Estudio Hidrogeologico Para Perforaciones de Pozo

Estudio Hidrogeológico para perforación de Pozos UNIVERSI UNIVERSIDAD DAD DE EL SALVADOR SALVA DOR FACULTAD MULTI MULTI DISCIPLI DISCIPLINARIA NARIA ORI ENTAL DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA INGENIERÍA Y ARQUITECTURA.

ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO PARA

Estudio Hidrogeológico para perforación de Pozos

ÍNDICE

Pág. Introducción

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Objetivos

3

Marco teórico

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Exploración hidrogeológica

8

Ejemplo de estudio hidrogeológico para la perforación de pozos

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Conclusiones

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Recomendaciones

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Bibliografía

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INTRODUCCIÓN

El suministro de agua, saneamiento y drenaje son servicios claves en el proceso de urbanización, en el desarrollo económico y en la salud pública de los habitantes urbanos. En el medio urbano las Aguas Subterráneas son casi siempre el primer recurso que se utiliza con fines de abastecimiento de agua, porque poseen los siguientes beneficios: a) son de excelente calidad natural; b) son más seguras como fuente de abastecimiento en época de sequias; c) pueden utilizarse para el abastecimiento público y la utilización privada independientemente; y d) son atractivas en términos de inversiones de capital. Razones por las cuales contribuyen al desarrollo integral de las ciudades. Por las razones anteriormente expuestas es necesario realizar estudios hidrogeológicos que permitan establecer la localización, calidad y disponibilidad de caudal que tiene un acuífero subterráneo. En este trabajo se presenta la metodología a seguir en un estudio hidrogeológico para la perforación de un pozo, además de un ejemplo de la realización del mismo.


OBJETIVOS

Objetivo General 

Conocer la metodología que se sigue en la realización de un estudio hidrogeológico para la perforación de un pozo

Objetivos Específicos 

Conocer como los materiales geológicos que componen un estrato de suelo favorecen o disminuyen la generación de acuíferos subterráneos.

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Identificar como los parámetros de escorrentía, precipitación entre otros favorecen la producción de aguas subterráneas.


MARCO TEÓRICO Agua subterránea

Afloramiento de agua subterránea en un pozo El agua subterránea representa una fracción importante de la masa de agua presente en cada momento en los continentes. Esta se aloja en los acuíferos bajo la superficie de la tierra. El volumen del agua subterránea es mucho más importante que la masa de agua retenida en lagos o circulante, y aunque menor al de los mayores glaciares, las masas más extensas pueden alcanzar millones de km² (como el acuífero guaraní). guaraní). El agua del subsuelo es un recurso importante y de este se abastece a una tercera parte de la población mundial, mundial,1 pero de difícil gestión, por su sensibilidad a la contaminación y a la sobreexplotación. Es una creencia común que el agua subterránea llena cavidades y circula por galerías.

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Una zona de saturación, que es la situada encima de la capa impermeable, donde el agua rellena completamente los poros de las rocas. El límite superior de esta zona, que lo separa de la zona vadosa o de aireación, es el nivel freático y varía según las circunstancias: descendiendo en épocas secas, cuando el acuífero no se recarga o lo hace a un ritmo más lento que su descarga; y ascendiendo, en épocas húmedas. Una zona de aireación o vadosa, es el espacio comprendido entre el nivel freático y la superficie, donde no todos los poros están llenos de agua.

Cuando la roca permeable donde se acumula el agua se localiza entre dos capas impermeables, que puede tener forma de U o no, vimos que era un acuífero cautivo o confinado. En este caso, el agua se encuentra sometida a una presión mayor que la atmosférica, y si se perfora la capa superior o exterior del terreno, fluye como un surtidor, tipo pozo artesiano.

Tipos de acuíferos Según su estructura. Desde el punto de vista de su estructura, ya se ha visto que se pueden distinguir los acuíferos libres y los acuíferos confinados. En la figura de al lado se ilustran los dos tipos de acuíferos:


En los acuíferos porosos el agua subterránea se encuentra como embebida en una esponja, dentro de unos poros intercomunicados entre sí, cuya textura motiva que existe "permeabilidad" (transmisión interna de agua), frente a un simple almacenamiento. Aunque las arcillas presentan una máxima porosidad y almacenamiento, pero una nula transmisión o permeabilidad (permeabilidad <> porosidad). Como ejemplo de acuíferos porosos, tenemos las formaciones de arenas y gravas aluviales En los acuíferos fisúrales, el agua se encuentra ubicada sobre fisuras o diaclasas, también intercomunicadas entre sí; pero a diferencia de los acuíferos porosos, su distribución hace que los flujos internos de agua se comporten de una manera heterogénea, por direcciones preferenciales. Como representantes principales del tipo fisural podemos citar a los acuíferos kársticos.

Según su comportamiento comportamiento hidrodinámico Por último, desde un punto de vista hidrodinámico, de la movilidad del agua, podemos denominar, en sentido estricto: Acuíferos: Buenos almacenes y transmisores de agua subterránea (cantidad y velocidad) (p.ej.- arenas porosas y calizas fisúrales). Acuitardos: Buenos almacenes pero malos transmisores de agua agu a subterránea (cantidad pero lentos) (p.ej.- limos).


de medición, y puede ser directa o indirecta dependiendo de si es agua de lluvia que entra en contacto directo con un afloramiento del agua subterránea, o las precipitaciones deben atravesar las diferentes capas de suelo antes de ser integrada al agua subterránea. A las zonas de recarga se les puede llamar zonas de alimentación . Debido a las capas impermeables que encierran al acuífero, nunca se evidenciarán recargas autóctonas (situación en la que el agua proviene de un área de recarga situada sobre el acuífero), caso típico de los acuíferos semiconfinados y los no confinados o libres (freáticos).

Acuífero semi-confinado Un acuífero se dice semi-confinado cuando el estrato de suelo que lo cubre tiene una permeabilidad significativamente menor a la del acuífero mismo, pero no llegando a ser impermeable, es decir que a través de este estrato la descarga y recarga puede todavía ocurrir. Una de las ciencias que estudia las aguas subterráneas y su comportamiento es la Hidrogeología de la cual podemos decir que: La hidrogeología es una rama de las ciencias geológicas (dentro de la Geodinámica Externa), Externa), que estudia las aguas subterráneas en lo relacionado con su circulación, sus condicionamientos geológicos y su captación, así su definición dice «La hidrogeología es la ciencia que estudia el origen y la formación de las aguas subterráneas, las formas de yacimiento, su difusión, movimiento, régimen y reservas, su interacción con los suelos su estado (líquido, sólido y gaseoso) y propiedades (físicas, químicas,


2. El estudio de de los procesos que rigen los movimientos movimientos de las aguas subterráneas en el interior de las rocas y de los sedimentos. 3. El estudio de la química de las aguas subterráneas (hidroquímica e hidrogeoquímica).

LA EXPLORACIÓN HIDROGEOLÓGICA Conjunto de estudios, trabajos y operaciones, llevados a cabo tanto por técnicas directas como indirectas, encaminados a la la localización de acuíferos, para captación de aguas subterráneas, en cantidad y con calidad adecuadas para el fin pretendido y definición de las condiciones óptimas de explotación.   

1ª Etapa: Estudio Hidrogeológico: Conduce a la propuesta de perforación de sondeo, con definición técnica y de objetivos del mismo. 2ª Etapa: Construcción de la obra de captación. 3ª Etapa: Valoración de los resultados del sondeo, para determinación de los parámetros hidráulicos del acuífero y de las condiciones óptimas de explotación.

EL ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO 1.1 Recopilación de la información. 1.2 estudio de la demanda de agua. 1.3 estudio geológico. 1.4 estudio geofísico.


en mapas hidrogeológicos cuya escala suele estar comprendida entre 1:100.000 y 1:200.000, sobre un área de estudio de varios miles de kilómetros cuadrados. En general, este tipo de estudios no requieren la realización de prospecciones geofísicas o sondeos, ya que se apoyan en la geología analizada con criterio hidrogeológico. En cambio, si requiere técnicos muy expertos. 

Estudios hidrológicos generales: Permiten obtener una cuantificación más aproximada de los acuíferos localizados en los estudios preliminares.

Con los resultados se elaboran mapas hidrogeológicos de escala variable entre 1:25.000 y 1:100.000. En estos mapas se suelen representar las curvas de isopiezas (puntos de igual nivel piezométrico), y con frecuencia también las isotransmisibilidades (oscilaciones del nivel piezométrico), profundidades de la zona saturada, concentraciones iónicas, etc. Habitualmente, estos estudios suelen extenderse a una cuenca hidrográfica de centenares a miles de kilómetros cuadrados. En esta etapa, es siempre necesario realizar un inventario detallado de pozos y fuentes. También frecuentemente se requiere la realización de prospecciones geofísicas, sondeos mecánicos, ensayos de bombeo y análisis químicos. 

Estudios de detalle: Dirigidos a lograr un conocimiento pormenorizado de las características de un acuífero concreto. En este tipo de estudios tienen una especial importancia los datos hidrológicos y técnicos de las captaciones


Contenido de los estudios hidrogeológicos 

Recopilación de información

Economía de tiempos y costes de realización Acceso a datos históricos 

Estudio de la demanda de agua

Estimación de demandas actuales y futuras Previsión de crecimiento demográfico permanente y estacional, industrial, agrícola, recreativo. Usos del agua: cantidad, calidad 

Estudio geológico

Reconocimiento preliminar (mapas topográficos, mapas geológicos, fotografías aéreas) Formulación de hipótesis sobre localización y movimiento de aguas subterráneas. Comprobación de hipótesis y establecimiento de otras nuevas en trabajos de campo Series estratigráficas. Cartografía geológica. Cortes geológicos. Bloques diagrama. Correlaciones. Estructuras. Facies 

Estudio geofísico

Métodos eléctricos y electromagnéticos


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Estudio climatológico

Precipitación Evapotranspiración Infiltración Escorrentía


Manantiales Zanjas de drenaje y galerías Pozos de excavación Sondeos 

Información que ofrece el inventario

Naturaleza litológica de los acuíferos Columnas estratigráficas Geometría de los acuíferos Piezometría del área investigada Determinación de la red de fllujo Caudales que aportan las captaciones Parámetros hidráulicos (T, S, caudal específico) Características químicas de las aguas Extracciones que se llevan a cabo en el acuífero, así como uso que de ellas se hace. 

Realización del inventario

Trabajos previos a la recogida de información (IGME, Confederaciones, SGOP,


Características constructivas (longitud, diámetro, revestimientos, características de los drenes o los filtros,.. Muestra de agua para análisis 

Datos a tomar en pozos o sondeos

Situación (X,Y,Z) Columna litológica y niveles productores atravesados en la perforación Nivel de agua. Profundidad. Reflejar si se ha estado bombeando Caudal Descensos producidos y recuperación de niveles Características constructivas de la perforación (sistema empleado, profundidad, diámetro, revestimientos, entubación, empaques,...) Características de la estación elevadora (tipo de bomba, potencia, grupo generador, profundidad de la aspiración, consumo energético...) Conductividad y pH Muestra de agua para análisis Almacenamiento de la información


Parámetros hidráulicos Hidroquímica 

Funcionamiento hidrodinámico de los acuíferos

Direcciones de flujo, gradientes,.. 

Balance hídrico

Entradas, salidas, recursos, reservas 

Cartografía hidrogeológica (escala variable).

Aspectos geológicos Litologías Tipos de contacto (concordante, discordante, mecánico) Estructuras antiformes y sinformes Dirección y buzamiento de los estratos 

Aspectos hidrogeológicos

Formaciones permeables e impermeables Inventario de puntos acuíferos Límites de acuíferos


Isoespesor de la zona saturada Isovariaciones piezométricas 

Aspectos hidrodinámicos

Divisorias hidrogeológicas Direcciones del flujo subterráneo Relaciones río-acuífero 

Aspectos hidroquímicos

Isolíneas de contenidos de diferentes aniones y cationes Isolíneas de conductividad Isolíneas de cloruros (especialmente importante en acuíferos costeros) Representación gráfica de parámetros químicos (Stiff, Piper,..)

EJEMPLO DE ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO PARA LA PERFORACIÓN DE UN POZO ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO PARA LA SELECCIÓN DE UN SITIO PARA LA PERFORACIÓN DE UN POZO MECÁNICO EN LA ALDEA LABOR PINAL DEL RIO SAN JOSÉ, SUCHITEPEQUEZ.


ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO PARA LA SELECCIÓN DE UN SITIO PARA LA PERFORACIÓN DE UN POZO MECÁNICO EN LA ALDEA LABOR PINAL DEL RIO SAN JOSÉ, SUCHITEPEQUEZ. 1. INTRODUCCIÓN A solicitud de la municipalidad de San José; se realizó el presente Estudio Hidrogeológico. el cual tiene como principal objetivo la investigación de las condiciones geológicas e hidrogeológicas de área para la selección de un sitio adecuado para la perforación de un, pozo mecánico en jurisdicción de la aldea Labor Piñal Del Río San José, el cual se utilizará como fuente del sistema de abastecimiento de agua potable de dicha comunidad y sus alrededores para realizar el estudio antes mencionado, fue necesario efectuar una serie de actividades de campo y gabinete tendientes a definir fa factibilidad de construir el pozo mecánico. Así mismo, fue necesario considerar las áreas que reúnanlas mejores condiciones hidrogeológicas para la perforación de dicho pozo. Cabe indicar que a través del estudio que se describe a continuación, nos permite minimizar el riesgo en la búsqueda de un caudal que satisfaga los requerimientos de la comunidad, sin embargo no garantiza el éxito total del proyecto. En virtud de lo antes expuesto, se describe a continuación el estudio detallado, conteniendo todas las actividades necesarias para el desarrollo del mismo. 2. ASPECTOS GENERALES


los gastos de consumo de energía eléctrica para su operación, disminuyendo las horas de bombeo (2 horas diarias). 3. GEOLOGÍA 3.1. Geología de la Zona de Estudio La aldea Labor Pinal Del Río se encuentra ubicada fisiográficamente dentro de lo que se denomina planicie costera del pacífico, por lo que es común encontrar en el lugar unidades de rocas que corresponden o han sido formadas por materiales aluviales del cuaternario provenientes de erupciones volcánicas muy recientes, así como de detritus laháricos y fluvial, con intercalaciones de estratos de arcillas 4. CONDICIONES HIDROGEOLÓGICAS DE LA ZONA DE ESTUDIO E STUDIO Con el objetivo de establecer los espesores de las unidades geológicas, así como las características hidrogeológicas de la zona. Se efectuó un inventario de pozos de la zona, obteniéndose información de varios pozos perforados en áreas cercanas a dicha aldea. Dicha información fue proporcionada por la municipalidad y por la empresa AGROPOZOS. Para estimar la transmisividad del acuífero de la zona de estudio, se realizó el análisis de la prueba de bombeo del pozo referido, determinándose que la transmisividad se encuentra alrededor de los 3 a 10 m2/día. De acuerdo a la experiencia en condiciones geológicas similares, se ha determinado que las transmisívídades de las lavas y depósitos aluviales constituidos por bloques de


demanda de agua de la aldea Labor Piñal Del Río se considera que la profundidad requerida para la perforación del pozo de dicho lugar, en función del caudal que se desea explotar, se define de la siguiente manera: Nivel del terreno seleccionado para la perforación del pozo: 360 m.s-n.m. Nivel estático estimado: NE =40m. (130 pies). Caudal mínimo a explotar Q = 10 Its/seg. Transmisividad Estimada: T = 10 m^día/m. (Lavas del terdario y fahares) Con base en la ley de Darcy, cuya fórmula establece: d = 0.366 (Qn") log (R/r) (Ley do Darcy) d = descenso de nivel del pozo a partir del NE. Q = Caudal de explotación del pozo (rn^día) T = Transmisividad del acuífero (m^día/m) R = Radio de Influencia de* Pozo r = Radio del Pozo b = Espesor del acuífero penetrado. Y considerando,


Dónde: H (pozo) = Profundidad necesaria del pozo para explotar el caudal futuro demandado N.E. = nivel estático (pies)d = espesor del acuífero requerido para cumplir con la demanda futura. h= total de acuífero a penetrar considerando un 50 % de descenso de la columna de agua. Entonces: H = 40 m + 110 m = 150.00 m. Equivalente a 500 pies de perforación. En conclusión se sugiere un pozo con las características siguientes: • Diámetro de perforación: 12-1/4" 12 -1/4" • Profundidad del pozo: 500 pies (150mts) • Encamisado y filtros con un diámetro de: 8" (mínimo) 5. LOCALIZACIÓN DEL SITIO PARA LA CONSTRUCCIÓN DEL POZO MECÁNICO PROPUESTO Con base en el estudio de las unidades geológicas, a la geología estructural y las condiciones hidrogeológicas de la zona y por experiencias en otros lugares con unidades similares, se considera que el sitio que tiene disponible la municipalidad de San José en la aldea Labor Pinar Del Río es apropiado para la perforación del pozo


• Rejilla: Importada (con un área de paso no menor del 15%) Así mismo, se hacen las siguientes recomendaciones para la construcción, evaluación, operación y mantenimiento del pozo • Sello sanitario no menor de 75 pies. • Prueba de bombeo bombeo no menor de 24 horas • De ser posible una prueba de bombeo escalonada (5 escalones de 2horas cada escalón) • Medición de niveles con sonda eléctrica y no con línea de aire. • Instalar al momento de la introducción de la bomba, un tubo de PVC de1', ados ada a la tubería de impulsión, con el objeto de llevar un control de niveles de aguas subterráneas. • Efectuar el análisis físico-químico físico -químico y bacteriológico del agua explotada del pozo, preferentemente, tomando la muestra una hora antes de finalizar la prueba de bombeo de larga duración, para determinar la necesidad de la aplicación de doro para la purificación del agua. Es importante mencionar que la profundidad recomendada no significa que sea disminuida o incrementada. Esta profundidad deberá ser definida con mayor claridad de acuerdo a las formaciones geológicas encontradas y a las anomalías geológicas e hidrogeológicas in situ. Estas decisiones deberán efectuarse durante la perforación.


CONCLUSIONES

A partir p artir de la investigación realizada se puede concluir que una u na de las áreas donde se emplean los estudios hidrogeológicos es para determinar el comportamiento hidrodinámico de los acuíferos de las aguas subterráneas, determinándose la profundidad a la cual se encuentra el acuífero, los estratos permeables e impermeables presentes en el suelo del área de estudio; pero sobre todo se emplean para la provisión de agua a la población a partir de los depósitos de agua subterránea, además estos estudios se emplean para determinar el origen y formación de las aguas subterráneas.

RECOMENDACIONES

Antes de efectuarse una perforación para un pozo es necesario realizar un estudio hidrogeológico del área donde se propone la perforación, para determinar la profundidad a la que se encuentra el agua, la calidad de la misma, entre otros.


BIBLIOGRAFÍA http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrogeolog%C3%ADa http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_subterr%C3%A1nea http://www.pnud.org.gt/data/bases/Estudio%20Hidrogeol%C3%B3gico%20de%20San% 20Juan%20Ostuncalco.pdf http://es.scribd.com/doc/50221759/Estudio-Hidrogeologico-para-pozo-chilte http://www.agua.uji.es/pdf/presentacionPEG02.pdf


Figura 1. Esquema de la situación de una ciudad inicial

Figura 2. El sistema bajo el auge de una ciudad industrializada

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Figura 3. Ciudad postindustrial y su impacto sobre el agua subterránea

Figura 4. Ciudad del futuro bajo el cambio climático

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