. Si la extracción excede la recarga, el nivel del agua puede seguir cayendo hasta que la entrada quede expuesta o la inmersión disponible sea demasiado pequeña. El resultado puede ser entrada de aire, flujo inestable, sobrecalentamiento, paradas de protección o daños por funcionamiento en seco.

Por lo tanto, el caudal de trabajo seleccionado debe estar respaldado por datos de pruebas de bombeo. El sobredimensionamiento de la bomba no es un sustituto de la confirmación del rendimiento del pozo.

Cómo medir los niveles estáticos y dinámicos del agua

Un contratista de pozos calificado o un hidrogeólogo deben diseñar e interpretar pruebas de bombeo formales, especialmente para proyectos municipales, industriales o de riego de alto valor. La siguiente secuencia de campo explica los datos que necesitan los proveedores de bombas.

Establezca un punto de referencia. Marque la parte superior del revestimiento u otro punto fijo y úselo para cada medición de profundidad. Registre su altura en relación con el nivel del suelo si se compararán elevaciones de diferentes puntos.

Mida el nivel estático del agua. Detenga el bombeo y permita la recuperación. Registre la profundidad del agua, la fecha, la hora y la duración desde el apagado.

Comience a bombear a una tasa medida y controlada. Utilice un caudalímetro u otro método adecuado; no estime el caudal solo por el tamaño de la tubería o la placa de identificación de la bomba.

Registre el nivel del agua frente al tiempo transcurrido. Tome lecturas frecuentes poco después del arranque, luego extienda los intervalos a medida que la tasa de cambio disminuye. Registre el caudal real con cada conjunto de lecturas.

Determine si el nivel de bombeo se estabiliza. Un nivel estable o casi estable al caudal objetivo es más útil que una sola lectura tomada inmediatamente después del arranque.

Detenga la bomba y registre la recuperación. Las mediciones de recuperación ayudan a confirmar la respuesta del pozo y revelan si el nivel de reposo regresa a su línea de base anterior.

Los métodos de medición comunes incluyen una cinta eléctrica para medir el nivel del agua, el método de la línea de aire, un transductor de presión y un medidor acústico. La idoneidad depende de la construcción del pozo, la profundidad, el acceso, la turbulencia y la precisión requerida. Cualquiera que sea el método utilizado, mantenga el punto de referencia y las unidades consistentes.

Cómo calcular e interpretar el descenso del pozo

El descenso muestra cuánto se mueve el nivel del agua en respuesta al bombeo. Un segundo indicador útil es la capacidad específica:

Capacidad específica = Tasa de bombeo / Descenso

Usando el ejemplo anterior, un pozo que produce 20 m³ / h con 15 m de descenso tiene una capacidad específica de:

20 m³ / h ÷ 15 m = 1.33 m³ / h por metro de descenso

La capacidad específica permite comparar pruebas en el mismo pozo, siempre que el procedimiento, la duración y las condiciones de medición sean comparables. Un valor decreciente con el tiempo puede indicar cambios como obstrucción de la pantalla, deposición mineral, acumulación de sedimentos, estrés del acuífero o interferencia de bombeo cercano. No prueba por sí solo cuál es la causa responsable.

La capacidad específica tampoco es lo mismo que un rendimiento sostenible garantizado. La evaluación del rendimiento a largo plazo puede requerir pruebas a caudal constante, pruebas de descenso escalonado, análisis de recuperación, datos estacionales e interpretación hidrogeológica.

Ejemplo práctico: Elección del nivel de agua correcto

Suponga que un proyecto de perforación tiene estas condiciones medidas:

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