Prueba Lugeon Esta prueba consiste principalmente en inyectar agua a presión en tramos de perforación, lo cual tiene por objeto tener una idea aproximada de la permeabilidad, o sea la debida a las fisuras de la roca o del material granular cementado estudiado. Se varía la longitud de los tramos probados, así como la presión a la que se inyecta el agua. La llamada unidad Lugeon corresponde a una absorción de 1 litro de agua por minuto, por metro de sondeo, con una presión de inyección de 10kg/cm2. En la práctica, consiste en obtener, para distintos tramos, curvas de gastos de absorción en función de la presión de inyección. La longitud de los tramos de perforación en los que se realiza la prueba debe adaptarse a la naturaleza del terreno. Equipo: Un obturador o empaque con su correspondiente tubo de inyección. Los más adecuados son los mecánicos para perforaciones de diámetro mayor a los 90 mm; los obturadores neumáticos constan de cubiertas cilíndricas de hule que se expanden por inyección de aire comprimido, estos son muy eficientes pero su colocación es muy delicada. En todos los casos, la longitud del obturador debe ser debe ser de 30 cm por lo menos y de preferencia de más de 1 m. Una bomba. La bomba necesaria para inyectar agua a presión debe ser tal que no produzca variaciones rápidas de la presión, por tanto, debe usarse una de varios pistones ,o de gusano, pero de preferencia una centrifuga de alta presión.
Medidor de gastos de agua. Sólo los medidores del tipo Venturi permiten determinar el gasto con la precisión suficiente (del orden del uno por ciento). Uno o varios manómetros Debe ser de buena calidad y encontrarse en buen estado. Se calibrará cuidadosamente por comparación con un manómetro de precisión. Para evitar daños al manómetro, este no debe colocarse directamente a la manguera o tubería de desfogue de la bomba, ya que sufriría el golpeteo debido al funcionamiento irregular de los pistones de la bomba. Agua. El agua de inyección debe ser limpia y sin materiales en suspensión, para evitar taponamientos en el medidor de gastos de agua, así como en las fisuras del terreno por probar los cuales pueden inducir errores apreciables en la prueba.
Procedimiento Verificación del sello: La colocación de los empaques en la perforación, con objeto de sellar el tramo por probar, puede resultar muy delicada. Para apreciar la calidad del sello, se inyecta agua y se observa si sube por la perforación. Si el agua sube, esto puede deberse a dos causas: 1. La perforación no es regular y el empaque no ajusta. 2. El terreno está muy fisurado y se establece un cortocircuito alrededor del empaque. En el primer caso es necesario desplazar el
empaque algunos cm, y en ocasiones algunos metros, hasta poderlo ajustar perfectamente o aumentar la longitud del empaque para lograr un mejor sello. En el segundo, resulta difícil la realización de la prueba, y se debe pensar en efectuar otro tipo de ensaye (Lefranc en material saturado, Matsuo o Nasberg en caso contrario).El esquema general se muestra en la figura 1. Figura 1. Modelo propuesto por Lugeon para obtener la permeabilidad en campo.
Realización de la Prueba Verificado el sello, se anotan los datos correspondientes al tramo probado: profundidad del nivel freático, profundidad y longitud del tramo probado, y diámetro y longitud de la tubería de inyección. Primer incremento de presión de inyección, se observa el gasto correspondiente, y se espera de 5 a 10 min., a que se estabilice. Se anotan los valores del gasto y de la presión correspondiente en el registro de prueba (Lámina 1).Lámina 1. Hoja para vaciado de datos obtenidos durante la prueba de Lugeon
distribución y espesor de las fisuras, tipo de relleno de estas, etc. Se repite el paso anterior hasta llegar a una presión máxima de 10 Kg/cm2. Y se procede, entonces, a aplicar decrementos de presión, anotando asimismo los valores de presión y del gasto corriente. La secuencia de presiones aplicadas puede ser, por ejemplo, de 1, 2, 4, 6, 8, 10, 8, 6, 4, 2, 1kg/cm2 . Es conveniente trazar el diagrama de gastopresión conforme progresa la prueba para ir observando las particularidades de la prueba obtenida. La presión considerada debe ser la presión efectiva P, en la zona de prueba y obtenerse a partir de la presión leída en la superficie, P .Tomando en cuenta las pérdidas de carga en la tubería y en el obturador, P así como la profundidad del nivel freático con respecto al plano de lectura del manómetro, H
Resulta delicado valorar, sobre todo en lo referente a pérdidas de carga en tuberías pueden calcularse con nomogramas adecuados, tomando en cuenta el material. Ya por últimose calcula el valor de la absorción, en unidades Lugeon, dividiendo el gasto correspondiente a una presión de 10 kg/cm², expresado en lt/min, entre la longitud de la zona probada, expresada en metros. Interpretación de la prueba. El valor de la absorción en unidades de Lugeon no es la única información que se puede obtener de esta prueba. La forma de las curvas gasto-presión es muy variable (figura 2) y depende esencialmente de las características de fisuración de la masa:
Figura 2. Modelos comunes que se presentan en la prueba de Lugeon.Al aumentar la presión de inyección, se puede observar que la variación del gasto no es lineal, salvo en contados casos. El tapar y el destapar de las grietas con materiales de relleno provocan, a diversas presiones, fenómenos de aumento o disminución de la permeabilidad en grande de la masa debe tomarse en cuenta para valorar la permeabilidad de diseño de la misma.
Recomendaciones •Todos los equipos y elementos a usarse tienen impreso las especificaciones de uso,
tales son así las presiones máximas y caudal máximo.
•Así mismo el Caudalímetro presenta la indicación de direccionalidad del flujo para su correcto funcionamiento. •Los obturadores presentan impreso la presión máxima a inflarse. •La válvula de regulación de presión de la botella de nitrógeno, es de tipo tornillo y su manipulación es en sentido contrario al normalizado. •Los cilindros de gases comprimidos expuestos el calor o fuego pueden llegar a estallar ya que existe riesgo de sobrepresión. •En casos de salud el gas nitrógeno es un gas inerte, en caso de contacto con la piel no existe peligro, salvo por salida de gas de alta presión. Así mismo existe riesgo de asfixia por desplazamiento de oxígeno.
Ensayo Lugeon
La prueba Lugeon, o ensayo Lugeon, es un ensayo que se hace en el campo para estimar la permeabilidad del suelo. Se aplica principalmente en rocas fracturadas. Consiste en medir el volumen de agua " " que se consigue inyectar en el suelo durante un tiempo determinado " ", en otras palabras se mide el caudal , en un tramo de una longitud determinada " ", a una presión constante .1 2 En una perforación impermeabilizada hasta una cierta profundidad, a partir de esta se perforan unos 5 metros y luego se fija un obturador neumático en la parte superior de este tramo se inyecta agua a presión con una bomba. En la boca del pozo se controla la presión con un manómetro. Un contador de agua y una válvula de descarga, permiten medir los caudales inyectados a una presión dada mantenida constante. Las mediciones se efectúan en 5 niveles de presión, en los cuales el agua es inyectada. Antes de empezar, se define la presión máxima que va a ser utilizada, esta no debe exceder la presión de confinamiento esperada de la profundidad de la perforación; sobre esta presión
máxima se trabaja durante el ensayo para no generar fracturas en la roca a causa de la presión generada por el agua. La presión máxima está relacionada con el objetivo de la prueba, por ejemplo para evaluar las pérdidas por infiltración en un embalse a ser creado. Para cada nivel de presión, el ensayo consiste en bombear la cantidad de agua que sea necesaria para mantener constante la presión en la zona de ensayo. Esta presión es incrementada en cada nivel subsecuente, hasta llegar a la presión máxima ya establecida. Una vez ésta es alcanzada, la presión del agua debe ser reducida pasando por las mismas presiones de los estados anteriores. Los cinco estados son :
Estado 1
Estado 2
Estado 3
Estado 4
Estado 5
Bajo
Medio
Máximo
Medio
Bajo
0.50*PMAX 0.75*PMAX PMAX 0.75*PMAX 0.50*PMAX Siendo PMAX la presión máxima definida a la cual el agua debe ser inyectada. La permeabilidad se determina con la fórmula:
Donde:
radio de la perforación
de prueba Habitualmente la permeabilidad se mide en "Lungeones", unidad asi denominada en homenaje al geólogo Maurice Lugeon. 1 Lugeon = a la permeabilidad que absorbe un caudal de 1 litro por minuto, por cada metro de sondeo permeable inyectado a presión constante de 1 MPa, con un tiempo de 10 minutos.2
