ES2606130T3 - Método para inyectar agua superficial al suelo - Google Patents

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ES2606130T3 ES10764761.2T ES10764761T ES2606130T3 ES 2606130 T3 ES2606130 T3 ES 2606130T3 ES 10764761 T ES10764761 T ES 10764761T ES 2606130 T3 ES2606130 T3 ES 2606130T3
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Abstract

Un método de inyectar agua superficial al suelo debajo de una zona de tierra (10) incluyendo: instalar una serie de elementos de canal de bombeo/drenaje alargados (12A, 12B) a una serie de agujeros formados extendiéndose verticalmente al suelo, definiéndose en dichos elementos una serie de elementos de canal que se extienden longitudinalmente abiertos al exterior de los elementos, extendiéndose dichos elementos de canal de bombeo/drenaje (12A, 12B) a una profundidad sustancial debajo del nivel del suelo, por lo que la humedad del suelo tiende a entrar en dichos canales formados en él y drenar hacia abajo a través de dichos canales inyectando agua al suelo alrededor de los extremos inferiores de dichos elementos de canal, caracterizado porque los extremos superiores de dichos elementos de canal están situados debajo del nivel del suelo e incluyendo además bloquear el extremo superior de cada uno de dichos elementos de canal de bombeo/drenaje para crear un vacío en los elementos de canal en el extremo superior cuando el agua del extremo inferior sale al suelo circundante.

Description

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DESCRIPCION
Metodo para inyectar agua superficial al suelo Antecedentes de la invencion
Esta invencion se refiere a la inyeccion de agua superficial al subsuelo. El agua de lluvia se filtra de ordinario parcialmente al suelo, pero una porcion mayor corre y se evapora en un grado que depende de la pendiente del terreno. La riada puede producir inundacion en las zonas mas bajas. El agua superficial puede quedar estancada donde la tasa de percolacion es insuficiente y puede ser un problema en particular si se recoge alrededor de edificios donde puede entrar en los sotanos.
De ordinario se usan rampas para dirigir el agua superficial alejandola del edificio. Por lo general se colocan losas de drenaje alrededor de la base de los cimientos para evitar que se recoja agua alrededor de los cimientos drenandola a traves de las losas.
A veces estas medidas no son efectivas debido primariamente a las condiciones concretas del suelo, la topograffa del terreno, etc.
El agua que corre y/o se evapora podna usarse para mitigar el estado de seqrna si el subsuelo la capturase y retuviese puesto que migrara a los niveles superiores del suelo cuando haya seqrna, tendiendo a mitigar la seqrna. Se podna lograr una mayor recarga de los acmferos si pudiese lograrse una mayor absorcion de las escorrentfas mediante tasas mas rapidas de percolacion del agua en tierra.
A veces se usan drenajes franceses y pircas para secar zonas limitadas con suelo poroso, pero este acercamiento es inadecuado para zonas mas grandes y con suelos pesados.
El objeto de la presente invencion es inyectar agua superficial al subsuelo para eliminar las condiciones de humedad producidas por el agua superficial estancada o las inundaciones debidas a escorrentfa, reduciendo por ello la escorrentfa y la evaporacion de agua superficial acelerando la tasa de absorcion de agua al subsuelo.
US 4 246 305 A describe un metodo de drenaje que consiste en inyectar agua superficial al suelo debajo de una zona de tierra y esta patente se ha considerado la tecnica actual mas relevante durante el examen.
US 5 934 828 A describe una estructura de drenaje y un proceso de drenaje mediante la utilizacion de tiras alargadas de una estructura ffsica tal que permitan un intercambio de fluidos entre su nucleo y el medio en el que se colocan.
Resumen de la invencion
El objeto anterior y otros objetos que seran evidentes despues de leer la siguiente memoria descriptiva y las reivindicaciones se logran perforando una configuracion de agujeros en tierra e instalando elementos de canal de bombeo/drenaje alargados de configuracion especial en agujeros perforados en el suelo, recibiendo cada agujero un elemento de canal de bombeo/drenaje. Los elementos de canal de bombeo/drenaje son suficientemente ngidos para introducirse en los agujeros perforados en tierra. Los elementos de canal de bombeo/drenaje promueven la bajada de agua al subsuelo por elementos de canal longitudinales que se abren al exterior a traves de ranuras longitudinales para que el agua del suelo pueda entrar en los elementos de canal y fluir hacia abajo. Los elementos de canal de bombeo/drenaje se mantienen separados del suelo cuando la tierra se expande y contrae por deflexion de porciones flexibles que definen los elementos de canal para bloquear la entrada de tierra y por el agua que baja por los canales lavandolos.
Los elementos de canal de bombeo/drenaje se pueden disponer en grupos formados por una configuracion repetida de tres elementos con dos elementos mas cortos dispuestos a ambos lados de un elemento mas largo. Los elementos mas cortos son suficientemente largos para llegar a un nivel preferiblemente cuatro pies por debajo del suelo desde un extremo superior con capuchon situado a una corta distancia por debajo del nivel para permitir cierta filtracion de agua por la capa superior del suelo antes de entrar en los canales. Los elementos mas cortos promueven la absorcion de agua a los niveles superiores del suelo. Los elementos de canal de bombeo/drenaje intermedios de longitud mas larga tienen un extremo superior con capuchon que puede estar situado al nivel aproximado de los extremos inferiores de los elementos mas cortos para recibir agua del suelo que se recoge alrededor del extremo inferior de los elementos mas cortos al bajar por los canales.
Los elementos de canal mas largos se extienden hacia abajo a un nivel significativamente mas profundo, es decir a 10-14 o mas pies segun las pendientes.
Como se ha indicado, los elementos de canal se abren al exterior por ranuras longitudinales que permiten que entre agua a los canales todo a lo largo de la longitud de los elementos de canal y que se drena rapidamente bajando a
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traves de los canales a un nivel de subsuelo inferior para mejorar la absorcion de agua en el subsuelo. Esto seca el suelo en una configuracion conica rebajada alrededor de los elementos de bombeo/drenaje para absorber rapidamente el agua que queda en la superficie del suelo.
La humedad absorbida en la capa superior del suelo se drena a la region superior de los elementos mas largos y llena los elementos de canal longitudinales. Las columnas de agua resultantes en los canales crean una mayor presion de agua en la parte inferior de los canales inyectando agua al suelo en el extremo inferior. Ademas, cuando el suelo circundante se humedece, se expande y comprime las porciones de pared curvadas de definicion de canal de los elementos, que se desvfan hacia dentro dado que se hacen de un plastico flexionable duradero, creando una presion adicional que tiende a empujar el agua de la parte superior hacia abajo y a expulsarla de la parte inferior de los elementos de canal de bombeo/drenaje mas largos y al subsuelo.
Cuando el agua sale de las regiones inferiores de los canales, desarrolla en la seccion superior de los elementos un vado que tiende a aspirar agua del suelo circundante en las regiones superiores de los elementos mas largos, la cual se drena rapidamente hacia abajo a las regiones inferiores de los elementos y es inyectada al suelo circundante.
Este movimiento del agua tambien mantiene los canales libres de tierra y residuos, realizando una accion de autolimpieza que elimina toda carga de mantenimiento.
Asf, el agua superficial es inyectada rapidamente a profundidad a la tierra en los extremos inferiores de los elementos de canal.
Las porciones curvadas hacia dentro de los elementos de canal de bombeo/drenaje que definen los canales se pueden flexionar hacia dentro en respuesta a una mayor humedad del suelo y se expandiran hacia fuera cuando el suelo se seque minimizando el sedimento de deposito en los elementos de canal.
Cuando el suelo se seca durante condiciones secas, sube vapor humedo por los canales y se disemina en el suelo que rodea los extremos superiores de los elementos, realizando transmision de humedad desde el subsuelo al suelo superficial, pero no forma charcos superficiales ni agua estancada.
Descripcion de los dibujos
La figura 1 es una vista en seccion de una region de suelo en la que se ha instalado una serie de elementos de canal de bombeo/drenaje en agujeros perforados previamente.
La figura 2 es un diagrama de una configuracion de elementos de canal de bombeo/drenaje instalados junto a una zona pavimentada.
La figura 3 es un diagrama de las configuraciones de flujo de humedad alrededor y hacia abajo de elementos de canal de bombeo/drenaje segun la invencion instalados en condiciones de suelo humedo.
La figura 4 es una vista en seccion ampliada de un elemento de canal de bombeo/drenaje en el que se recoge agua en los elementos de canal.
La figura 5 es un diagrama de configuraciones de flujo de vapor humedo alrededor y hacia arriba de un elemento de bombeo/drenaje instalado en suelo seco.
La figura 6 es una vista ampliada en seccion de un elemento de canal de bombeo/drenaje que ilustra el flujo de vapor de agua que sale.
La figura 7 es un diagrama en seccion de un terreno con inclinacion variable en el que se han instalado grupos de elementos de bombeo/drenaje de longitud y profundidades crecientes a medida que aumenta la inclinacion del terreno.
La figura 8 es una vista grafica de un equipo de perforacion para la perforacion simultanea de configuraciones sucesivas de grupos de tres agujeros para instalacion de los elementos de canal de bombeo/drenaje segun la invencion.
La figura 9 es una vista diagramatica en planta de instalaciones sucesivas de grupos de tres agujeros.
Las figuras 10-12 son vistas en seccion ampliadas de un elemento de canal de bombeo/drenaje instalado en un agujero en tierra con grados de compresion variables variando los grados de los niveles de humedad en el suelo circundante.
La figura 13 es una vista en alzado lateral fragmentaria de una configuracion de perforacion preferida para uso al
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perforar agujeros para recibir los elementos de canal de bombeo/drenaje.
Descripcion detallada
En la descripcion detallada siguiente, se empleara cierta terminolog^a espedfica por razones de claridad y se describe una realizacion particular segun los requisitos de 35 USC 112, pero se ha de entender que no se pretende que sea limitativa y no se debera interpretar de esa forma en la medida en que la invencion es capaz de asumir muchas formas y variaciones dentro del alcance de las reivindicaciones anexas.
Con referencia a las figuras 1 y 2, una zona de tierra 10 se ha preparado de manera que se acelere la velocidad de movimiento del agua que baja por el suelo segun el metodo de la presente invencion. Esta preparacion incluye instalar una serie de elementos de bombeo/drenaje alargados 12A, 12B en agujeros perforados previamente dispersados por la zona de tierra 10. Preferiblemente, estos elementos de canal de bombeo/drenaje 12A, 12B se disponen en una configuracion, con filas de elementos mas cortos 12A a ambos lados de una fila intermedia de elementos de canal de bombeo/drenaje mas largos 12B. Esta configuracion se puede repetir a los lados cuando sea necesario.
Los elementos 12A, 12B estan situados en la zona vadosa muy por encima del nivel de la capa freatica 15, dado que el agua superficial se debera purificar por completo pasando a traves de una profundidad suficiente del suelo antes de llegar al nivel de la capa freatica para evitar la contaminacion del agua del subsuelo.
La separacion de los elementos 12A, 12B depende de las caractensticas de drenaje del suelo, es decir, mas separados en suelos mas abiertos, mas proximos en suelos mas densos de tal manera que las zonas conicas 14 que tienen una tasa de percolacion deseada sean tangentes una a otra segun se ve en la figura 9.
Los elementos de canal de bombeo/drenaje 12A, 12B son de forma similar, siendo solamente de longitud diferente. Los elementos de canal de bombeo/drenaje 12A, 12B se hacen preferiblemente de una extrusion de plastico, siendo adecuado un plastico flexible preferiblemente de polietileno a los efectos de la invencion, puesto que es elasticamente flexionable, qmmicamente inerte de modo que no se degrade en el suelo, y tiene un acabado liso para resistir la captura de residuos.
Cada elemento de canal de bombeo/drenaje 12A, 12B, como se ve mejor en las figuras 4 y 6, se ha conformado teniendo una pluralidad de porciones facilmente flexionables 16 que se extienden radialmente fuera de un centro anular 18 y se curvan de nuevo hacia el centro, terminando cerca del centro formando una ranura longitudinal 20, una pluralidad de canales 22 formados por ello alrededor del centro.
Un hueco central 24 esta abierto por una ranura radial longitudinal 26 para permitir la entrada y la salida de agua del tierra como hacen las ranuras 20 con respecto a los canales 22.
Cada uno de los elementos de bombeo/drenaje 12A, 12B tiene un capuchon 26 en su extremo superior representado para cerrar los canales 22, 24 en sus extremos superiores para una finalidad que se describira mas adelante.
Los elementos de canal de bombeo/drenaje cortos 12A se insertan en los agujeros perforados poco profundos a una profundidad tal que su extremo superior se coloque a unas pocas pulgadas debajo de la superficie del suelo como se representa en las figuras 3 y 5. El suelo sobre los extremos superiores filtra los residuos del agua que se drena a los elementos 12A.
Los elementos 12A, al estar por debajo del nivel del suelo, no estan expuestos directamente a dano por fuego, pero el polietileno puede resistir temperaturas de hasta 200°F y no se agrietaran a temperaturas hasta -30°F, de modo que los elementos son bastante resistentes a dano.
El agua en la capa superficial de suelo se drena a los elementos de canal de bombeo/drenaje mas cortos 12A y llena los canales 22 y 24 como se ha indicado en la figura 3.
El suelo que por lo tanto se satura se extiende a mas profundidad en la tierra alrededor de los elementos 12A. Cuando la tierra se satura de agua, las porciones 16 son comprimidas por el suelo tendiendo a hacer que el agua baje por los canales 22, 24, y tambien a evitar la obstruccion por sedimento de los canales 22, 24, como se explicara mas adelante.
El agua baja llenando los canales 22, 24, lo que crea en la parte inferior de cada canal 22, 24 una carga de presion que crea una presion que tiende a expulsar agua desde los canales 22, 24 al suelo circundante alrededor y debajo del extremo inferior de los elementos mas cortos 12A, en las regiones en forma de cono indicadas en la figura 3. Esto hara que en el extremo superior del elemento 12A se desarrolle un vado ligero que sirve para aspirar agua del suelo circundante y mejorar por ello la tasa de percolacion de agua del suelo circundante y a las regiones superiores de los canales.
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El efecto neto es un aumento sustancial de la tasa de inyeccion de agua al subsuelo.
La figura 4 representa el proceso de expulsar humedad del subsuelo cuando predominan condiciones secas en las regiones superficiales del suelo.
El vapor de agua entra en los canales 22, 24 y sube a las regiones superiores de los elementos 12A y sale de los canales al suelo circundante.
Estos procesos se repiten con los elementos de canal de bombeo/drenaje mas largos 12B, recibiendo los extremos superiores la humedad aspirada en los elementos superiores 12A de manera que produzcan una inyeccion profunda en la tierra, como se ha indicado en la figura 1.
La configuracion de elementos de canal de bombeo/drenaje 12A, 12B debera estar espaciada de las zonas pavimentadas, como se ha indicado en la figura 2, una distancia del orden de 7 pies.
La figura 7 representa la aplicacion del metodo a zonas de tierra que tienen pendientes pronunciadas. En esta aplicacion, los elementos mas largos 12B se alargan a medida que aumenta la pendiente para asegurar que el agua superficial llegue rapidamente a mayores profundidades con el fin de evitar corrimientos de tierra que podnan producirse si las regiones superiores se saturasen.
El metodo drena rapidamente las regiones superiores y hace que el agua superficial llegue rapidamente a niveles suficientemente profundos con el fin de evitar corrimientos de tierra ocasionados por la completa saturacion del suelo en los estratos superficiales.
Asf se retiene en el suelo el agua que de otro modo se perdena. Los acmferos se pueden rellenar a una tasa mayor, y se mitigan los problemas de inundaciones reduciendo la escorrentfa a flujo maximo. La mayor parte de las descargas de agua superficial puede ser absorbida rapidamente sobre amplias zonas de terreno.
Los agujeros se perforan previamente de modo que sea facil la introduccion de los elementos de canal de bombeo/drenaje i2a, 12B.
Ventajosamente, se perforan multiples agujeros en grupos para que sea mas facil lograr una configuracion uniforme. La figura 8 representa un equipo que tiene tres motores hidraulicos de perforacion 26A, 26B, 26C montados de forma movil en un bastidor 28. El bastidor 28 incluye dos brazos basculantes 30 que soportan dos motores 26A, 26C, estando montado el tercer motor 26B en un elemento central fijo 32. Los brazos 30 se pueden bascular de forma ajustable hacia dentro y hacia fuera para establecer la separacion concreta de los agujeros necesaria para lograr una configuracion deseada. Se puede perforar una configuracion de agujeros con mayor separacion en suelos porosos, o agujeros menos espaciados para suelos menos porosos.
El bastidor 28 es verticalmente movil en un soporte vertical 34 a la profundidad de los agujeros mas profundos a perforar, es decir, de 10 a 16 pies o mas. El soporte 34 esta montado en un carro con ruedas (no representado) de manera que se pueda colocar rapidamente sobre cada zona sucesiva del terreno a perforar.
Los dos motores exteriores 26A, 26C mueven barrenas relativamente cortas 36A, 36C correspondientes a los elementos de canal de bombeo/drenaje mas cortos 12A mientras que el motor central 26B mueve una barrena mas larga 36B correspondiente al agujero mas profundo que acomodara el elemento de canal largo 12B.
Las barrenas 36A, 36B forman preferiblemente agujeros moviendo el suelo radialmente y compactandolo en vez de sacar tierra a la superficie como con una barrena convencional. Esto evita el derrumbe de los agujeros.
Una barra de acero maciza de gran diametro 30 (figura 13) tiene una pestana en espiral soldada con paso para sacar radialmente tierra hacia fuera. Una punta de barrena 40 esta enroscada al extremo libre de las barrenas 36A, 36B con puntas radialmente separadas 42 situadas junto a superficies 44 que empujan el suelo hacia fuera compactandolo contra la pared lateral del agujero al formar el agujero.
Los agujeros asf perforados tienen una estabilidad mucho mas grande contra el derrumbe, permitiendo introducir facilmente en ellos los elementos 12A, 12B.
Los elementos de canal de bombeo/drenaje 12A, 12B se hacen preferiblemente como extrusiones de plastico. La forma representada se puede producir por enfriamiento esmerado de la forma que sale del extrusor, por ejemplo, para estabilizar la forma despues de salir del troquel.
Las paredes son ngidas, pero se pueden flexionar elasticamente bajo presion, como se ha descrito anteriormente. Las figuras 10-12 muestran las deflexiones experimentadas cuando los suelos circundantes son cada vez mas
humedos.
En la figura 10, el elemento se encaja en el agujero 50 que tiene un diametro aproximado de una pulgada y media para acomodar los elementos.
En la figura 11, el agujero 50 es mas pequeno puesto que el suelo ha absorbido humedad y las porciones de pared curvadas 16, 18 estan mas flexionadas hacia dentro.
En la figura 12, las porciones de pared 16, 18 estan mas flexionadas hacia dentro.
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Esto tiende a evitar sedimentos de tierra en los canales 22, 24.
Cuando el suelo se seca, las porciones de pared curvadas se expanden de nuevo hacia fuera.
15 Asf, la tasa de absorcion de agua superficial a profundidad en el suelo se acelera en gran medida con el proceso de inyeccion descrito al objeto de evitar la acumulacion de agua o la saturacion de las capas superiores del suelo, reduciendo la perdida de agua por escorrentfa y evaporacion, logrando los beneficios descritos anteriormente.

Claims (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un metodo de inyectar agua superficial al suelo debajo de una zona de tierra (10) incluyendo:
    instalar una serie de elementos de canal de bombeo/drenaje alargados (12A, 12B) a una serie de agujeros formados extendiendose verticalmente al suelo, definiendose en dichos elementos una serie de elementos de canal que se extienden longitudinalmente abiertos al exterior de los elementos, extendiendose dichos elementos de canal de bombeo/drenaje (12A, 12B) a una profundidad sustancial debajo del nivel del suelo, por lo que la humedad del suelo tiende a entrar en dichos canales formados en el y drenar hacia abajo a traves de dichos canales inyectando agua al suelo alrededor de los extremos inferiores de dichos elementos de canal, caracterizado porque los extremos superiores de dichos elementos de canal estan situados debajo del nivel del suelo e incluyendo ademas bloquear el extremo superior de cada uno de dichos elementos de canal de bombeo/drenaje para crear un vado en los elementos de canal en el extremo superior cuando el agua del extremo inferior sale al suelo circundante.
  2. 2. El metodo segun la reivindicacion 1, donde los elementos de canal estan formados por una pared flexionable (16) que se extiende radialmente hacia fuera y se curva de nuevo hacia una region central de dichos elementos (12A, 12B) con un intervalo entremedio que define una ranura longitudinal.
  3. 3. El metodo segun la reivindicacion 1, incluyendo formar dichos elementos (12A, 12B) de un plastico de polietileno.
  4. 4. El metodo segun la reivindicacion 1, donde dichos elementos (12A, 12B) se instalan extendiendose verticales al suelo.
  5. 5. El metodo segun la reivindicacion 1, donde dichos elementos de canal de bombeo/drenaje se instalan perforando agujeros de elemento correspondientes en tierra e insertando un elemento de canal de bombeo/drenaje (12A, 12B) en cada agujero.
  6. 6. El metodo segun la reivindicacion 1, incluyendo ademas instalar una configuracion de elementos de canal de bombeo/drenaje (12A, 12B) mas cortos y mas largos en dicha zona de tierra, instalandose los extremos superiores de los elementos mas largos (12B) a una profundidad en la zona de un extremo inferior de cada elemento mas corto (12A).
  7. 7. El metodo segun la reivindicacion 6 donde dicha pluralidad de agujeros se perforan simultaneamente en una configuracion predeterminada y repitiendo dicha configuracion a lo largo de regiones sucesivas de dichas zonas de tierra.
  8. 8. El metodo segun la reivindicacion 5, donde elementos mas largos (12B) se instalan a mayor profundidad en una zona de tierra inclinada para realizar una rapida inyeccion de agua a mayor profundidad en el subsuelo a medida que aumenta la pendiente.
  9. 9. El metodo segun la reivindicacion 6, donde se instalan grupos de dos elementos mas cortos espaciados (12A) y un elemento mas largo (12B) entre dichos elementos mas cortos (12A) en sucesivas porciones de dicha zona de tierra.
ES10764761.2T 2009-04-16 2010-04-09 Método para inyectar agua superficial al suelo Active ES2606130T3 (es)

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