Universidad Nacional del Altiplano FACULT CULTAD AD DE INGENIERÍA ING ENIERÍA CIVIL Y ARQUITECTURA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
TRABAJO ENCARGADO
CURS! A" CU A"AS ASTE TECI CI#I #IEN ENT TS DE AGU AGUA Y ALCANTARILAD
TE#A! CA$TACINES DE AGUA % $&S
ALU#N! QUIS$E ASLLA #'AYER
C(DIG! )*+,-. $UN % $ERU ,/).
CAPTACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS MEDIANTE POZOS
INTRODUCCIÓN
Las singulares caracteríscas de la geografa de nuestro país determinan que bajo el suelo de un sinnúmero de cuencas c uencas existan interesan interesantes tes reservas de aguas subterráneas. subterráneas. En la actualidad este po de reservorios es cada día más explotado, ya sea a travs de la inversi!n privada, o a travs de polícas que incenvan la construcci!n de numerosas obras con "nes de captaci!n. El agua agua es un recu recurs rso o cada cada ve# ve# más más esca escaso so,, por por tant tanto, o, es impe impera rav vo o no desc descui uida darl rlo, o, especialmente las reservas de aguas subterráneas. $u explotaci!n se en%renta &oy al desafo de &acerlo, por una parte, econ!micamente rentable y por otra, la más importante, cuidando y conservando el recurso. 'ues su extracci!n conlleva asociado un consumo energco, energco, que será cada cada ve# ve# mayo mayorr en la medi medida da que que los los nive nivele less de agua agua de la expl explot otac aci! i!n n aume aument nten en en pro%undidad. La mejor %orma de en%rentar la uli#aci!n de las aguas a guas subterráneas de una manera racional es conocer el comportamiento de stas en la naturale#a, y por otra parte, instruirse en las tecn tecnol olog ogía íass de explor xploraci aci!n !n y expl explot otaci aci!n !n del del recur recurso so.. $ien $iendo do el agua agua un elem elemen ento to indispensable, existe una gran necesidad por obtener y locali#ar nuevas reservas de agua( en este caso re%erido a las aguas subterráneas. ) veces, el descenso de los niveles de agua en los po#os &a causado su abandono( pero en la actualidad, los modernos mtodos de invesgaci!n permirán una aproximaci!n muy segura de los recursos de agua subterránea para una prolongada producci!n.
I.
IMPORTANCIA DEL ESTUDIO DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS El agua subterránea es uli#ada para el abastecimiento de agua potable, tanto en viviendas individuales, como en aglomeraciones urbanas, en proyectos agropecuarios para riego y para uso animal( igualmente, muc&as industrias consumidoras de grandes candades de agua &acen uso de este recurso. *no de los aspectos que &acen parcularmente úl el agua subterránea para el consumo &umano es la menor contaminaci!n a la que está someda y la capacidad de "ltraci!n del suelo que la &ace generalmente más pura que las aguas super"ciales. )demás, que este recurso es poco a%ectado por períodos prolongados de sequía. La uli#aci!n del agua subterránea se &a venido incrementando en el mundo desde empos atrás y cada día gana en importancia debido al agotamiento o no existencia de %uentes super"ciales. $e esma que más de la mitad de la poblaci!n mundial depende del agua subterránea como %uente de agua potable.
II. ESTRATIGRAFÍA Y GEOMORFOLOGIA ESTRATIGRAFÍA Los materiales en pro%undidad %orman +estratos, que corresponden a cuerpos de material que se depositan siguiendo la %orma del relieve que cubren. ) medida que un nuevo proceso depositacional cubre al anterior, los estratos van %ormando capas &ori#ontales. Lo que &ay bajo una secuencia de dep!sitos no consolidados constuye lo que se conoce como +sustrato rocoso o +roca madre, generalmente muc&o más angua que los dep!sitos que la cubren (Anexo 1).
GEOMORFOLOGÍA En todos los procesos %ormadores de dep!sitos existe asociado el %en!meno de transporte. El cual, dependiendo con la energía que ocurra, producirá disntos pos de dep!sitos( es decir, &ay cambios en la %orma y tama-o de los granos que son transportados es%ericidad y redondeamiento son caracteríscas determinantes del material como reservorio de agua. $e llama selecci!n al grado de &omogeneidad de los granos, en un dep!sito con buena selecci!n los granos enen tama-os similares.
Depósitos fluviales Este po de dep!sito es muy común en el país, incluso en #onas de secano. En este caso, el agua que escurre por los ríos o esteros arrastra sedimentos que se depositan cuando disminuye la energía de transporte del río, %ormando dep!sitos /uviales. Las llanuras de inundaci!n de los ríos %orman dep!sitos aluviales( y los cambios en el nivel de base del río 0glaciaciones1, %orman las terra#as /uviales, que corresponden a dep!sitos de la llanura aluvial que quedan sobre el nivel del río (Anexo 2).
Los dep!sitos /uviales presentan una gradaci!n de materiales depositados en sendo vercal, esto es una base delgada con %ragmentos gruesos con mala selecci!n, me#clados con arcilla( una parte media, de mayor espesor, de gravas y arenas con buena selecci!n( y en la parte superior limos y arcillas.
Depósitos gravitacionales En las laderas de los cerros se encuentran los dep!sitos coluviales, con %ragmentos angulosos, con poco arrastre. En general los %ragmentos corresponden a rocas alteradas por lo que suelen tener abundante arcilla y limo.
III.
ESTUDIOS PRELIMINARES
)ntes de tomar la decisi!n de construir alguna obra para la captaci!n de aguas subterráneas es recomendable reali#ar estudios preliminares, con el "n de tener esmaciones de los recursos existentes. 2ebe reali#arse un recuento de todas las captaciones subterráneas existentes en la #ona abarcada por las napas subterráneas que se trata de aprovec&ar, dentro del radio de in/uencia del po#o. En este proceso de recuento debe recopilarse in%ormaci!n relacionada con ubicaci!n geográ"ca, pos y caracteríscas de la obra, niveles estácos de la napa y sus /uctuaciones, condiciones de explotaci!n, capacidades máximas, estragrafa y todo antecedente que se esme de inters. $erá necesario recopilar antecedentes de las captaciones subterráneas existentes, así como conocer el rgimen pluviomtrico del sector. Este úlmo se puede obtener a travs de la in%ormaci!n existente en el 3nstuto de 4eteorología $E5)463, algunas otras %uentes de estudios más especí"cos de la #ona o a travs de in%ormaci!n de estaciones pluviomtricas locales. )demás, es recomendable reali#ar un estudio &idrogeol!gico de la #ona donde se construirá el po#o, en el que se &aga especial menci!n de las caracteríscas de inters de los acuí%eros existentes, tales como naturale#a de los rellenos, alimentaciones o recargas disponibles, extensi!n y dimensiones de los acuí%eros, caracteríscas de permeabilidad y almacenamiento de los mismos 0transividad, coe"ciente de almacenamiento, rendimiento especí"co, etc.1
IV.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES QUE HAY TOMAR EN CUENTA EN LOS POZOS ) "n de lograr el mejor dise-o es necesario establecer algunas de"niciones y caracteríscas de los po#os. Nivel Estáco del Agua (NEA): es la distancia medida desde la super"cie del terreno &asta el nivel del agua en el po#o no a%ectado por ningún bombeo. Este nivel está de"nido por la línea de carga en el acuí%ero. Nivel de Bomeo (N!B): es la distancia medida desde la super"cie del terreno &asta el nivel del agua en el po#o, cuando se extrae un determinado gasto. 07ambin se denomina nivel dinámico1. Este nivel es dependiente del gasto bombeado.
Aamie"to (A): es la di%erencia entre el nivel de bombeo y nivel estáco y similarmente será %unci!n del gasto bombeado. 8epresenta la carga en metros de agua que produce el /ujo desde el acuí%ero &acia el po#o y el caudal que se está extrayendo. Cu#va g#a"ulom$t#ica: es la curva que se obene al gra"car los porcentajes en pesos retenidos en una serie de ceda#os de la escala de 7yler o de la serie estándar americana, de una muestra del material del acuí%ero, contra el tama-o de las aberturas correspondientes a dic&os ceda#os.
Tama%o e&ecvo: está representado por el tama-o de la abertura correspondiente al 9:; retenido de la curva granulomtrica. 'alo# modal: está representado por el tama-o de la abertura correspondiente al <:; retenido de la curva granulomtrica. Coecie"te de u"i&o#midad: representa al cociente entre el tama-o e%ecvo y el tama-o correspondiente al =:; retenido en la curva granulomtrica y es equivalente a la pendiente de dic&a curva entre esos dos puntos. Caacidad Esec*ca: representa la relaci!n entre el gasto extraído y el abamiento provocado para un empo determinado. $e expresa >.E ? 8endimiento@2epresi!n, en mA@&ora@m, l@seg@m, mA@min@m. 2epresi!n 5.E.) B 5.Combeo en pie o en metro. Re"dimie"to del +o,o (#oducci-"): es el volumen de agua por unidad de empo que el po#o está descargando ya sea por bombeo 0l@seg, mA@min1. Radio de i".ue"cia: es la distancia alrededor de la obra de captaci!n &asta donde llegan a ocurrir descensos en el nivel de agua cuando se reali#a el bombeo.
Captación de aguas subterráneas mediante pozos profundos en acuíferos libres. Captación de aguas subterráneas mediante pozos profundos en acuíferos connados.
2onde ) abamiento. C nivel estáco. > espesor del acuí%ero. 2 nivel de bombeo. 8 radio del círculo de in/uencia. D cono de depresi!n.
POZOS
V.
DEFINICION Y DESCRIPCIÓN DE UN POZO *n po#o es un agujero, excavaci!n o túnel vercal que per%ora la erra &asta cierta pro%undidad para alcan#ar un material en especí"co. En nuestro caso, un po#o de agua es una obra de captaci!n vercal que permite la explotaci!n del agua %reáca contenida en los interscios o las "suras de una roca del subsuelo en lo que se denomina acuí%ero. Los po#os presentan una gran diversidad en sus pro%undidades, volúmenes de agua, coste y pure#a de la misma, que puede necesitar o no de un tratamiento antes de ser consumida. Los po#os excavados se encuentran entre las %uentes de aprovisionamiento de agua más angua. Los primeros po#os eran simples agujeros sin protecci!n %rente a los desprendimientos, los cuales no &an resisdo el paso del empo. Los po#os tradicionales para recoger agua en la actualidad, suelen empla#arse en el entorno de las casas, bien en el pao de la vivienda o en la #ona común vecinal 0pla#a, encrucijada de calles1, siempre y cuando se &alle agua a un nivel moderadamente pro%undo. 'or seguridad y ulidad, el po#o se rodea a nivel de super"cie con un brocal, a modo de prel o parapeto, sobre el que se instala una polea o un cige-o, para subir el cubo que conene el agua extraída. 7ambin se le suele colocar una tapadera para evitar que caiga suciedad al interior. Existen tres grandes categorías de po#os los excavados, los hincados, los aforados , más conocidos comúnmente como per%oraciones, el cual es un trmino ambiguo que designa al mismo empo una obra y una tcnica de trabajo. La elecci!n del po de obra a reali#ar depende esencialmente de la pro%undidad de la capa acuí%era, de los datos &idrogeol!gicos del terreno, de la rapide# deseada y del coste de la operaci!n.
VI.
TIPOS DE POZOS
Pozos Hincados Los po#os &incados se reali#an mediante de%ormaci!n. >onsiste en la colocaci!n de tuberías generalmente galvani#ados y de alta resistencia con una punta en su extremo interior o una punta en sistema de rejilla, las cuales se van &incando a golpes generalmente en estratos arenosos en los cuales cualquier otra per%oraci!n no soportaría mantener sus paredes estables, por lo tanto la tubería va quedando inmediatamente instalada( con la única desventaja que son tuberías de F a A de 2iámetro y para pro%undidades muy someras máximo de G:BGHm que restringe el caudal a explotar por el tama-o de la bomba .) menudo se "ja un "ltro o tami# en la parte in%erior del conducto para "ltrar la arena y el resto de parIculas e impedir que penetren en los po#os. *li#ando esta tcnica. )l igual que los po#os excavados tambin están expuestos a la contaminaci!n y la desecaci!n, aunque en menor medida.
a1 'er%oraci!n por percusi!n
4todo pun#!n pesado por impacto con el terreno 7ipo de aguas aprovec&adas poco pro%undas
2iámetro FH mm a GH: mm 'ro%undidad máxima G: J GH metros dependiendo la dure#a del suelo
b1 'er%oraci!n por ro#ado 4todo vaciado de anillos &uecos clavados en el suelo 7ipo de aguas aprovec&adas poco pro%undas 2iámetro &asta varios metros de diámetro 'ro%undidad máxima GH metros
c1 'er%oraci!n por inyecci!n de agua 4todo inyectar agua a presi!n para erosionar el suelo y &acer el agujero 7ipo de aguas aprovec&adas poco y medianamente pro%undas 2iámetro F:B=: cm 'ro%undidad máxima G:BGH metros
Perfor!"#$
Per!%&"#$
Ro'(o
I$)e!!"#$ (e A*%
Método realización Tipo de aguas
Punzón
Anillados huecos Poco Profundas &arios
Inyección agua a presión Poco y Medio Profundas !"$!'
%#
%$%#
Diámetro (metros) Profundidad máima (metros)
Poco Profundas !"#$!%# %$%#
Pozos Excavados Los po#os excavados constuyen una de las tcnicas más sencillas para acceder al agua subterránea contenida en acuí%eros cercanos a la super"cie del terreno. Este po de obra es indicada especialmente para el aprovec&amiento de acuí%eros libres de bajo rendimiento, donde el po#o %unciona como captaci!n, pero al mismo empo como reserva para el almacenamiento de un volumen de agua que permita su extracci!n en %orma manual o con algún sistema de impulsi!n. )simismo en acuí%eros constuidos por rodados de gran diámetro o rocas que di"culten o encare#can la construcci!n de po#os mediante máquinas de per%orar, la excavaci!n de po#os en %orma manual es una alternava para &acer viable el acceso al agua. La pro%undi#aci!n de un po#o en suelos, sedimentos y rocas poco consolidadas requiere, para seguridad de los operarios, que las paredes sean revesdas con una pared de &ormig!n, a medida que se avan#a con la obra en pro%undidad. La excavaci!n y revesmiento se reali#a metro a metro o sea que se excava un po#o de G,=: m de diámetro &asta la pro%undidad de un metro, se dispone un enco%rado cilíndrico 0metálico y desmontable1, de G,G: m de diámetro y Gm de altura y se vacía el &ormig!n simple entre la pared de la excavaci!n y el enco%rado. 8esulta entonces una pared de revesmiento del po#o excavado, que ene :,GH m de espesor. La operaci!n de excavado y enco%rado se repite metro por metro, &asta llegar al agua subterránea que se desea captar. *na ve# que la excavaci!n llega al nivel %reáco, la pro%undi#aci!n de la obra requiere desagotar el agua que ingresa al po#o mediante medios manuales o un equipo de bombeo, con el "n de connuar con el revesmiento de &ormig!n.
7ambin pueden instalarse anillos de &ormig!n premoldeados, que se &acen descender desde la super"cie y permiten evitar el desmoronamiento de las paredes del acuí%ero. La pro%undidad más %recuente para estas captaciones es &asta F: metros bajo la super"cie. ) una pro%undidad mayor, las condiciones de seguridad &acen desaconsejable la construcci!n de este po de obras.
a1 4anual
4todo manual 0pico y pala1 7ipo de aguas aprovec&adas poco pro%undas 2iámetro a parr de G,H metros para que el operario trabaje &olgadamente. 'ro%undidad máxima la que le sea posible a los operarios. 5ormalmente la pro%undidad está limitada por la presencia de rocas de difcil per%oraci!n con &erramientas manuales.
b1 >on excavadora
4todo máquina excavadora 7ipo de aguas aprovec&adas poco pro%undas 2iámetro F metros 'ro%undidad máxima GH metros
c1 >on barrena
4todo máquina con barrena 7ipo de aguas aprovec&adas poco pro%undas 2iámetro de G,F a G,H metros 'ro%undidad máxima F:BA: metros
Po'o& e+!,(o&
M$%-
Co$ E+!,(or
Co$ Brre$
Método realización Tipo de aguas Diámetro (metros) Profundidad máima (metros)
Pico y Pala Poco Profundas %!#
ca*adora Poco Profundas " %#
+arrena Poco Profundas %!" $%!# "$,
Pozos perforados 4uc&os de los po#os modernos son po#os a%orados excavados por percusi!n de una &erramienta en el suelo o por la acci!n rotatoria de una &erramienta cortante 0&oyadora, taladradora, barrena1 que gira alrededor de un eje vercal y rompe y tritura las rocas, cuyos residuos suelen llevarse &asta la super"cie a travs de lodos. 'ueden alcan#ar &asta A:: m de pro%undidad. Estas captaciones se reali#an barrenando el terreno con brocas especiales para ello.
a1 'er%oraci!n por marlleo en %ondo de agujero
4todo aplicaci!n de un broca con posibilidad de marlleo neumáco 7ipo de aguas aprovec&adas pro%undas 2iámetro GH: J GK: mm 'ro%undidad máxima A:: metros
b1 'er%oraci!n rotatoria con inyecci!n de agua
4todo aplicaci!n de una broca y agua a presi!n 7ipo de aguas aprovec&adas pro%undas 2iámetro GH: J GK: mm 'ro%undidad máxima F:: metros
+e#&o#aci-" 4todo reali#aci!n 7ipo de aguas 2iámetro 0metros1 'ro%undidad máxima 0metros1
VII.
/a#lleo Croca 'ro%undas :,GHB:,A A::
Rotato#ia co" I"0ecci-" de Agua Croca y agua a presi!n 'ro%undas G,GH J G,K: F::
POZOS PERFORADOS
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El %uncionamiento de los po#os está basado en el principio de c!mo el agua almacenada en los materiales del acuí%ero es cedida por drenaje gravitacional. )l producirse el descenso del nivel estáco del po#o, se establece un gradiente &idráulico entre cualquier punto de la %ormaci!n y el po#o, originándose un movimiento radial desde todas las direcciones &acia el po#o en una %orma simtrica y de tal manera que el caudal que se extrae del po#o es igual al caudal que pasa por cualquier secci!n del acuí%ero. ) medida que la velocidad aumenta mayor será el gradiente &idráulico ya que aumenta la %ricci!n existente entre el /uido y las parIculas s!lidas en contacto( es por eso que lo que se %orma alrededor del po#o se le conoce como cono de depresi!n que sobre un plano vercal presenta una curva conocida con el nombre de curva de abamiento. La %orma convexa del cono se debe a que el agua que /uye radialmente &acia el sondeo ene que atravesar cada ve# secciones menores 0las paredes de imaginarios cilindros concntricos con el sondeo1, de modo que, según 2arcy, si disminuye la secci!n, tendrá que aumentar el gradiente para que el producto permane#ca constante. La %orma, alcance y pro%undidad de este cono de depresi!n dependerá de las condiciones &idrogeol!gicas 0transmisividad y coe"ciente de almacenamiento del acuí%ero1, del caudal y el empo de bombeo o inyecci!n. En el acuí%ero con"nado el cono de depresi!n es la representaci!n de la variaci!n de los niveles pie#omtricos en tanto que en el acuí%ero libre es además la %orma real de la super"cie pie#omtrica. En un acuí%ero libre, es la super"cie %reáca la que toma la %orma del cono de descenso. En cambio, si lo que se bombea es un acuí%ero con"nado o semi con"nado, y suponemos que la super"cie pie#omtrica inicial es &ori#ontal, al iniciar el bombeo es dic&a super"cie la que
%orma el cono de descensos, y son igualmente válidas las consideraciones anteriores. En ambos casos, libre y con"nado, el agua circula radialmente &acia el sondeo, pero la di%erencia es que en el acuí%ero libre el agua circula por toda la secci!n transversal, desde el cono &acia abajo, mientras que en el con"nado solamente circula por el propio acuí%ero.
2esde mediados del siglo M3M se intent! encontrar expresiones matemácas que re/ejaran la %orma y evoluci!n del cono de descensos. Es evidente la ulidad de estas expresiones en la prácca podremos evaluar la in/uencia que tendrá un bombeo en puntos vecinos( si el radio
de nuestro bombeo podría llegar a una #ona determinada en la que se in"ltra agua contaminada, o calcular si será pre%erible extraer el caudal necesario mediante un solo sondeo de mayor caudal o con varios de menor caudal, etc.
VIII.
PARTES DE UN POZO
El po#o como obra de captaci!n de un acuí%ero, está constuido por la rejilla de captaci!n, el centrali#ador, la tubería de revesmiento, la empacadura de grava 0caso de ser necesario1, la bomba y los accesorios complementarios para el %uncionamiento correcto durante el período de dise-o.
La rejilla de captación La colocaci!n de la rejilla ene por objeto la admisi!n en el po#o de agua libre de arena y en candad elevada, con un mínimo de prdida de carga. La rasuraci!n depende del po de material no consolidado tal como la arena, que se encuentre en el acuí%ero. La rejilla permite que el agua /uya libremente &acia el po#o desde la %ormaci!n saturada, evitando que la arena penetre y además actúa como un retenedor estructural que estabili#a el agujero dentro del material consolidado. $i las ranuras o per%oraciones del ceda#o no son de la dimensi!n precisa para el acuí%ero los po#os bombearán arena. Los ceda#os se %abrican en tubos de metales di%erentes con protecci!n o sin ella en aleaciones de plásco, concreto, asbestoBcemento o "bra de vidrio. Los más econ!micos y comúnmente usados son los %abricados en tubo de acero
con bajo contenido de carb!n. La rejilla del po#o debe ser de !pma calidad 0de buena estructura, resistente a la corrosi!n y e"ciente desde el punto de vista &idráulico1.
El centralizador El prop!sito principal de usar el estabili#ador es mantener una desviaci!n ra#onable del boquete, ayudando a asegurar la calidad de la cementaci!n, de tapar y del aislamiento para alcan#ar buenos resultados.
Ademe del pozo Es una tubería generalmente de acero, colocada con &olgura dentro de la per%oraci!n. Este componente proporciona una conexi!n directa entre la super"cie y el acuí%ero, y sella el po#o de las aguas indeseables super"ciales o poco pro%undas( además soporta las paredes el aguajero de per%oraci!n.
Relleno de grava El relleno o maci#o de grava es un procedimiento que consiste en colocar grava seleccionada entre la parte de a%uera de la rejilla y la pared del acuí%ero. Evita la penetraci!n de parIculas y le sirve como un "ltro natural.
Sello Sanitario >onsiste en una argamasa impermeable que se coloca en el espacio anular existente entre el terreno per%orado y el tubo del po#o, desde la super"cie del terreno &asta una pro%undidad que no inter"era con la captaci!n de agua, evitando así el paso de las sustancias peligrosas.
Boma! 2isposivo empleado para elevar, trans%erir o comprimir líquidos y gases, son máquinas que reali#an un trabajo para mantener un líquido en movimiento consiguiendo así aumentar la presi!n o energía cinca del /uido. N otros accesorios complementarios para el %uncionamiento correcto durante el periodo de dise-o.
I.
M/TODOS DE PERFORACIÓN DE POZOS
La excavaci!n se &ace mediante sistemas de percusi!n o rotaci!n. El material cortado se extrae del &ueco con un ac&icador, mediante presi!n &idráulica, o con alguna &erramienta &ueca de per%orar, etc. 'ueden además combinarse estos F sistemas en diversas %ormas. )demás de estos sistemas, en los úlmos a-os se &an desarrollado nuevos mtodos de per%oraci!n para po#os pro%undos, los cuales debido a sus grandes costos y al po de terreno que atacan 0principalmente rocas o %ormaciones minerales de gran dure#a1 son usados en la construcci!n de po#os para agua solo para abastecimiento de grandes poblaciones y en %aenas de construcci!n de po#os petroleros.
0. PERFORACIÓN POR PERCUSIÓN En este sistema de per%oraci!n la acci!n de per%orar se lleva a cabo a travs de un cable de acero que levanta y deja caer un pesado conjunto de &erramientas dentro del agujero que se va abriendo 0por eso es conocida tambin como per%oraci!n por >able1. El marllo de %ondo o trpano que se encuentra ubicado en la parte in%erior del conjunto de &erramientas %ractura la roca y el material granular, convirndolos en peque-os %ragmentos, los cuales pueden ser extraídos mediante cuc&aras o mediante un sistema de circulaci!n de lodos de per%oraci!n desde el %ondo &asta la super"cie. Este sistema normalmente es mecani#ado, aunque por la simplicidad de su principio de %uncionamiento, &a sido implementado en %orma manual a travs de la &istoria, tenindose antecedentes de po#os de este po en la angua civili#aci!n 4esopotámica 0aproximadamente &acia el siglo M33 a.c.1 y >&ina 0siglo M d.c.1 además de los mtodos manuales más modernos que serán descritos más adelante.
En caso de no usar lodos de per%oraci!n, cuando se atraviesan %ormaciones suaves no consolidadas al per%orar, es necesario &incar una tubería de revesmiento que permita
mantener estables las paredes del sondaje durante todo el proceso, para evitar así derrumbes. )demás, este sistema ene múlples variables dependiendo de la cuc&ara de %ondo o trpano que se use para la extracci!n del lodo de per%oraci!n me#clado con restos de material del suelo, el cual puede ser una cuc&ara acondicionada para extracci!n 0el caso de las cuc&aras o válvulas de c&arnela o de dardo mostradas en las imágenes a connuaci!n1, lo que implica tener que peri!dicamente rerar todo el sistema de per%oraci!n para vaciar dic&as cuc&aras, o simplemente para la rotura del material 0en el caso del trpano1 en cuyo caso se usa un sistema de extracci!n por circulaci!n de lodos y el cable del sistema es reempla#ado por un sistema de tuberías por el cual circulan dic&os lodos. Este mtodo de per%oraci!n consta comúnmente de las siguientes partes ! /ásl o To##e: En los sistemas mecani#ados generalmente son de po telesc!pico y viene en dos tramos de AO pies cuando está extendida y FF pies cuando está recogida, con sus respecvos disposivos de extensi!n. El largo de la torre está en %unci!n de la elevaci!n requerida al dejar caer el sistema de tubos de per%oraci!n con el marllo de %ondo. 1 Ba##as de +e#&o#aci-" o Cale: $on las que unen el marllo o cuc&ara de %ondo con el sistema de levante. 1 2istema de 3eva"te: 5ormalmente %ormado de un >able o >uerda unido a una polea en la parte superior de la torre que levanta el sistema de tuberías o el conjunto cableBcuc&ara. Es jalado mediante %uer#a &umana 0en el caso manual1 o mediante un sistema motori#ado incorporado al tren de rodaje del sistema 0en el caso mecani#ado1. 1 2istema de Ci#culaci-" del 3odo de +e#&o#aci-": *n sistema de bombeo que &ace que el lodo circule a travs del po#o, permiendo mantener la estabilidad de las paredes y re%rigerar la cuc&ara de %ondo. Este lodo baja por los lados de las barras de per%oraci!n y luego de me#clarse en el %ondo con el material triturado, es conducido al interior de la cuc&ara de %ondo o trpano, desde donde es llevado a la super"cie. 2ic&o sistema de circulaci!n puede tambin %uncionar de %orma inversa, es decir, con el lodo bajando por los lados y subiendo por dentro de las barras. 1 Cuc4a#a de 5o"do o T#$a"o: Esta situado a connuaci!n de las barras de per%oraci!n. Es la parte más importante del sistema, dado que de ella depende la %orma de extracci!n de los restos de suelo 0extracci!n de la cuc&ara completa o circulaci!n de lodo de per%oraci!n1 y la velocidad de avance. Cásicamente se pueden disnguir A pos
B 7rpano Es básicamente un marllo de acero, generalmente diamantado o endurecido con tungsteno, cuya única %unci!n es triturar el material del %ondo con el impacto vercal. Luego de esto el material se me#cla con el lodo de per%oraci!n y es absorbido por una válvula situada en la parte superior del trpano, desde donde, por un sistema de bombeo, es llevado a la super"cie en %orma connua a travs de los tubos de per%oraci!n.
B>uc&ara de >&arnela >umple %unciones similares al 7rpano pero con una e%ecvidad menor, debido a que debe conservar cierta estabilidad estructural que le permita almacenar el material destro#ado me#clado con agua o barro de per%oraci!n en su interior. La entrada del material se reali#a mediante una compuerta en su parte in%erior, que es abierta al reali#arse el impacto de la cuc&ara y cerrada al levantarse sta. 7iene el inconveniente de que para rerar el material debe rerarse todo el sistema de barras en la parte superior, lo que &ace más demoroso este sistema.
B>uc&ara de 2ardo $imilar en %uncionamiento a la cuc&ara de >&arnela, pero con la ventaja de que el material entra por los lados de la compuerta del %ondo 0la cual se mueve completamente en %orma vercal, a di%erencia de la de >&arnela que mantenía un extremo "jo1 lo que &ace que puede tener un mayor peso con la consiguiente ventaja de que puede tener más peso y estar dotada de un marllo similar a los trpanos, lo que le permite mayor e%ecvidad en la rotura del material del suelo.
7ipos de 7rpanos y >uc&aras de %ondo usadas en la per%oraci!n por percusi!n
) connuaci!n se observa un cuadro comparavo de las dos variables de la per%oraci!n por percusi!n.
1. PERFORACIÓN POR ROTACIÓN Este mtodo consiste en &oradar un agujero mediante la acci!n de un trpano en la parte in%erior de una tubería y remover los %ragmentos que se producen con un /uido que circula en %orma connua con%orme el trpano penetra los materiales de la %ormaci!n. En este mtodo la per%oraci!n se reali#a mediante un sistema de tuberías con una broca en su parte in%erior la cual al rotar por la %uer#a &idráulica dada al sistema, va rompiendo el terreno. El rero del material se reali#a mediante la circulaci!n de lodos de per%oraci!n &ec&os de arcilla con agua 0idealmente arcilla bentonica1, exisendo una variable de este sistema que usa aire comprimido como /uido para rero del material, la cual será descrita más adelante. El /uido de per%oraci!n 0aire o lodo1 puede &acer el rero de material de F %ormas
1 Ci#culaci-" Di#ecta En este mtodo el /uido circula impulsado por una bomba por el interior de las tuberías de per%oraci!n &asta llegar al %ondo del po#o, /uyendo luego &acia arriba por el espacio entre el tubo y las paredes del po#o, logrando de esta %orma arrastrar los sedimentos de la per%oraci!n &acia el exterior del po#o por rebalse, en%riar la broca permiendo una per%oraci!n connua y además, al penetrar la arcilla en las paredes del po#o, permite darles mayor estabilidad, impidiendo derrumbes del mismo, con el e%ecto contrario de que una ve# terminado el po#o &abrá que rerar esta arcilla en un proceso de desarrollo del po#o ya construido.
1 Ci#culaci-" I"ve#sa: En el caso de que los sedimentos sean de mayor tama-o y peso 0como es el caso de la per%oraci!n rotatoria en gravas o rocas1 estos no pueden ser arrastrados &acia arriba por circulaci!n directa, debiendo ser rerados a presi!n por una bomba instalada en la parte superior de las tuberías de per%oraci!n. 'or este movo la circulaci!n se &ace cayendo el
/uido por el espacio entre las tuberías y las paredes del po#o y ascendiendo por dentro de los tubos. En ambos sistemas el lodo, luego de ser rerado del po#o, es conducido a un %oso de sedimentaci!n en donde las parIculas pesadas extraídas del %ondo decantan, quedando en la parte superior de la %osa para su bombeo al po#o reali#ándose nuevamente el ciclo. *n equipo de per%oraci!n por rotaci!n Ipico 0generalmente mecánico1 ene a modo general las siguientes partes 1 /esa de #otaci-": Es el mecanismo que recibe la %uer#a del motor &idráulico y &ace girar las barras de per%oraci!n, conocidas en los sistemas mecani#ados como Pelly, cuya parte superior va en su centro. 1 2a#ta de +e#&o#aci-" El conjunto de tuberías que se emplea para la per%oraci!n se denomina columna o sarta de per%oraci!n, y consiste en una serie de tro#os tubulares interconectados entre sí mediante uniones roscadas. Este conjunto, además de transmir sendo de rotaci!n al trpano, ubicado en el extremo in%erior de la columna, permite la circulaci!n de los /uidos de per%oraci!n. 1 T#$a"o: Estos enen la %unci!n de disgregaci!n del material durante la per%oraci!n de un po#o. Existe una amplia gama de estos y cada uno está dise-ado para determinados pos de suelo con determinadas caracteríscas mecánicas y abrasivas. Los más usados son Q 7rpano de rodetes dentados Este ejerce una acci!n cortante y de trituraci!n a la ve#, logrando cortar %ormaciones duras con gran e%ecvidad. El más usado es el 7ricono convencional, cuyos dientes son &ec&os con acero al 7ungsteno o al >obalto1 y el 7ricono de Cot!n, con dientes &ec&os de incrustaciones de carburo de tungsteno u otras aleaciones de extrema dure#a. 5o es recomendable para suelos muy "nos como arcillas o limos dado que este se ad&iere al espacio entre los dientes perdiendo e%ecvidad el tricono.
Q 7rpano de )rrastre Este ene aletas cortas a sus lados y en la parte in%erior, las cuales idealmente llevan un tratamiento super"cial y un "lo cortante %orjado para darles mayor dure#a, los cuales producen una acci!n de corte y desgarre. 3deales para %ormaciones semiconsolidadas como rellenos /uviales o %ormaciones rocosas blandas pero inúles en %ormaciones rocosas o con bolones.
Q Comba de lodos $u %unci!n principal es tomar el lodo del %ondo del po#o y llevarlo &acia el exterior donde, en el caso de los lodos de per%oraci!n, se depositan primeramente en un %oso de sedimentaci!n para el dep!sito natural del sedimento o detritus pesado y luego el lodo limpio /uirá &acia otra %oso, en donde será bombeado &acia el po#o para un nuevo ciclo. Es recomendable además incluir en el ciclo una malla para retener las parIculas pesadas. Q 4otor Encargado de dar %uer#a a la mesa de rotaci!n del sistema. Reneralmente va unido al c&asis del cami!n donde va todo el equipo.
2. PERFORACIÓN POR ROTOPERCUSIÓN 'ara solucionar los problemas de bajos rendimientos del sistema de percusi!n y los altos costos 0especialmente al trabajar en roca1 del sistema de rotaci!n, es que a mediados del siglo MM surgi! esta nueva %orma de per%oraci!n. Esta consiste, tal como su nombre lo indica, en un movimiento de rotaci!n connua combinado con la percusi!n peri!dica en %orma de pulsos del trpano. El trpano ocupado 0marllo de %ondo1 gira entre G:S y F:S entre golpe y golpe. Las primeras variaciones del mtodo de rotaci!n consiseron principalmente en el reempla#o del lodo de per%oraci!n por aire comprimido. Luego de esto y debido a la di"cultad del trabajo de rotaci!n en roca, se le agrego un movimiento de percusi!n peri!dica a la sarta de per%oraci!n en la parte superior de sta, lo cual no result! muy e"ciente debido al amorguamiento que se produce en la sarta de per%oraci!n. Dinalmente y para solucionar esto se cre! un trpano especial conocido como 4arllo de Dondo, el cual produce un golpeteo peri!dico de %orma independiente a la sarta de per%oraci!n, de manera que logra trabajar de muc&o mejor %orma en suelos rocosos sin la abrasi!n excesiva del trpano.
)demás existen otras variantes del mtodo de rotopercusi!n que constan de dos tuberías separadas para la per%oraci!n. *na de ellas 0generalmente la interior1 va golpeando el suelo con un trpano de percusi!n mientras la otra, generalmente la externa, mediante un trpano de corona 0similar al usado para la extracci!n de tesgos de rocas1 va rompiendo el terreno ya debilitado por el mecanismo de percusi!n. Este mtodo a modo general es ideal para el trabajo en roca o %ormaciones detrícas altamente co&esionadas, no así en terrenos arenosos y arcillas blandas. )demás, debido a que el lodo de circulaci!n &a sido reempla#ado por aire comprimido, en terrenos no co&esionados necesita de una entubaci!n simultanea del po#o durante la per%oraci!n y ene además el gran problema de que las presiones producidas por la columna de agua en el sondeo di"cultan la evacuaci!n del material de desec&o, problema que se agrava más a medida que la columna de agua es mayor.
Diagrama de funcionamiento de un sistema de perforación por Rotopercusión con circulación directa.
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RECOMENDACIONES PARA EL USO DE POZOS PERFORADOS
I.
7apar el ori"cio de salida del agua del cabe#al del po#o. Combear varias veces en posici!n de cada punto cardinal, norte Bsur y esteBoeste, &asta que brote agua entre las uniones del cuerpo y el embolo. $e destapa bruscamente el ori"cio de salida del agua, y se sigue bombeando por un empo adicional. Este procedimiento se debe reali#ar regularmente y tambin cuando se note di"cultad para bombear o disminuci!n del caudal >ontrolar %ugas de agua en las tuberías de descarga y conducci!n. Lavar y desin%ectar el tanque de almacenamiento peri!dicamente. 4antenimiento del sistema de tratamiento, si existe. 4antener la caseta del po#o limpia y seca.
MEDIDAS PARA PRESERVAR LA CALIDAD DEL AGUA
II.
$olamente las instalaciones de bajo impacto, como una casa, áreas recreavas, o al aire libre, deberán de locali#arse a H: pies del po#o. 5o me#cle o almacene ningún material que pueda contaminar su agua de abastecimiento a una distancia de H: pies de su po#o. )cvidades de mediano o alto impacto solo deberán de reali#arse a distancias seguras. Los sistemas spcos o los corrales para animales deberán de tener un mínimo de G:: pies de distancia del po#o. 5o almacene o me#cle pescidas, %erli#antes, productos para el csped, pinturas, productos de limpie#a, gasolina, generadores de gasolina o residuos de aceites automotrices cerca del po#o. 5o se des&aga o re materiales peligrosos 0incluye algunos pos de limpiadores domscos, pinturas, removedores de pinturas, residuos del taller mecánico y pescidas1 en los sistemas spcos J estas substancias no son tratadas Ipicamente en estos sistemas, y pueden %ácilmente movili#arse a las aguas subterráneas. 2isponga de todos sus materiales peligrosos en un centro de recolecci!n designado para ello. Los sistemas spcos deberán de estar locali#ados a un mínimo de G:: pies gradiente abajo de la %uente de abastecimiento de agua potable. 3nspeccione su po#o por lo menos una ve# por a-o, asegúrese que no tenga grietas en la cabe#a o sellado del po#o, o ningún otro po de aberturas que puedan provocar una contaminaci!n del agua. $i se presenta algún problema, llame a un contrasta con licencia del estado para que lo repare.
PRUEBAS DE BOMBEO
*na prueba de bombeo se reali#a para evaluar un acuí%ero, esmulándolo por medio de bombeo, y observando su respuesta 0descenso de nivel1 en po#os de observaci!n. 'ero el principal prop!sito de estos ensayos es conocer el caudal del po#o, es decir, el caudal !pmo de explotaci!n donde el po#o tenga un rendimiento máximo( en cuanto a los niveles de bombeo o descenso del agua, ya sea en invierno o verano y no a%ecte la e"ciencia de los po#os durante la operaci!n de"niva del equipo sumergible a instalar. )demás permite determinar la pro%undidad a la que debe ser colocada la bomba. En un po#o &ay dos niveles especiales
El nivel estáco es el nivel en que se encuentra el agua cuando no se &a iniciado extracci!n de agua. El nivel dinámico cuando se inicia el bombeo el nivel del agua comien#a a descender según la rapide# de bombeo, &asta que despus de un empo el nivel se deene( la rapide# de llenado del po#o se equilibra con la del bombeo y esta nueva pro%undidad o punto es el nivel dinámico.
Existen dos pos de pruebas de bombeo
'rueba a caudal variable o escalonada $e reali#an varias mediciones del nivel dinámico, cada una con una tasa de bombeo disnta 0generalmente se incluyen la capacidad mínima y máxima de la bomba1 y en un periodo de empo determinado. Reneralmente se reali#an de manera ascendente. 'rueba a caudal constante $e reali#a el ensayo con una misma tasa de bombeo durante todo el periodo de la prueba.
En los a%oros se emplean bombas po turbina, accionadas por un motor de combus!n capa# de variar revoluciones, por lo general entre 9:: r.p.m. y F::: r.p.m. La columna debe tener la longitud necesaria para que la bomba no succione aire al abarse el nivel dinámico. )demás de la bomba, se debe contar con un tac!metro de contacto, una sonda, pre%erentemente elctrica, con cable su"ciente, y un disposivo de medici!n de caudal, que consiste, por lo general, en un tubo con ori"cio calibrado y pie#!metro. 'ara reali#ar el a%oro, se debe seleccionar una bomba capa# de entregar un caudal del orden del A: ; superior al esperado para operar el po#o.
'rocedimientos para reali#ar el ensayo de bombeo o o o o o
3nstalar la bomba dentro del po#o. 4edir el nivel estáco tomando como re%erencia la parte superior del brocal del po#o. 4edir la altura del brocal del po#o con respecto al nivel del terreno. 4edir el diámetro interno del po#o. >alcular el volumen almacenado en el po#o con la ecuaci!n
2onde
Ta ? Tolumen almacenado en el po#o 2 ? 2iámetro interno del po#o &p ? 'ro%undidad del po#o medido desde el brocal &c ? 5ivel estáco del agua en el po#o medido desde el brocal o
o
o
3nstalar un medidor de niveles en el po#o, procurando que la sonda quede protegida por un tubo de 'T> 0GF mm1. 3niciar el bombeo a caudal constante, se debe veri"car constantemente que el caudal bombeado permane#ca constante. El caudal esmado a extraerse puede calcularse de la siguiente manera
2onde $p ? >audal extraído tb ? empo de bombeo
o
$e toman lecturas de variaciones de nivel a intervalos iguales durante el empo de bombeo establecido 0tb1.
o
Uusto al suspender el bombeo se debe iniciar las lecturas de recuperaci!n, las cuales se &arán a intervalos iguales( de"nidos de tal manera de poder obtener una curva su"cientemente precisa.
Reneralmente, se considera que un a%oro con"able debe durar unas
$e calcula el caudal especí"co uli#ando la siguiente ecuaci!n
2onde >E ? >audal Especi"co V5? 2i%erencia de nivel entre el nivel estáco y dinámico. o
III.
$e elabora la grá"ca de a%oro, donde se representa el caudal en el eje de abscisas y los descensos en el de las ordenadas, pre%erentemente con escala creciente &acia abajo a parr del nivel estáco. )demás, se pueden gra"car los descensos contra el empo para establecer la e"ciencia del po#o.
VENTA3AS Y DESVENTA3AS DE LA UTILIZACIÓN DE LOS POZOS PERFORADOS
Ve$45& (e -o& 6o'o& 6erfor(o&.
$egún esmaciones, el 9H; o más del agua dulce uli#able se encuentra bajo la super"cie del terreno. Es el único recurso disponible en #onas desrcas. 6ay menores prdidas por evaporaci!n. 6ay menor exposici!n a la contaminaci!n. $u disponibilidad es menos a%ectada por las variaciones climácas. 5o &ay prdida de la capacidad de almacenamiento. La temperatura del agua es constante. $u composici!n química es casi constante. 5o ene turbiedad ni color. La "ltraci!n natural del agua &ace menos costoso su tratamiento y potabili#aci!n. *n acuí%ero puede tener una gran extensi!n por lo que se puede reali#ar la captaci!n lo más cerca posible a la #ona de demanda( a&orrando en costos de in%raestructura para la conducci!n del suministro de agua.
De&,e$45& (e -o& 6o'o& 6erfor(o&.
IV.
5o es visible, por lo tanto, se di"culta su estudio, cuan"caci!n, explotaci!n racional y manejo. En muc&as regiones las rocas no conenen su"ciente porosidad o permeabilidad para proporcionar la candad de agua requerida. En algunas #onas ene mayor contenido de s!lidos disueltos que el agua super"cial en la misma regi!n. La per%oraci!n puede resultar un mtodo muy costoso dependiendo de las caracteríscas del suelo y la pro%undidad del po#o.
CRITERIOS DE DISE7O El dise-o de los po#os tubulares o tajo abierto están sustentadas en el conocimiento de las caracteríscas &idrodinámicas del acuí%ero sobre el cual se construirá un po#o que permita prever de agua en trminos econ!micamente rentables. 'or consiguiente, la decisi!n de per%orar un po#o estará sujeto a los resultados obtenido en el estudio &idrogeol!gico, prueba de po#o, análisis de las caracteríscas del material encontrado durante la per%oraci!n, análisis de la calidad de agua y "nalmente el caudal máximo permisible a explotarse mediante el po#o sin que altere las condiciones medioambientales del acuí%ero y de su entorno.
F:J FH a-os Dáciles de ampliar cuando el crecimiento y las tasas de inters son bajas, menor del A; anual. G: J GH a-os >uando las tasas de crecimiento e inters son altas, mayor del A; anual.
Prof%$("(( (e- Po'o La pro%undidad que se espera darle al po#o se determina por lo general mediante el registro de po#o de prueba, de los registros de otros po#os cercanos en el mimo acuí%ero o durante la per%oraci!n del po#o, por lo general el po#o se determina en el %ondo del acuí%ero. Esto es de desear por las ra#ones siguientes $e uli#an mayor espesor del acuí%ero como intervalo de captaci!n del po#o lo que mejora su capacidad especí"ca. 'uede obtenerse mayor abamiento disponible, permiendo al po#o erogar más caudal. *na excepci!n a estas reglas serian >uando se sitúa la rejilla centrándola entre las partes superiores e in%eriores del acuí%ero, prácca que a veces se sigue para lograr un uso más e"ciente de una cierta longitud de rejilla en un acuí%ero artesiano uni%orme. >uando se encuentra agua de mala calidad en la parte in%erior del acuí%ero, en tal caso el po#o deberá de completarse &asta una pro%undidad de excluya esa agua y obtener así la mejor calidad que se encuentre disponible.
D"89e4ro (e- 6o'o El diámetro del po#o debe de escogerse de modo que sas%aga los siguientes requisitos El ademe debe de ser lo su"cientemente amplio para que permita acomodar la bomba con la tolerancia adecuada para su instalaci!n y %uncionamiento. El diámetro del intervalo de captaci!n del po#o debe ser tal que garancen una buena e"ciencia &idráulica del mismo. )l escogerse el diámetro del po#o el %actor que gobierna es el tama-o de la bomba que va a necesitarse para la descarga deseada o potencial del po#o. Es decir que el gasto necesario del po#o y su capacidad especí"ca más un cierto margen de seguridad por menor e"ciencia del po#o, eventuales inter%erencias, o bombeo connuo, de"nen la máxima pro%undidad de la bomba a instalar. El diámetro de ademe deberá ser dos números mayor que el diámetro nominal de la bomba, y bajo ninguna circunstancia deberá escoger un diámetro menor de por lo menos un número más grande que los ta#ones de la bomba. En la tabla siguiente se muestran los tama-os de ademe que se recomiendan.
$i el ademe de la tabla se escoge de acuerdo a la tabla anterior, exisrá una lu# adecuada para la instalaci!n de la turbina vercal( el eje de la misma constuirá la plomada y no se %or#ara la bomba, aunque el ademe se &alle ligeramente %uera de la línea y no exactamente a plomo. Esta lu# o tolerancia es plenamente adecuada para bombas sumergibles. )simismo, si la bomba se empla#a por debajo de alguna secci!n enrejillada, &abrá su"ciente área alrededor de los ta#ones como para permir que el agua pase &acia abajo &asta la captaci!n de la bomba como un mínimo de la perdida.
Lo$*"4%(: ("89e4ro ) 94er"- (e Re5"--. La rejilla es un elemento de importancia en el dise-o de un po#o sus caracteríscas guardan una estrec&a relaci!n con los parámetros &idráulicos del acuí%ero. En los po#os que captan agua de acuí%eros no consolidados se requiere un "ltro de caracteríscas variables a determinar que sas%aga los requerimientos de i1 sirva como estructura soporte de la %ormaci!n acuí%era( ii1 impida el paso de arena( iii1 permita la circulaci!n del agua &acia el po#o a baja velocidad y con la máxima capacidad especí"ca. En los acuí%eros consolidados, rocosos, el po#o per%orado deja caras libres a las grietas, por donde /uye el agua( no se requiere estructura "ltrante.
; Lo$*"4%( (e - Re5"-- La longitud !pma de rejilla debe de escogerse con relaci!n al espesor de acuí%ero, abamiento disponible y estragrafa de la %ormaci!n. Las reglas que siguen se pueden aplicar a cuatro situaciones Acu*&e#os a#tesia"os 4omog$"eos: En este po de acuí%eros, deberá enrejillados de un <: a un K: por ciento del espesor del material acuí%ero, suponiendo que el nivel del agua no descienda por debajo del tec&o de este. $i el acuí%ero ene menos de unos K metros de espesor, es su"ciente con enrejillar el <: por ciento. $i su espesor se &alla comprendido entre K y GH metros, deberá colocarse rejilla en un
4aterial de %abricaci!n del tubo 2imensiones del tubo 2iámetro Longitud
)bertura de la rejilla Wrea libre 7ipo de abertura 7ama-o de abertura 're "ltro de grava
<; D"89e4ro& (e -& re5"--&= El diámetro de la rejilla se escoge de manera que se cumpla el principio básico de proveer su"ciente área de entrada para que la velocidad de acceso del agua al po#o no exceda de un cierto valor espulado. 'or pruebas de laboratorios y por pruebas de campo se &a determinado que si la velocidad de entrada a travs de la rejilla es menor o igual a A cm@seg, se obtendrán los siguientes resultados
La prdida por %ricci!n en las aberturas será de un valor despreciable La velocidad de incrustaci!n será mínima La velocidad de corrosi!n será tambin mínima
La velocidad se calcula dividiendo la descarga deseada o que se espera obtener por el área total abierta de las ranuras de la rejilla. $i la ci%ra que se obene es mayor que A cm@s, se deberá aumentar el diámetro de la rejilla de modo que se provea su"ciente área abierta y la velocidad se aproxime a lo indicado. $i la velocidad calculada de esa manera es menor, 0G.H cm@s1, se podrá entonces reducir el diámetro de la rejilla en cierta proporci!n. $e ene que garan#ar que el diámetro de la rejilla sea tan grande como se pueda, para mantener el valor de la velocidad de entrada por debajo del valor límite de A cm@s. $e supone que la bomba se colocará sobre la rejilla y que las prdidas de carga relacionadas con el /ujo vercal ascendente del agua a travs de la rejilla son peque-as. La mayor parte de los %abricantes de las rejillas suministran tablas que indican el área abierta por metro de cada tama-o de sta y para diversos anc&os de ranuras. En el anexo <.F se muestran los ejemplos para cada anc&o de rejilla.
!; M4er"- (e - Re5"-- El material de la rejilla debe ser seleccionado según >ontenido mineral del agua. 'resencia de jaleas bacterianas. 8equisitos de resistencia de la rejilla. 4ediante análisis de químicos del agua se puede determinar si el agua es corrosiva o incrustante. El agua corrosiva causa la corrosi!n de la rejilla y esta a su ve#, %alla o deterioro del po#o, invasi!n de una excesiva candad de arena en el po#o. 'or lo anterior se &ace necesario uli#ar un material que evite la corrosi!n. El agua incrustante ostenta estas caracteríscas por la tendencia a depositar minerales en la super"cie de la rejilla y en los poros de la %ormaci!n cercana a estas. 7ales disposiciones obstruyen las aberturas de las rejillas.
El agua co##osiva uede esta# dete#mi"ada o# los siguie"tes *"dices: Talor bajo de p6. $i este es menor que < el agua es ácida y existen condiciones de corrosividad. Xxígeno disuelto. $i este excede de F ppm, el agua es corrosiva. El oxígeno disuelto se encuentra de pre%erencia en los po#os %reácos someros. $ul%uro de &idr!geno. $u presencia puede establecerse por su olor caracterísco a &uevo podrido. >oncentraciones de G ppm pueden causar corrosi!n severa. $!lidos disueltos totales. $i el contenido mineral disuelto excede de G::: ppm la conducvidad elctrica del agua es su"cientemente alta como para causar corrosi!n electrolíca. 'ara evitar esto uli#ar rejillas de un solo metal. 2i!xido de carbono. $i la presencia de este gas excede de H: ppm, el agua es corrosiva. >loruros. $i el contenido sobrepasa de H: ppm, el agua es corrosiva. )gua incrustante. El agua con esta caracterísca ene tendencia a depositar minerales en la super"cie de la rejilla y en los poros de las %ormaciones cercanos a ellos. $e obstruyen las %ormaciones de la rejilla. El agua i"c#usta"te uede esta# dete#mi"ada o# los siguie"tes *"dices: )lto valor de p6, por encima de <.H. 2ure#a de carbonatos, si excede de A:: ppm se %ormaran costras de cal. 6ierro. $i su contenido sobrepasa las F.: ppm Las rejillas de po#os con agua de estas caracteríscas deben ser construidas con metales resistentes que soportan la acci!n corrosiva. Los materiales más comunes son Everdur y acero inoxidable A:=. La bacteria denominada bacteria %erruginosa, presente en algunas aguas, es un organismo molesto que causa obstrucci!n de los poros de la %ormaci!n acuí%era y de las aberturas de una rejilla. Estas bacterias producen material pegajoso de consistencia viscosa causando oxidaci!n y precipitaci!n de &ierro disuelto y manganeso. 2ebido al e%ecto combinado de la proli%eraci!n de los microorganismos y minerales precipitados en un corto empo se produce la obstrucci!n casi completa del po#o. 5ilt#o de 7#ava Los "ltros de grava y su dise-o dependen de las condiciones geol!gicas que existen en la %ormaci!n inmediata al po#o, y el prop!sito del mismo es retener todo el material de la %ormaci!n. $e deberán dise-ar los espesores, basados en el análisis granulomtrico de los materiales más "nos que componen el acuí%ero, y se deberán construir todas las curvas granulomtricas de todos los estratos que componen el acuí%ero. 2ebe mulplicarse el tama-o de arena correspondiente al <:; de retenci!n, por un %actor que va desde = &asta O, usando un %actor de = como mulplicador si la %ormaci!n es "na y uni%orme, usando O si esta es más gruesa y no uni%orme.
El límite máximo para el espesor del "ltro de grava debe ser como máximo F: cms. Uicaci-" 0 lo"gitud del lt#o (#e6illa) La ubicaci!n y longitud !pma del "ltro o rejilla se decide en relaci!n con el espesor del acuí%ero, abamiento esmado y estra"caci!n del acuí%ero. En >uadro 5o.KB= y Dig 5o. KBG, se esquema#an las reglas aconsejables. En un acuí%ero libre se obene el mayor rendimiento y la instalaci!n más econ!mica de un "ltro para el tercio in%erior del acuí%ero. En acuí%eros &eterogneos, con"nados o libres, cuando el estrato menos permeable está superpuesto al más permeable, conviene prolongar el "ltro de menor abertura dentro del acuí%ero más permeable para evitar producci!n de arena por corrimiento del estrato de menor granulometría. En acuí%eros con"nados &omogneos de poco espesor se puede ubicar un "ltro en %orma centrada que cubra el H: al K: ; del espesor del acuí%ero para este caso se obene el mayor rendimiento &idráulico y econ!mico. En acuí%eros de mayor espesor se requiere mayor porcentaje de penetraci!n. $i la longitud del "ltro no cubre todo el espesor del acuí%ero se aconseja distribuirlo en la %orma indicada en la 7abla, para obtener el máximo de capacidad especí"ca del po#o.
V.
PROCEDIMIENTOS DE DISE7OS B8s9ueda 0 a"álisis de I"&o#maci-" a#a la dete#mi"aci-" de la caacidad 0 calidad del acu*&e#o 'ara el dise-o de 'o#os pro%undos se debe contar con la siguiente in%ormaci!n Reol!gica y estragrá"ca. 7ipo de %ormaciones geol!gicas presentes en el área de invesgaci!n >aracteríscas fsicas de los acuí%eros 0magnitud, espesor, límites, permeabilidad, rendimiento especí"co, permeabilidad de los acuí%eros adjuntos, coe"ciente de almacenamiento, etc1. 6idrol!gico 5ivel pie#omtrico para el cual es necesario conocer la pro%undidad y los cambios de altura de las capas %reácas. 'recipitaci!n anual, escorrenIa y posibles recargas al subBsuelo, prdidas por evaporaci!n, transpiraci!n y descargas de aguas subterráneas. >alidad del agua >aracteríscas minerales del agua de cada acuí%ero. I"vesgacio"es 0 t#aa6o de camo 'ara Xbtener la in%ormaci!n mencionada se deben reali#ar las siguientes invesgaciones I"vesgaci-" 7eol-gica 'ara evaluar la %uente se uli#a la in%ormaci!n geol!gica disponible, 0en 5icaragua normalmente 35E7E8 administra dic&a in%ormaci!n1 conjuntamente con la in%ormaci!n geol!gica que se obene en el reconocimiento de campo. 7ales in%ormaciones son interpretadas por un experto en el campo de la &idrogeología acuí%eros. I"ve"ta#io de +o,os! $e debe &acer una invesgaci!n de los po#os que existan en la #ona, de %otografas areas y planos geol!gicos para &acer un avalúo tentavo, a "n de determinar las condiciones de los acuí%eros uli#ables. Los planos de suelos y %uentes super"ciales que &ayan sido preparados en base a las %otografas areas, pueden ser uli#ados para locali#ar acuí%eros poco pro%undos. Ot#o o de I"vesgacio"es En caso de que las invesgaciones anteriores resulten insu"cientes para determinar la presencia y caracteríscas de un acuí%ero se podrá reali#ar tambin cualquier de las siguientes invesgaciones Dime"sio"amie"to o Dise%o +#elimi"a# *na ve# de"nida las caracteríscas del acuí%ero y conocida la capacidad de bomba requerida se podrá proceder al cálculo del diámetro del po#o, longitud de la tubería ciega y ranurada, selecci!n del po, diámetro y material de las rejillas y el dimensionamiento del "ltro de grava de acuerdo a los criterios de dise-o mencionados. $e debe mencionar sin embargo que el dimensionamiento "nal de estos elementos se de"nirá al momento de la per%oraci!n, la cual incluirá el registro de los materiales litol!gicos a parr de los cuales se establecerá las longitudes de tubería y demás criterios.
