CAPTACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
POZOS
POZOS
INTRODUCCIÓN Siendo el agua un elemento indispensable , existe una gran necesidad por obtener y localizar nuevas reservas de agua; en este caso referido a las aguas subterráneas. El agua subterránea es considerada “mineral” y a los acuíferos también se les denomina yacimientos de aguas.
POZOS
INTRODUCCIÓN Siendo el agua un elemento indispensable , existe una gran necesidad por obtener y localizar nuevas reservas de agua; en este caso referido a las aguas subterráneas. El agua subterránea es considerada “mineral” y a los acuíferos también se les denomina yacimientos de aguas.
CAPTACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS Una captación de agua subterránea es toda aquella obra destinada a obtener un cierto volumen de agua de una formación acuífera concreta, para satisfacer una determinada demanda. La elección del tipo de captación vendrá condicionada en esencia por los siguientes factores: • Características hidrogeológicas del sector. • Características hidrodinámicas de los materiales acuíferos que se pretenda captar. • Volumen de agua requerido. • Distribución temporal de la demanda. • Coste de las instalaciones de explotación y mantenimiento de la captación. • En definitiva se trata de conseguir un equilibrio entre los aspectos técnicos y económicos.
• ETAPAS : 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. Las modalidades que puede presentar una obra de captación son fundamentalmente los siguientes: Galerías Zanjas drenantes Pozos excavados Sondeos Pozos con drenes radiales
ASPECTOS QUE OCURREN EN LA CONSTRUCCION DE UNA CAPTACION DE AGUA SUBTERRANEAS ACCESO AL MEDIO GEOLÓGICO.-HIDDROGEOLOGICO EJECUCIÓN DE LA PERFORACION
ACONDICIONAMIENTO DE LA PERFORACION PARA CONVERTIRLA EN UN POZO DE PRODUCCIÓN PUESTA A PUNTO DEL POZO PARA QUE FUNCIONE CON EL MÁXIMO RENDIMIENTO POSIBLE
EQUIPAMIENTO CONTROL MANTENIMIENTO REGENERACIÓN
Acción fisica de penetrar al subsuelo Testificación litológica y geofísica Identificacióde tramos permeables Idea de calidad Diseño constructivo
Limpieza y desarrollo Programa de explotación
Control de funcionamiento Anomalías de funcionamiento Soluciones
Calidad del Agua • Debe ser
inofensiva para la salud.
• Lo ideal, que el
agua responda a las normas de calidad de la OMS.
POZOS
POZOS :DEFINICIÓN Y USO Es una obra de ingeniería. Es una excavación cilíndrica. Se emplea para interceptar el acuífero o mantos de agua subterránea.
PERFORACIÓN DE POZOS Partes del Pozo: Boca Pared Fondo Longitud Profundidad
PERFORACIÓN DE POZOS Tipos de pozo: • Excavado • Taladrado • A Chorro • Clavado • Perforado
MÉTODOS DE PERFORACIÓN La perforación es un hueco que se realiza en la tierra, atravesando diferentes estratos, en donde se puede ubicar un acuífero. Los métodos son dos: Perforación por Percusión Perforación por Rotación
PERFORACIÓN POR PERCUSIÓN Se basa en caída libre de un peso contra el fondo. El equipo consta de: Tren de rodaje, bastidor, mástil o torre, tiro de remolque y motor.
PERFORACIÓN POR ROTACIÓN Giran la broca, trícono o trépano perforador. El equipo consta de: Mesa de rotación, barra giratoria o Kelly, Swivel o eslabón giratorio, Drill pipe o tubería liviana de perforación, tríconos o brocas de perforación, bomba de lodos y motor .
PERFORACIÓN POR ROTACIÓN
CONSTRUCCIÓN DE POZOS ARTESANALES
CONSTRUCCION DE POZOS ARTESANALES Paso
1 - Ubicación del pozo Paso 2 - Medición del pozo Paso 3 - Perforación del pozo y protección en la zona de la capa freática Paso 4 - Protección de la superficie Paso 5 - Acera y resumidero
Paso 1 - Ubicación del pozo Definir el lugar exacto para construir un pozo y asegurar que encuentre buena vena de agua es una tarea incierta.
Es
necesario localizar la capa freática cerca de la superficie. • Observamos las plantas en verano. Un color mas verde de sus hojas nos indican mayor presencia de humedad. • Conocimiento de la gente de la zona.
Evitar la construcción del pozo en zonas donde pueda correr el agua de lluvia.
Paso 2 - Medición del pozo Se debe establecer y marcar el diámetro del pozo (1.25 m como mínimo). El diámetro inicial debe tomar en cuenta tres aspectos: Leve reducción del diámetro con la profundidad, lo cual aumenta la resistencia de las paredes.
Reducción de unos 25 cm de diámetro con la construcción del brocal.
Paso 3 - Perforación del pozo y protección en la zona de la capa freática La construcción del pozo varia según el tipo de material que forma el terreno:
En terreno rocoso estable. Perforación superior del pozo. Dado que el terreno está formado por material estable y resistente, el mismo material sostendrá las paredes del pozo .
Perforación y protección en la zona de la capa freática. El cambio de nivel de agua provocado por el uso o por la diferencia de caudal entre invierno y verano, causa el desplome de las paredes del pozo. Un menor diámetro en el fondo del pozo contribuye a elevar la columna de agua y facilitar su retirada, si el pozo es pobre de caudal
Perforación y protección en la zona de la capa freática. En
el nacimiento del agua, el brocal deberá tener agujeros por donde pueda fluir el agua.
•En terreno con material inestable. Si
el material es inestable es necesario que el brocal alcance toda la extensión del pozo. Y se construya a medida que se hace la perforación. Podemos utilizar ladrillo o piedra. En el caso de tubos de cemento, el diámetro del pozo será siempre igual.
PROTECCIÓN DE POZOS
1.- Objetivos de la protección Objetivos
Evitar la infiltración de aguas que puedan contener agentes contaminantes.
Reforzar la propia estructura del pozo.
2.- Aspectos a tener en cuenta Respetar
las distancias de seguridad. Realizar tareas de mantenimiento. Desinfectar el pozo mediante solución clorada antes del primer uso o tras una contaminación accidental.
3.- Materiales necesarios
Cemento Arena Gravilla Hierro para el hormigón armado que compone la losa de cimentación Ladrillos o piedras grandes para la base de la losa Tubos de hormigón Tubo perforado o poroso Tapa para la boca del pozo Bomba manual y material de fijación para colocar la bomba Material para realizar los canales de drenaje.
4.- Proceso constructivo Instalar la bomba (o cualquier sistema de extracción) sobre la tapa que cubre la “boca” del pozo.
DESARROLLO DE POZOS Se realiza al término de la construcción del pozo. Se extraen los restos de lodos y detritus de perforación. Estabilizar la formación acuífera respecto a las arenas y tratar de obtener el mayor caudal. En definitiva “desarrollo” es el conjunto de operaciones que tienen por objeto tratar de estimular la productividad, mejorando la permeabilidad y estabilizando las formaciones acuíferas.
DESARROLLO DE POZOS OBJETIVOS: Incrementar la permeabilidad Reducir las pérdidas de carga Dejar el pozo en condiciones óptimas Evitar o retrasar los fenómenos de envejecimiento.
CONFIGURACIÓN GENERAL DE LA CAPTACIÓN Entubaciones Cementaciones Rejillas
y pre filtros
•Diseño
de la zona de admisión
ENTUBACIONES Revestimiento, aislamiento o protección de las paredes de la obra. Finalidad Impedir el derrumbe de las paredes del sondeo. Aislar acuíferos de diferente calidad o niveles piezométricos. Evitar pérdidas de circulación. Aislar zonas peligrosas de gran plasticidad y expansibilidad • CEMENTACION Colocación y fraguado de suspensiones de cemento en determinadas zonas de un pozo con diversas finalidades Finalidad Unir la tubería ciega del revestimiento de un pozo con la pared del taladro, rellenando el espacio anular u otros espacios anulares (cementación entre tuberías). Taponar el fondo del pozo Cementación entre tuberías para evitar comunicaciones no deseables entre diversos acuíferos superpuestos •
REJILLAS • Tubos metálicos filtrantes que juntamente con la tubería de revestimiento constituyen la columna del sondeo.Permiten la entrada del agua al interior del sondeo sirven de contención de la grava artificial permiten el desarrollo del pozo mantienen las paredes de la perforación evita el arrastre de materiales que no se desea eliminar La selección de la rejilla se hace en función de: la curva granulométrica del acuífero diámetro más adecuado caudal que se espera conseguir en cada captación Objetivo primordial Permitir la libre circulación del agua hacia el pozo con el mínimo posible de rozamiento para evitar pérdidas de carga parásitas •
• BOMBAS Aplicación mas común – mediana a alta carga total dinámica (CTD> 500 m) caudal bajo a medio (hasta 50 l/s) Tipos de Bombas más comunes: •
1. Desplazamiento Variable – Centrífugo Turbina Sumergible – más común Turbina Vertical - común para pozos de alto rendimiento Succión
2. Desplazamiento Variable - Bombas Jet – común para aplicaciones de carga baja 3. Desplazamiento Positivo
Bombas Sumergibles Flexible – rectitud no tan crítico, puede ser inclinado Costos capitales (instalación y mantenimiento) relativamente bajo y entrega rápida
• Diseños con altas cargas
(500 m o más) Sirve para pozos pequeños Diseños disponibles resistentes a la corrosión
PRUEBAS DE BOMBEO TERMINOS: Nivel Estático (ho) es el nivel de agua estable antes de bombeo Nivel Dinámico (h) es el nivel de agua durante bombeo Descenso (s = ho - h) es la diferencia entre nivel estático y nivel dinámico Rendimiento (Q) es el volumen deagua bombeado por unidad de tiempo Capacidad Específica (Q/s) es el rendimiento por undidad de descenso •
PRUEBAS DE BOMBEO •
Sistema de bombeo adecuado para probar la potencial del acuífero.
• Línea de descarga suficientemente
larga para no influenciar la prueba • Equipos para medir precisamente:
el caudal bombeado; niveles piezométricos en el pozo de bombeo y en pozos de observación; calidad de agua básica en el agua de descarga Soluciones analíticas comunes: • Para medios porosos: Theis (Cooper-Jacob) •
• Para medios fracturados y doble porosidad:
Kazemi, Gringarten & Ramey, Bourdet y Gringarten En base a estos ensayos se obtienen los parámetros de transmisividad (T) y conductividad hidráulica (K) teóricos (por el método de Theis y Cooper-Jacob) y Coeficiente de Almacenamiento (S) sin considerar pérdidas de carga e ineficiencia de las perforaciones
Velocidades a considerar en el diseño de la zona de admisión y caudal de explotación de pozos (medios granulares no consolidados o semiconsolidados)
•
• Velocidad de Darcy
• Velocidad real
• Velocidad de entrada en rejilla
• Velocidad crítica de Darcy
Q = S Vd = S k i
Velocidad crítica de Darcy (Vcd) A partir de la cual se establece un régimen turbulento en el entorno de la rejilla •
a) Fórmulas empíricas Vcd ³ K1/2 / 15 K en m/s (Fórmula de Sitchar) Vcd ³ 0,2 d40 d40 en mm, Vcd en m/s (Nº de Gross) b ) Nº de Reynolds
Vcd = NR n / r D D = d10 ó d50, NR entre 4 y 10
Caudal de explotación y velocidades de entrada en rejilla (medios granulares no consolidados o semiconsolidados) •
Caudal teórico de Darcy (QT)
QT = ST / B = 2pR L K1/2 / 15 Se recomienda explotar a QT por: • No provocar arrastres de finos No colmatar el entorno de la rejilla No incrustar la rejilla o activar corrosión Conseguir una larga vida útil del pozo Evitar frecuentes desarrollos secundarios que encarezcan la operación y mantenimiento del pozo Evitar fenómenos de socavación y colapso que comprometan la estructura general del pozo
• • •
En realidad: Los pozos bien construidos se explotan a caudales que van desde 1,5 QT a 3 QT sin problemas especiales (salvo aguas incrustantes) 1,5 QT a 2 QT si K = 1 – 60 m/día 2 QT a 3 QT si K > 60 m/día
EFICIENCIA DE UN POZO
Eficiencia de un pozo = Descenso en acuífero/Descenso en pozo Pérdidas hidráulicas: en el acuífero cerca del pozo (usualmente más importante) y en la punta de entrada del pozo . Costos de energía mayores Desarrollo de un pozo ayuda para mejorar eficiencia
POZO DE CIENEGUILLA • La ciudad de Cieneguilla se abastece de agua
subterránea, utilizando pozos tubulares de gran profundidad. CARACTERISTICAS : • Profundidad 65.50 m • Nivel de Agua 16.30 m • Rendimiento 30 Litros por segundo • Abastecimiento 15.50 m. para un caudal de 40 Lps • Radio de Influencia 500.00 m • Antigüedad 11 años
