Simulación de la Extracción de Aguas Subterráneas por Pozos de Bombeo a través de Análisis Hidromecánicos Acoplados y Desacoplados

Abstract

La extracción de fluidos de medios porosos deformables genera campos de deformación que pueden afectar el proceso de flujo, constituyendo un problema de acoplamiento hidromecánico gobernado por las ecuaciones de Biot generalizadas para medios con saturación variable. La extracción de agua por pozos de bombeo en sistemas acuíferos fluviales es una aplicación de este tipo de problema. Generalmente, en los códigos computacionales disponibles para su solución, las ecuaciones involucradas son desacopladas, despreciando el fenómeno mecánico y considerando únicamente el fenómeno de flujo. Este trabajo investiga dos modelos numéricos tridimensionales para extracción de aguas subterráneas por pozos de bombeo en acuíferos libres y semiconfinados. Son realizados análisis de carácter transitorio para la obtención de las distribuciones de cargas hidráulicas y velocidad de flujo, a través de una discretización espacial por el método de los elementos finitos y de una discretización temporal por el método de diferencias finitas. Fueron empleados dos enfoques: la resolución de la ecuación de Richards que gobierna el proceso de flujo en medios porosos y la resolución de la ecuación de Biot generalizada para medios con saturación variable. Los resultados son comparados para cada grupo de simulación, identificando algunos casos en los cuales el análisis de flujo desacoplado del problema mecánico puede no ser satisfactorio para la obtención de variables hidráulicas.