001-Pozos Profundos

7/28/2019 001-Pozos Profundos

1/45


2/45

Esta cartilla fue producida en mayo del 2001, en el marco del Programa deRiego en el Secano Interior y Costero, de las Regiones V, VI, VII, VIII y

Metropolitana, financiado por la Comisin Nacional de Riego y ejecutado por elINIA-La Platina.

Autor

Oscar ReckmannIngeniero Agrnomo M.Sc.

Editor

Temstocles Maldonado RojasConsultor, Especialista en Riego

2


3/45

NDICE

1. INTRODUCCIN............................................................................................................................................42. ACUFEROS....................................................................................................................................................43. ESTRATIGRAFA...........................................................................................................................................54. GEOMORFOLOGIA.......................................................................................................................................7

4.1 Depsitos fluviales ....................................................................................................................................74.2 Depsitos gravitacionales. .........................................................................................................................7

5. PROPIEDADES FSICAS DE LOS ACUFEROS.........................................................................................75.1 Permeabilidad ............................................................................................................................................85.2 Espesor del acufero....................................................................................................................................9........................................................................................................................................................................9

5.3 Transmisividad ..........................................................................................................................................95.4 Coeficiente de almacenamiento................................................................................................................10.......................................................................................................................................................................10

6. ESTUDIOS PRELIMINARES.......................................................................................................................117. PROSPECCIN.............................................................................................................................................127.1 Mtodos geofsicos superficiales..............................................................................................................12

8. CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS............................................................................................158.1 Pozo profundo...........................................................................................................................................158.2 Pozos noria...............................................................................................................................................158.3 Punteras....................................................................................................................................................158.4 Vertientes..................................................................................................................................................15

9. NORIAS.........................................................................................................................................................169.1 Construccin y habilitacin de norias.......................................................................................................169.2 Rendimiento de las norias.........................................................................................................................17

10. CONSTRUCCIN DE POZOS PROFUNDOS..........................................................................................1810.1 Prdidas de carga hidrulica...................................................................................................................18

10.2 Perforacin..............................................................................................................................................2010.3 Profundidad del pozo..............................................................................................................................2310.4 Dimetro del pozo..................................................................................................................................2310.5 Tubera de entubacin definitiva............................................................................................................2410.6 Habilitacin............................................................................................................................................2510.7 Limpieza y desarrollo del pozo...............................................................................................................33

11. PRUEBAS DE BOMBEO............................................................................................................................3311.1 Prueba de caudal variable.......................................................................................................................3311.2 Prueba de caudal constante.....................................................................................................................35

12. EJEMPLO DE DISEO DE POZO PROFUNDO......................................................................................4213. BIBLIOGRAFA CONSULTADA..............................................................................................................45

3


4/45

POZOS DE CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS

1. INTRODUCCIN

Las singulares caractersticas de la geografa de nuestro pas determinan que bajo el suelode un sinnmero de cuencas existan interesantes reservas de aguas subterrneas. En laactualidad este tipo de reservorios es cada da ms explotado, ya sea a travs de lainversin privada, o a travs de polticas que incentivan la construccin de numerosas obrascon fines de captacin.

El agua es un recurso cada vez ms escaso, por tanto es imperativo no descuidarlo,especialmente las reservas de aguas subterrneas. Su explotacin se enfrenta hoy al desafode hacerlo, por una parte econmicamente rentable y por otra, la ms importante, cuidandoy conservando el recurso. Pues su extraccin conlleva asociado un consumo energtico, que

ser cada vez mayor en la medida que los niveles de agua de la explotacin aumenten enprofundidad.

La mejor forma de enfrentar la utilizacin de las aguas subterrneas de una manera racionales conocer el comportamiento de stas en la naturaleza, y por otra parte, instruirse en lastecnologas de exploracin y explotacin del recurso.

El presente documento pretende entregar informacin a profesionales y tcnicos respecto aestos temas, que les permita enfrentar el inicio de la prospeccin y explotacin de aguassubterrneas con criterios tcnicos, favoreciendo la toma de decisiones respecto deproyectos planteados.

2. ACUFEROS

El suelo que se encuentra en la zona radicular es utilizado como un depsito para almacenaragua entre riegos, la que queda disponible para uso de las plantas. Anlogamente, unacufero es un almacn geolgico a mayor profundidad, en el que se deposita el agua quepuede ser bombeada posteriormente. En el primer caso el agua forma parte de un suelo queno est saturado, mientras que en el segundo, los acuferos se encuentran saturados o muycerca de saturacin (ver figura 1).

Si no existe una capa impermeable entre el acufero y la superficie del suelo, el acufero se

llama no confinado, libre o fretico; la superficie libre del agua o nivel fretico, en estetipo de acuferos est en equilibrio con la presin atmosfrica . Un acufero entre estratos desuelo de baja permeabilidad o totalmente impermeable, se conoce como acuferoconfinado, artesiano o brotante, y comnmente la presin del agua entre ambos estratoses superior a la presin atmosfrica. Otro tipo de acufero, con caractersticas similares a losacuferos libres, es el acufero colgado: depsito que se encuentra sobre un estratoimpermeable o semipermeable cercano a la superficie, siendo su reserva de agua de unamenor magnitud.

4


5/45

El material presente en un acufero puede estar compuesto de diversos depsitos comoarenas, gravas, limos y arcillas; o tambin por formaciones geolgicas tales como rocafracturada y/o fisuras provocadas por fallas, o material calcreo (caliza) con grietasproducto de disolucin.

Figura 1. Distintos tipos de acuferos.

3. ESTRATIGRAFA

Los materiales en profundidad forman estratos, que corresponden a cuerpos de materialque se depositan siguiendo la forma del relieve que cubren. A medida que un nuevoproceso depositacional cubre al anterior, los estratos van formando capas horizontales.Lo que hay bajo una secuencia de depsitos no consolidados constituye lo que se conocecomo sustrato rocoso o roca madre, generalmente mucho ms antigua que los depsitosque la cubren (ver figura 2).

5


6/45

Figura 2. Estratigrafa y tipografa de pozos PRODECOOP PAG 103

6


7/45

4. GEOMORFOLOGIA

En todos los procesos formadores de depsitos existe asociado el fenmeno de transporte.El cual, dependiendo con la energa que ocurra, producir distintos tipos de depsitos; esdecir, hay cambios en la forma y tamao de los granos que son transportados: esfericidad yredondeamiento son caractersticas determinantes del material como reservorio de agua. Se

llama seleccin al grado de homogeneidad de los granos, en un depsito con buenaseleccin los granos tienen tamaos similares.

4.1 Depsitos fluviales

Este tipo de depsito es muy comn en el pas, incluso en zonas de secano. En este caso, elagua que escurre por los ros o esteros arrastra sedimentos que se depositan cuandodisminuye la energa de transporte del ro, formando depsitos fluviales. Las llanuras deinundacin de los ros forman depsitos aluviales; y los cambios en el nivel de base delro (glaciaciones), forman las terrazas fluviales, que corresponden a depsitos de la llanuraaluvial que quedan sobre el nivel del ro (ver figura 3).

Figura 3. Tpica formacin de un valle fluvial y sus terrazas

Los depsitos fluviales presentan una gradacin de materiales depositados en sentidovertical, esto es: una base delgada con fragmentos gruesos con mala seleccin, mezcladoscon arcilla; una parte media, de mayor espesor, de gravas y arenas con buena seleccin; yen la parte superior limos y arcillas.

4.2 Depsitos gravitacionales.

En las laderas de los cerros se encuentran los depsitos coluviales, con fragmentosangulosos, con poco arrastre. En general los fragmentos corresponden a rocas alteradas porlo que suelen tener abundante arcilla y limo.

5. PROPIEDADES FSICAS DE LOS ACUFEROS

Con el fin de caracterizar cuantitativamente el flujo de agua a travs de los estratosexistentes en la zona saturada, se han definido algunos parmetros:

7


8/45

5.1 Permeabilidad

Tambin denominada Conductividad Hidrulica (K). Se define como el volumen de aguaque circula a travs de una seccin unitaria de suelo, en un tiempo unitario, bajo ungradiente hidrulico tambin unitario. La permeabilidad se mide en unidades de longitud

por tiempo (m/da, cm/h). Este parmetro es afectado directamente por la textura del sueloy por la densidad y viscosidad del agua subterrnea. El tipo de partculas, su arreglo y enltimo trmino la porosidad que generan, influye directamente en el movimiento del aguaen el suelo, es decir, en los valores de K.

En la figura 4 se puede observar dos muestras de perfil de suelo: uno que contienesolamente arena gruesa (a), y otro que contiene arena fina (b). En ambos se indica la rutaque seguira una partcula de agua junto con el flujo en sentido horizontal; claramente seobserva en la figura que el camino recorrido por la masa de agua en la muestra de arenafina, es ms largo que en la muestra de arena gruesa. De esta manera podemos concluir apriori que en la muestra de suelo de arena gruesa el valor de K es mayor, asociando estadiferencia con un promedio de dimetro de partcula mayor. Sin embargo, en la naturalezalos suelos contienen partculas de diversos tamaos, y existe una influencia de ladistribucin del tamao de stas sobre los valores de K.

Figura 4. Flujo de agua en sentido horizontal en muestras de suelo

8


9/45

En la misma figura 4, se presenta una muestra de suelo (c) con una mezcla de partculas dearena gruesa y de arena fina, adems se indica la ruta de una partcula de agua con el flujoen sentido horizontal. Se puede observar en la figura que el tamao de los poros de lamuestra est fuertemente influenciado por las partculas de arena fina y que, las partculas

de mayor tamao actan como barreras al flujo normal del agua en sentido horizontal.Determinando as, que el agua se vea forzada a tomar rutas ms largas para circular a travsde las partculas de la muestra. Si comparamos con las figuras anteriores, claramente seestablece en la muestra de arena fina, que el valor de K es mayor, a pesar que el promediode tamao de granos en la mezcla es mayor.

En la tabla 1 se presentan distintos valores de conductividad hidrulica segn el tipo dematerial. Como referencia, valores de K mayores a 800 m/da se consideran acuferosbuenos.

Tabla 1. Valores de Conductividad Hidrulica K en distintos materiales

Tipo de material K, m/da Tipo de material K, m/daGrava gruesaGrava mediaGrava finaArena gruesaArena mediaArena finaLimoArcillaArenisca finaArenisca media

15027045045122,50,08

0,00020,23,1

DolomitaArena de dunaLoesTurbaEsquistoPizarraTobaBasaltoArena y mezcla de gravasArcilla, arena y mezcla de gravas

0,001200,085,70,20,000080,20,015-1000.001-0,1

5.2 Espesor del acuferoCorresponde a la distancia que existe entre el estrato impermeable y el nivel fretico enacuferos libres, siendo variable - en funcin de los cambios del nivel freatico - de pocosmetros a decenas de metros de magnitud. En acuferos confinados y semiconfinados,corresponde a la distancia que existe entre los estratos impermeables que lo encierran, eneste caso el valor es constante y puede variar en rdenes de magnitud de unos pocosmetros, a cientos o miles de metros. (ver figura 1).

5.3 Transmisividad

Es el producto de la conductividad hidrulica promedio (K), y el espesor de un acufero(H). Se expresa en la ecuacin siguiente:

T= K x H ecuacin 1

9


10/45

En consecuencia, la transmisividad corresponde al caudal que circula por una seccin derea unitaria, bajo un gradiente hidrulico unitario y en un espesor de acufero unitario. Lasdimensiones en este caso son de longitud2 /tiempo (m2/da).

5.4 Coeficiente de almacenamiento

Volumen de agua entregado por el acufero, en una seccin de rea horizontal de ste, porcada metro de descenso en el nivel piezomtrico. En acuferos confinados el valor de S seobtiene a partir de la siguiente relacin:

S =hAx

V

ecuacin 2

Donde:

S : Almacenamiento, adimensional

V : Volumen de agua aportado, m3

A : Area horizontal del acufero, m2

h : Cambios en la altura piezomtrica, m

El coeficiente de almacenamiento en acuferos confinados se encuentra normalmente enrangos de 10-6 S 10-4. El mismo parmetro, pero esta vez en acuferos no confinados olibres, est controlado por la altura piezomtrica, que en este caso est determinada por elnivel que alcance la napa fretica; es decir, al analizar la ecuacin 1, la disminucin de unmetro de la altura piezomtrica (h) en el acufero libre, corresponde a la disminucin de 1m de la napa fretica.El coeficiente de almacenamiento en acuferos no confinados se conoce, comnmente,

como rendimiento especfico y sus valores se encuentran normalmente en rangos de 0.2 S 0.3.

Tabla 2. Rendimiento especfico S en distintos materialesTipo de material S Tipo de material SGrava gruesaGrava mediaGrava finaArena gruesaArena mediaArena finaLimoArcilla

0,230,240,250,270,280,230,080,03

Arenisca finaArenisca mediaArena de dunaLoesTurbaEsquistoToba

0,210,270,380,180,440,260,21

Ejemplo 1. Un volumen de agua equivalente a 40*106 m 3 es bombeado desde un acuferolibre a travs de pozos ubicados uniformemente en un rea equivalente a 10000 has. Elrendimiento especfico del acufero obtenido en una prueba de bombeo arroj un valor de0.2. Determine la reduccin media del nivel de agua en el acufero, asumiendo que estuniformemente distribuido.

10


11/45

Despejando h de la ecuacin 2 tenemos:

h = V/A S

h = 236

2,010000100001040

mxxmx

h = 2.0 m6. ESTUDIOS PRELIMINARES

Antes de tomar la decisin de construir alguna obra para la captacin de aguas subterrneases recomendable realizar estudios preliminares, con el fin de tener estimaciones de losrecursos existentes.

Debe realizarse un recuento de todas las captaciones subterrneas existentes en la zona

abarcada por las napas subterrneas que se trata de aprovechar, dentro del radio deinfluencia del pozo. En este proceso de recuento debe recopilarse informacin relacionadacon ubicacin geogrfica, tipos y caractersticas de la obra, niveles estticos de la napa ysus fluctuaciones, condiciones de explotacin, capacidades mximas, estratigrafa y todoantecedente que se estime de inters. Mucha de esta informacin es posible encontrarla enlas oficinas del Ministerio de Obras Pblicas (MOP) de la regin, especficamente en laDireccin General de Aguas (DGA), institucin que adems dispone de los derechos deagua subterrnea concedidos

Ser necesario recopilar antecedentes de las captaciones subterrneas existentes, as comoconocer el rgimen pluviomtrico del sector. Este ltimo se puede obtener a travs de la

informacin existente en el Instituto de Meteorologa de Chile, algunas otras fuentes deestudios ms especficos de la zona (Santibaez, CIREN) o a travs de informacin deestaciones pluviomtricas locales.

Adems, es recomendable realizar un estudio hidrogeolgico de la zona donde se construirel pozo, en el que se haga especial mencin de las caractersticas de inters de los acuferosexistentes, tales como naturaleza de los rellenos, alimentaciones o recargas disponibles,extensin y dimensiones de los acuferos, caractersticas de permeabilidad yalmacenamiento de los mismos (transmisividad, coeficiente de almacenamiento,rendimiento especfico, etc.). Antecedentes de hidrogeologa se encuentran en la DGAcomo tambin en el Servicio Nacional de Geologa y Minera (organismo que confecciona

Cartas hidrogeolgicas de zonas de nuestro pas). Para zonas de secano de la VI y VIIregin actualmente existen las cartas de Rancagua y Talca respectivamente. Otrareparticin que cuenta con antecedentes hidrogeolgicos, es el Instituto de RecursosHidrulicos (CIREN CORFO), donde se encuentran catastros de pozos confeccionadosaproximadamente hasta el ao 1970. El CIREN tambin cuenta con estudios para ladeterminacin de zonas hidrogeolgicas homogneas (ZHH) en la mayora de las regionesde nuestro pas, cuya principal finalidad es definir y delimitar reas geogrficas en lascuales es posible la explotacin de aguas subterrneas. Adems, en cada ZHH se define un

11


12/45

pozo tipo representativo, con sus atributos de profundidad, nivel esttico, caudal posible deextraer y nivel dinmico.

Tambin es recomendable la observacin y estudio de cartas que reflejen la fisiografa ytopografa del rea en anlisis. Mediante este material es posible establecer claramente las

hoyas hidrogrficas de influencia en las cuencas, subcuencas y microcuencas; posiblesrecargas naturales y direccin del flujo de aguas subterrneas. Con este fin tambin es tilla cartografa desarrollada por el Instituto Geogrfico Militar a escalas 1:25000 y 1:50000con curvas de nivel cada 20 m, adems de fotografas areas. Estas ltimas tambin seobtienen en las dependencias del servicio aerofotogramtrico de la Fuerza Area enCerrillos, Regin Metropolitana, donde existen fotografas en diversas escalas y que cubrenvirtualmente todo el pas.

Si los antecedentes existentes no son suficientes, se deber investigar, programar y ejecutarlas actividades adicionales que sean necesarias, como investigaciones geolgicasdetalladas, pruebas de agotamiento e infiltracin en pozos existentes y prospecciones dediferente ndole, entre otras.

7. PROSPECCIN

Para la hidrologa subterrnea las caractersticas de los materiales geolgicos relacionadoscon algunas propiedades especficas de los mismos, permiten identificar materiales o masashomogneas que, correlacionadas con las caractersticas hidrodinmicas, aportan un buenconocimiento de la geologa subterrnea. Informacin imprescindible para la obtencin dela geometra de los acuferos y en general de las estructuras geolgicas subterrneas.

En el estudio o prospeccin de aguas subterrneas encontramos por una parte, los mtodosdenominados superficiales que no requieren de pozos o perforaciones para su

implementacin, y por otra, aquellos que se aplican en perforaciones ya existentes orealizadas con dicho fin, conocidos como registros geofsicos, siendo en general estosltimos ms costosos.

7.1 Mtodos geofsicos superficialesA pesar de que existe una serie de este tipo de mtodos prospectivos con el fin de ubicaraguas subterrneas para su explotacin, dos son los de mayor importancia:

Mtodo ssmico: este mtodo se basa en la velocidad de transmisin de las ondas elsticasen los diferentes tipos de materiales del subsuelo como respuestas a la induccin de

vibraciones artificiales por sistemas mecnicos. Las vibraciones se detectan por medio desismgrafos en varias direcciones y distancias desde la fuente de energa, y se gravan enpapel fotogrfico o cintas magnticas para su posterior interpretacin.

La velocidad de propagacin de la onda longitudinal, nica de inters con el fin de laexplotacin de aguas subterrneas, depende del grado de compactacin y del estado deconsolidacin del material o formacin geolgica.

12


13/45

La limitacin principal de este mtodo, es que no se puede obtener informacin de capasque se encuentran bajo estratos de material denso (basaltos, calizas compactas), donde lavelocidad de propagacin es mayor en la superficie que en la profundidad.

Mtodo elctrico: su caracterstica principal es que permite determinar la resistividad o

conductividad elctrica de las formaciones geolgicas expuestas. Las principalespropiedades fsicas de las rocas o formaciones que intervienen en las medidas elctricas deeste mtodo son: resistividad (), constante dielctrica (), permeabilidad magntica () ypropiedades electroqumicas.

Sin duda, la propiedad de mayor importancia desde el punto de vista de la prospeccin es laresistividad, que se define como: la resistencia que opone un cubo de ancho unitario al pasode una corriente elctrica de 1 ampere, que circula en sentido perpendicular a sus dos caras,entre las cuales existe una diferencia de potencial (voltaje) de 1 volt, siendo la unidad demedida de la resistividad el ohm-metro (ver figura 5).

Figura 5. Mtodo elctrico de resistividades, generacin del campo elctrico

Los factores de mayor influencia en el valor de la resistividad de las rocas son laconstitucin mineralgica, el grado de saturacin y calidad del agua que la satura, laporosidad, la edad geolgica y el grado de compactacin. Otros factores que tambin

influyen son la temperatura, presin y humedad.

13


14/45

Tabla 3. Resistividad elctrica segn tipo de materialTipo de medio Ohms-metro Tipo de medio Ohms-metroGranito saturadoCaliza saturadaAgua salina

Agua potableAgua de marAgua destiladaArcilla

20-10050-201-10

50-300< 0,2> 500

10-100

Caliza y areniscaPizarraRocas metamrficas

GravaArenaLimo

50-300050-300

100-10000

100-10000130-100030-500

La resistividad como concepto se rige por la ley de Ohm, que establece que la cada depotencial (v), es proporcional a la intensidad de la corriente elctrica (I) que circula por unconductor, multiplicado por una constante de proporcionalidad (R), denominadaresistencia. Matemticamente lo anterior se expresa como:

v = R x I ecuacin 3

Esta relacin se aplica a medios homogneos. Por otra parte, la resistividad aparente (Ra),es la resistividad que se obtiene aplicando los datos obtenidos sobre un medio heterogneo,y se obtiene con la siguiente ecuacin:

Ra =I

vKex

ecuacin 4

Donde Ke es un coeficiente que depende del tipo de dispositivo electrdico que se utilice.

Se denomina dispositivo electrdico al arreglo geomtrico que existe entre un par deelectrodos de corriente A y B, y otro par de electrodos de potencial M y N en los mtodosexistentes para determinar resistividad de materiales. Un arreglo geomtrico muy comn esel utilizado en el mtodo de Schlumberger( ver figura 5).

Los sondeos elctricos del subsuelo o verticales (SEV), se realizan a travs de una serie dedeterminaciones de resistividad aparente, efectuadas con el dispositivo y separando loselectrodos de emisin y recepcin de manera creciente. En la medida que se separan loselectrodos la profundidad de evaluacin es mayor, cuando los electrodos estn muy juntos,las mediciones correspondern a las capas superficiales. Pero a medida que estos seseparan, las mediciones efectuadas medirn resistividades en las capas que se encuentran a

mayor profundidad. La profundidad de las mediciones en general es del orden de 1/5 a 1/3de la separacin entre los electrodos A y B, aunque esta relacin vara de acuerdo con lascaractersticas de los materiales atravesados.

Con la informacin de las resistividades obtenidas se confeccionan perfiles de suelosrepresentativos de la geometra y caractersticas de las formaciones atravesadas por lossondeos. Es muy importante realizar una calibracin previa del equipo, la cual se efecta enpozos existentes o en afloramientos especficos conocidos.

14


15/45

8. CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS

En la actualidad el mayor nmero de captaciones de aguas subterrneas se realiza mediantepozos profundos. Sin embargo, bajo condiciones de secano en nuestro pas existe otro tipo

de captaciones de menor envergadura, pero no menos importantes, como norias (pozosomero), vertientes, drenes y punteras (ver figura 6).

8.1 Pozo profundo

Corresponde a una estructura hidrulica que permite alumbrar y extraer aguas que escurrenpor los acuferos subterrneos, ubicados a una mayor profundidad que en el caso de lasnorias. El agua se extrae de los pozos mediante bombeo u otro sistema de elevacin. En elpunto 10 del presente documento se entregan detalles ms especficos sobre esta tcnica decaptacin.

8.2 Pozos noria

Estas obras se construyen generalmente excavadas a mano; por lo tanto el dimetro interiorno puede ser inferior a 1,2 m, debido a que la excavacin se dificulta al llegar al acufero,donde se deben emplear equipos de bombeo para su agotamiento. Los caudales obtenidosen estas condiciones son en general inferiores a los que se obtienen en los pozos profundosperforados.

8.3 Punteras

Corresponden a tubera metlica o de PVC de dimetros de entre 30 y 50 mm, que sehincan en el terreno y que se interconectan en la superficie en acople con un equipo debombeo. Este tipo de obra corresponde a un sistema de perforacin mediante el cual seinyecta agua a alta presin, la que es forzada hacia abajo por una caera vertical que tieneen un extremo la salida del agua, este extremo tiene la forma de un cincel. El agua retorna ala superficie por la parte exterior de la caera y la pared del pozo. Este mtodo deperforacin es efectivo solamente en sedimentos sueltos de grano fino, y con profundidadesentre 6 y 15 m.

8.4 Vertientes

Son obras de captacin naturales, donde normalmente aflora el agua al cortar a la superficiepiezomtrica (napa fretica), la superficie del terreno; aunque tambin pueden ocurrir enzonas donde existen rocas fracturadas. En general y debido a que son descargas naturalesde los acuferos, su productividad persiste durante todo el ao o puede variar hasta agotarse,y su rendimiento ser un ndice de la calidad del acufero que las alimenta.

15


16/45

Figura 6. Diversas formas de captacin de aguas subterrneas

9. NORIAS

Este tipo de pozos, tal como lo seala el documento de PRODECOP, INIA- Intihuasi(1998), son perforaciones de poca profundidad, no ms all de 20 m, y con dimetros de 1 a3 metros. Su objetivo es captar y extraer aquellas aguas que escurren en forma subterrneapor acuferos cercanos a la superficie del suelo. Normalmente estos acuferos son el tipofretico, es decir, no estn sometidos a presin interna y para extraer el agua es necesariobombearla.

9.1 Construccin y habilitacin de norias

Segn el referido documento, es recomendable construir las norias a orillas de quebradas

principales o de esteros, emplazndolas en lugares protegidos de crecidas. En laconstruccin y habilitacin de norias se parte de la base que la simple excavacin de unpozo, sin revestimiento interno, no es una alternativa adecuada, por los riesgos dederrumbes y mala calidad del agua.

En la figura 7 se muestran 4 alternativas de construccin de norias: a) construccin conrevestimiento de piedra, sin utilizar material agregante; en los casos b y c sen haincorporado el uso de concreto en las paredes externas e internas, incluyndose laconstruccin de tapa en la boca del pozo; la alternativa d muestra el uso de tubos deconcreto tipo alcantarillado (perforado), de 1 m de dimetro y 0,5 m de altura, los cuales sevan instalando a medida que el pozo se va profundizando. El dimetro del pozo debe ser

unos 50 cm mayor que el dimetro exterior de los tubos, para localizar en ese espacio gravaseleccionada que cumple la funcin de filtro.

16

PRODECOOP PAGINA 97


17/45

Figura 7.

9.2 Rendimiento de las norias

El rendimiento o cantidad de agua que puede entregar una noria depende de suprofundidad, dimetro y de las caractersticas del acufero enterceptado. Sin embargo, dadala poca profundidad, su rendimiento es bajo, de 2 a 3 l / s.

Para conocer el rendimiento de una determinada noria se recurre a la ejecucin de pruebasde bombeo, las cuales permiten definir el caudal mximo que se puede extraer sin que lanoria se agote. La publicacin Manual de Riego de PRODECOP (1998), sugiere elsiguiente procedimiento:

Etapa 1. Bombear toda el agua de la noria, con un caudal constante, hasta agotarla. Elobjetivo de esta etapa es producir el vaciado y limpieza de los poros drenantes. Extradatoda el agua, dejar que se recupere el nivel esttico.

Etapa 2. Consiste en la ejecucin de pruebas de bombeo utilizando 3 caudales diferentes ycrecientes, evaluando en cada caso, el abatimiento del nivel de agua en el interior de lanoria. El bombeo de cada caudal debe hacerse durante 1 hora, totalizando 3 horas. Paraevaluar el abatimiento debe medirse las profundidades del nivel fretico inicialmente cada 1min y luego cada 2 3 min. Terminada esta prueba, dejar que la noria se recupere,registrando los niveles de ascenso del agua al interior de ella, con frecuencia de 2 min.

Etapa 3. Seleccionar el caudal mximo que no provoque un abatimiento rpido y que nodeje a la noria sin agua en poco tiempo. Realizar la prueba por 3 o ms horas, registrandolos niveles de abatimiento y recuperacin. El caudal seleccionado corresponder al caudalque entrega la noria, permitiendo no agotarla en un tiempo prolongado.

17


18/45

10. CONSTRUCCIN DE POZOS PROFUNDOS

El diseo y construccin de pozos profundos, y en general de cualquier captacin, debeperseguir los siguientes objetivos:

El mayor caudal con un mnimo abatimiento, en concordancia con las caractersticas delacufero. El agua extrada debe carecer de partculas slidas en suspensin o arenas La mayor vida til para el pozo Costo de construccin y operacin econmicamente factible.

10.1 Prdidas de carga hidrulica

Para comprender con mayor claridad los objetivos anteriormente indicados es necesarioconocer algunos aspectos de hidrulica de pozos, por lo que a continuacin se har unabreve descripcin de aspectos relacionados con las prdidas de carga y el abatimiento en el

pozo. En la figura 8 se puede apreciar que las prdidas hidrulicas que ocurren en la obrade captacin se distribuyen en dos componentes. Uno en que las prdidas de carga ocurrenen el acufero o en el material saturado y que dependen exclusivamente de lascaractersticas de este (Confinado, semiconfinado o libre), como por ejemplo de suconductividad hidrulica (K). Este tipo de prdidas no es posible evitarlas, ya queresponden a una condicin natural y de muy compleja y costosa intervencin.El segundo componente de las prdidas hidrulicas en la obra de captacin, corresponde alas prdidas de carga ocurridas en el pozo, es decir, la prdida de energa que sufre el flujode agua al atravesar las paredes de la perforacin, el filtro de gravas (cuando este existe) yla tubera a travs de la rejilla y ranurado. En este caso este tipo de prdida se puedeminimizar permitiendo finalmente una alta eficiencia hidrulica del pozo.

Figura 8. Esquema general de las prdidas hidrulicas en un pozo.

18


19/45

Existen tres situaciones tpicas en la construccin de pozos y que se deben relacionar conlas prdidas hidrulicas asociadas (ver figura 9). Asumiendo que se realiza el pozo en unacufero confinado para las tres situaciones:

a. En el primer caso se construye en una zona de material consolidado, donde por lo

tanto, no existen riesgos de entrada de sedimentos o arenas al interior de ste, noutilizndose filtro de grava ni rejillas. El dimetro del pozo en este caso es similar alde la tubera definitiva.

b. Una segunda situacin es aquella en que el pozo se construye en una formacin noconsolidada, donde se hace necesario disear una rejilla con el fin de evitar elingreso de arenas a su interior. Tambin en esta situacin el dimetro del pozo essimilar al de la tubera. Como se observa en la figura 9-b, asumiendo el mismocaudal de extraccin ocurre una prdida de carga adicional producto del flujo deagua a travs de la rejilla, generando una altura de succin (desde el borde del pozohasta el nivel dinmico), mayor que la situacin anterior(figura 9-a).

c. La tercera situacin (figura 9-c), es donde se hace imprescindible incluir en eldiseo del pozo un filtro de gravas para evitar el ingreso de arenas. Este filtro seubica en la zona de captacin del acufero, entre la tubera y las paredes del pozo.Las prdidas hidrulicas en el pozo en este caso son menores al pasar el flujo atravs del filtro de gravas, producto de una mayor permeabilidad de este material.Consecuencia de estas menores prdidas de carga la altura de succin se reducecomparativamente con el caso anterior(figura 9-b).

Figura 9. Esquema de tres perforaciones tipo en un acufero confinado: a) pozo con tubera solamente.

b) pozo con tubera ranurada y rejilla. c) pozo con tubera ranurada, rejilla y filtro de grava.

Como se ha discutido anteriormente, la calidad y diseo tanto de la rejilla como del filtro degravas, influye sobre las prdidas de carga, y stas son determinantes en definir la altura desuccin. Como la altura de succin define los requerimientos energticos (Potencia=HP)del equipo de bombeo, a menor altura de succin, menores son los requerimientos de

19


20/45

potencia de la bomba, por lo tanto son menores los costos de operacin. El tema del diseoy construccin de la rejilla y los filtros se discutir ms adelante

La construccin de pozos profundos tiene esencialmente tres etapas fundamentales:Perforacin, Habilitacin y Pruebas de Bombeo.

10.2 Perforacin

Esta etapa se inicia posterior al reconocimiento del terreno y definicin del punto deperforacin, niveles estticos y dinmicos posibles, y dimetro de la tubera de perforacin.Consiste en perforar los estratos que componen el subsuelo, hasta la profundidad definidapor el diseo, dejando un espacio interior, que permita la posterior colocacin de la caerade entubacin definitiva. Esta debe estar ranurada en aquellos tramos que enfrentan a losacuferos proveedores de un buen caudal de agua. A medida que se realiza la perforacin,se va determinando la estratigrafa del subsuelo, tal como se indica en la figura 2,informacin fundamental para la habilitacin del pozo.

A lo largo del tiempo se han empleado distintos mtodos de perforacin en Chile, queesencialmente corresponden al uso de sondas de percusin y sondas de rotacin (directa yreversa o inversa). En los ltimos aos se ha implementado en el pas el uso de sondas tipoBarber, que combinan el mtodo de perforacin de rotacin, con parte del mtodo depercusin (empleo de tubera de perforacin).

Perforacin a percusin: este sistema utiliza una herramienta con un trpano en suextremo que, teniendo un peso variable en funcin de las necesidades operativas, esaccionada desde la mquina de perforacin por medio de un cable de acero que desarrollaun movimiento recproco, ascendente descendente, y que golpea el terreno que perfora.Esta pesada herramienta va fracturando y derrumbando material que es mezclado con aguadesde la superficie, formando un barro o lodo de perforacin. Peridicamente el trpano sesaca y el pozo es cuchareado mediante una pieza de caera especialmente construida,que es bajada hasta el fondo del pozo, limpindolo de la mezcla de agua y material triturado(ver figura 10).

Este tipo de sondas de percusin o cable son las nicas que permiten medir la aparicin delagua subterrnea segn el avance de la perforacin. Asimismo son las nicas que puedendeterminar los ascensos y/o descensos del nivel de agua dentro del sondaje, esto permitereconocer las presiones a que pueden estar sometidas las aguas subterrneas en losacuferos, especialmente aquellos confinados. Las sondas de percusin permiten construirpozos de dimetros muy grandes, incluso superiores a 30 pulgadas.

20


21/45

Figura 10. Sistema de perforacin a percusin

El tiempo de perforacin en este tipo de mtodo es efectivamente bastante mayor que el desonda de rotacin o de rotopercusin; sin embargo, el tiempo que emplea en la habilitacines sustancialmente similar con respecto a los otros mtodos.Estos equipos son de menor inversin inicial, y a pesar de ser lenta su operacin eseconmica, verstil y no requiere de operadores de gran experiencia.

Perforacin a rotacin: en este caso la perforacin se realiza haciendo girar unaherramienta que tambin lleva un trpano, colocado en el final de la tubera de perforaciny que rota en el fondo del pozo triturando el terreno. Durante la operacin se introduce aguaa presin a travs de la caera de perforacin y hacia fuera por perforaciones en el trpano,retornando a la superficie por el espacio entre la caera de perforacin y las paredes del

pozo, llevando los materiales triturados o liberados por el trpano hacia la superficie (verfigura 11). Las sondas de rotacin disponibles en Chile tienen limitaciones de dimetro entorno a las 18 - 20 pulgadas.

Una de las limitaciones de este mtodo es que no es posible obtener muestras limpias ycompletas. Estas se deben obtener del detritus que se extrae a travs del fluido deperforacin, por eso son muestras contaminadas con finos que se pierden diluidos en el

21


22/45

fluido de perforacin. Adems, no es posible determinar la profundidad exacta a la quecorresponde el material que llega a la superficie del terreno.

Figura 11. Sistema de perforacin de rotacin

Los equipos en este tipo de perforacin representan una mayor inversin inicial y requierenmano de obra especializada, sin embargo, se logra con ellos mayor rapidez en los trabajos.Se utilizan especialmente cuando el subsuelo a perforar es de formaciones granulares nocementadas (no consolidadas), y de granos finos. Este tipo de equipos presenta restriccionesde operacin cuando el recurso hdrico es escaso, lo que encarece su funcionamiento; ycuando el subsuelo est constituido por materiales gruesos de tamao de 6 o superiores.

Perforacin a rotopercusin: en este sistema mixto de perforacin de pozos tambinconocido como Barber, se utiliza en forma simultnea el sistema de percusin (empleo de

tubera de perforacin) y el sistema de rotacin, logrndose un rendimiento mayor que enambos sistemas por separado.

El equipo est construido de tal forma que la perforacin puede cambiarse del sistema derotacin al de percusin o viceversa, de acuerdo al tipo de material perforado. El equipo derotopercusin tiene un compresor de gran capacidad y potencia, con el cual logra extraer elmaterial suelto desde el interior del pozo. Para profundidades mayores a 15 m, se debeutilizar agua para lograr los mismos resultados. Estos equipos permiten perforar con

22


23/45

grandes dimetros (12 a 23), en suelos rocosos o con material ptreo grueso; en suelosarcillosos, no logran rendimientos similares a los que se obtienen en suelos granulares (verfigura 12).

10.3 Profundidad del pozo

Es un parmetro de diseo muy importante y generalmente es posible determinarlo conantecedentes de otros pozos en las cercanas del estudio o con estudios hidrogeolgicospreliminares (CIREN, DGA, SERNAGEOMIN, etc.).

La profundidad ser fijada inicialmente con base en los espesores, profundidades yrendimientos especficos de los acuferos, tratando de cubrir la demanda o la necesidad parael uso que se pretende dar al agua. Es recomendable que si se trata de un acufero quefunciona como libre, la perforacin llegue hasta el piso del mismo, para evitar efectos depenetracin parcial. Por la misma razn, en acuferos confinados se recomienda captartodo el espesor del acufero, salvo que los espesores sean muy grandes o los caudales deextraccin demandados sean pequeos para aceptar una solucin de penetracin parcial.Otra razn que fija la profundidad del pozo es la presencia de estratos que contengan aguade mala calidad.

Figura 12. Sistema de perforacin a rotopercusin

10.4 Dimetro del pozo

Para fijar el dimetro de la tubera influyen factores esencialmente hidrulicos. En generalse distingue dos de estos factores en la tubera: uno que va desde la superficie hasta la

23


24/45

profundidad donde ir instalada la bomba, y se denomina cmara de bombeo; y otro que seextiende hasta elsistema de captacin (rejilla o tubo ranurado).

En la cmara de bombeo el dimetro recomendable para la tubera es el doble del de labomba, aunque este valor ser funcin de la longitud de la cmara de bombeo, ya que a

mayor profundidad el riesgo de tener desviaciones en la perforacin aumenta, por lo que amayor longitud es recomendable permitirse una mayor holgura. A continuacin se presentavalores de dimetros recomendados en funcin de caudales extrados.

Tabla 4. Dimetro de la bomba y tubera en funcin del caudal de extraccin(perforacin, desarrollo y costos de sondaje. Ex Dpto. Rec. Hidrul. CORFODimetro Mx. Bomba, pulg Dimetro Mn. Tubera, pulg Caudal, l/s

56810

1214

681012

1416

0-109-2421-4036-80

72-11098-180Una vez definido el dimetro para la entubacin, se puede determinar el dimetro de latubera de perforacin que se emplear en la construccin del pozo. El dimetro inicial deperforacin debe determinarse teniendo en cuenta el dimetro definitivo de entubacin y laprofundidad prevista para el pozo, considerando posibles cambios de dimetro a lo largo deella.

Con relacin a la longitud de la cmara de bombeo, sta se calcular sumando a laprofundidad del nivel esttico el abatimiento esperado, que es a su vez funcin del caudalde extraccin, ms la sumergencia necesaria para un buen funcionamiento de la bomba.

El nivel esttico se obtendr del sondeo de los pozos aledaos al sitio donde se pretenderealizar la perforacin, el abatimiento debido al bombeo se obtendr aplicando ecuacionesde hidrulica de pozos (Responsabilidad de la empresa de perforacin), y la sumergencia dela bomba se puede obtener de los fabricantes, pero en general se pueden considerar de unos5 a 8 metros, dependiendo del caudal de extraccin.

10.5 Tubera de entubacin definitiva

La tubera de entubacin definitiva del pozo debe ser capaz de resistir la presin provocadapor los empujes laterales del terreno y la presin hidrosttica de los acuferos existentes,esto por posibles diferencias de nivel de aguas entre el interior y el exterior del pozo. Laconduccin de construccin de estas tuberas est basada en criterios que condicionan sucomportamiento estructural e hidrulico, de manera que cumplan con las caractersticas desostenimiento de las paredes del pozo y de la conduccin hidrulica que conecta alacufero con la superficie, y permita una adecuada instalacin del grupo de bombeo.

Las tuberas que se utilizan para habilitar los pozos son de acero tipo YODER, conextremos para soldar y se ajustan a las normas ASTM-53, ASTM-120 y API. En el caso dela tubera de PVC, los estndares exigidos para su uso en pozos profundos son superiores a

24


25/45

los comnmente utilizados en sistemas de riego. Se recomienda el PVC clase 11, 12 y 21que tolera presiones entre 572 y 3000 Kpa. Estos estndares no se encuentran en elcomercio local por lo que no se aconseja reemplazar el PVC que normalmente se utiliza enconducciones de riego por su uso en tuberas de pozos profundos por el riesgo de quecolapse por las diferencias de presin que se producen en las formaciones acuferas.

Las entubaciones definitivas debern quedar verticales y alineadas. Ninguna tubera, encuyo interior haya de colocarse un equipo de bombeo, deber desviarse de la vertical msde 7,5 cm cada 30 m para los tubos de hasta 2 de dimetro nominal; ms de 10 cm paradimetros entre 8 y 12; ni ms de 15 cm para dimetros mayores de 12.

10.6 HabilitacinEl proyecto de pozo tambin contempla el dimensionamiento de los componentes de lazona de captacin y los procesos de limpieza de la obra.

Zona de captacin: la zona de captacin se define como el sector vivo y activo de la obra,y corresponde a aquel sector del revestimiento que enfrenta la zona filtrante por donde seproduce el ingreso del agua. Este sistema permite el ingreso del agua limpia al pozo, exentade sedimentos, y debe cumplir con exigencias de orden hidrulico, de manera que el pozosea eficiente; es decir, que su caudal especfico (l / s por metro de abatimiento) sea elmayor posible.La zona de captacin est conformada por dos partes: la rejilla o tubera ranurada y el filtrode gravas. Ambos elementos tienen por objeto permitir el acceso de agua libre demateriales finos en suspensin, impidiendo adems derrumbes en la perforacin. Losreferidos elementos deben ser diseados con el fin de generar el mnimo de prdidas decarga hidrulica en el pozo.

Rejilla o tubera ranurada: las prdidas de carga ocurridas en los filtros y rejilla estndirectamente relacionadas con el cuadrado de la velocidad del flujo de ingreso al pozo. Paraun caudal conocido, la velocidad del flujo depende del rea, la que se conoce como lasuperficie o rea abierta de la rejilla; la misma que est dada por el nmero de aberturas oranuras en la tubera y por la longitud y ancho de estas. A mayor rea abierta de la rejilla,mayor velocidad de flujo, y en consecuencia menores prdidas de carga, con el resto de losfactores constantes.Existe una variedad de alternativas (ver figura 13), tanto para tubera ranurada (orificioscirculares, orificios rectangulares, ranuras verticales y ranuras horizontales), como pararejilla propiamente tal (rejilla de persianas o celosa y rejilla Johnson). En cualquier caso elfundamento hidrulico para una eficiente operacin es el mismo, a mayor rea abierta de larejilla menor ser la altura de succin. En la figura 14 se comparan reas abiertas de rejillapara tres tipos de filtros, y en ella se puede observar que la rejilla tipo Johnson posee 7 y 21veces ms rea abierta que el ranurado horizontal y vertical respectivamente.

El tamao de la rejilla est en funcin de la velocidad de entrada del flujo, espesor delacufero, rea abierta de la rejilla y caudal. El rea abierta de la rejilla puede llegar areducirse hasta en un 50% producto de la presencia de arenas, gravas, elementos qumicosen solucin y crecimientos bacteriales. La velocidad de entrada del flujo a travs de la

25


26/45

rejilla es un parmetro que se puede manejar para impedir el problema de reduccin de surea. Los aumentos en velocidad y reduccin de presin del agua que ingresa al pozo atravs de la rejilla favorecen la formacin de precipitados. Valores de velocidad de entradadel flujo recomendadas en funcin de la conductividad hidrulica del acufero se presentanen la tabla siguiente.

Tabla 5. Valores de velocidad de entrada recomendados en funcin de la conductividadhidrulica K

K, m/da Velocidad de entrada, cm/s< 20204080120160200

240> 240

1,01,52,03,04,04,55,0

5,56,0

26


27/45

Figura 13. Tipos de perforacin o ranurados de la tubera

Figura 14. Diferencias de magnitud en rea abierta de la rejilla para tres tipos de rejilla

Un valor comnmente utilizado es el recomendado por La National Water WellAssociation, que indica que la velocidad mxima permitida es de 3 cm/s para valores deconductividad hidrulica iguales o mayores a 120 m/da.

El rea abierta de la rejilla se calcula en funcin de la longitud y ancho de cada ranura y porel nmero de ranuras en funcin del dimetro de sta. La expresin utilizada paradeterminar el rea es la siguiente:

A = )(nxexlxDx ecuacin 5

A: rea abierta total, m2/mD: dimetro de rejilla, mn: nmero de ranuras por m2

e: ancho de la ranura, ml: longitud de cada ranura

El rea abierta efectiva (Ae) se considera igual a:

Ae = 0.5 x A (m2/m) ecuacin 6

Esto, por que se asume que un 50% de la rejilla se tapa con materiales finos al operar elpozo.

27


28/45

Para el clculo de la velocidad, se divide el caudal de extraccin por el rea abierta de larejilla, comprobndose que no exceda la velocidad mnima exigida.

Vc =LxAe

Qecuacin 7

L: longitud de la rejilla, mQ: caudal de extraccin, m3/s

Si la velocidad excediera el valor 0.03 m/s, ser necesario aumentar el dimetro o lalongitud de la zona de captacin. Para efectos del diseo, es de utilidad prctica la tabla devalores de velocidades crticas del flujo, que se indica a continuacin:

Tabla 6. Valores de velocidad crtica del flujo segn tipo de materialMateriales del acufero Dimetro de los granos, mm Velocidad crtica, m/sArenas limosas

Arenas finasArenas mediasArenas gruesasGravas finas

0,01-0,1

0,10-0,20,25-0,501,0-2,02,0-4,0

0,01-0,02

0,02-0,0350,04-0,070,11-0,170,18-0,80

Fuente: R. C. Smith. Prospeccin y explotacin de las aguas subterrneas, citado por E. Celedn

Por otra parte, es recomendable que el rea abierta de la rejilla tenga un porcentaje mayor oigual a la porosidad de los acuferos o a los filtros de grava o arena. Respecto al tamao dela ranura, cuando se requiere filtro de grava se debe estimar en funcin del anlisisgranulomtrico del filtro, el cual a su vez se determina en funcin de la granulometra de laformacin donde se encuentra el acufero. Dicho anlisis se realiza mediante cribas otamices estndar, la cantidad de material retenido por cada tamiz es expresada en peso y porciento del total. Estos valores se grafican anotando en el eje de las ordenadas el por cientodel peso retenido acumulado, por lo que los valores de este eje van de 0 a 100. En el eje delas abscisas se grafican los valores del tamao de los granos correspondientes, como semuestra en la figura 15.

El dimetro efectivo es un ndice utilizado para determinar el grado de finura del materialque compone al acufero, y corresponde al tamiz equivalente de la curva granulomtrica enel 90% retenido del material tamizado total acumulado. En la tabla siguiente se presentaresultados de un anlisis granulomtrico de una muestra del material de un acufero.

Tabla 7. Anlisis granulomtrico de una muestra de material acuferoAbertura de tamiz, cm Peso acumulado, gm Porcentaje retenido, %

0,1650,1170,0840,0580,0410,0300,020

2472

140220300344372

6183555758693

28


29/45

Tamiz final 400 100

Para el caso de la muestra anterior el dimetro efectivo (90%), corresponde a una aberturade 0.0243 cm.

Figura 15. Tamices y curva de un anlisis granulomtrico

Por otra parte, el coeficiente de uniformidad (CU) de un acufero, se define como larelacin existente entre el valor de abertura de tamiz, equivalente al 40% retenido delmaterial tamizado total acumulado (D40), y el valor de abertura de tamiz equivalente al 90%retenido del material tamizado total acumulado (D90); valor que da una idea de la pendientede la curva granulomtrica. Valores altos del CU corresponden a curvas ms uniformes, esdecir:

CU =90

40

D

Decuacin 8

Para nuestro ejemplo, el coeficiente de uniformidad es:

CU = 2,30243,0

0775,0=

Para formaciones de acuferos de materiales relativamente finos y uniformes, es decirCU5, se recomienda para abertura de ranura el tamiz correspondiente a D 40 y D50 si elacufero no presenta o presenta riesgos de corrosin respectivamente. Para formacioneshomogneas de materiales ms gruesos como gravas y arenas, se recomienda para aberturade ranura el tamiz correspondiente a D30 y D50 de la fraccin arenosa;esto es, relacionadocon la distribucin de tamao de grano slo de las partculas de arena presentes en lamuestra.En el caso de formaciones de acuferos de materiales relativamente finos y uniformes, esdecir CU>5, se recomienda para abertura de ranura, el tamiz correspondiente a D30 si elmaterial sobre el acufero es estable, y D50 si el material sobre el acufero es inestable y conriesgo de derrumbes (por ejemplo material no consolidado).

29


30/45

En Chile, las paredes de la tubera de habilitacin se dejan ranuradas en los tramos queenfrentan a los acuferos atravesados durante la perforacin, para permitir el flujo posteriorde agua hacia el pozo. El ranurado normalmente se realiza en ranuras de 4 de longitud por2 a 4 mm de ancho, alineadas en el sentido del tubo, alternando tramos huecos cada 4 con

zonas de tubos.Cuando se trata de acuferos libres, la rejilla o tubera ranurada debe colocarse depreferencia en la parte inferior del acufero. Su longitud deber ser de un 50 a un 30% delespesor saturado del acufero, ya que el abatimiento esperado ser de un 70 a un 50% delmismo espesor; logrando as, prdidas hidrulicas bajas y en consecuencia economa en laoperacin.

En los acuferos confinados se aconseja utilizar una longitud del 70 al 80% del espesor delmismo, centrando la tubera ranurada o repartindola a lo largo del espesor total delacufero e intercalando tramos de tubera ciega; evitando as, cambios bruscos de direccinen las lneas de flujo que llegan a la zona de captacin. La recomendacin anterior obedecea tener un ahorro en el costo del pozo, ya que es ms econmica la tubera ciega que laranurada.

En ningn caso es recomendable que el nivel de bombeo vaya ms all de la parte superiorde la tubera ranurada, evitando en lo posible que esta tubera permanezca seca oaportando en cascada en algn momento, para disminuir as el riesgo de oxidacin ycorrosin.

Filtro de gravas: se le llama filtro de gravas al relleno que se coloca entre la rejilla y lapared de la perforacin. Su objetivo es estabilizar la pared de la perforacin evitandoderrumbes; retener la mayora de los materiales finos que contiene la formacin acufera,evitando que penetren a la cmara de bombeo; e incrementar el dimetro efectivo del pozoy asegurar una buena porosidad y conductividad hidrulica alrededor del espacio anular enel sector ranurado. En ocasiones cuando los materiales del acufero son gruesos y uniformesno es necesario colocar un filtro de grava propiamente tal, pero s un empaque de gravaspara estabilizar las paredes de la formacin acufera y evitar derrumbes (ver figura 16).

30


31/45

Figura 16. Filtro de gravas

Con el fin de disear el filtro de gravas, al igual que en el caso de la rejilla, se requierecontar con un anlisis granulomtrico de las formaciones acuferas de donde se va a captarel agua. Normalmente los filtros de grava son necesarios cuando la formacin acufera es

arenosa, con alto riesgo de entrada de este tipo de material al pozo, no siendo suficiente unarejilla o tubera ranurada. El criterio de seleccin de dimetro del material del filtro se basatambin en el CU de la formacin acufera, existiendo una recomendacin desarrollada porel Centro de Informacin de los Estados Unidos y que se presenta en la tabla 8.

Tabla 8. Criterios de seleccin del dimetro del material de filtro de grava

Coeficiente deuniformidad CU

Criterios de seleccin para elFiltro de grava

Tamao ranuradode la rejilla

< 2.5 a) CU entre 1 y 2.5 con un 50% del tamao nomayor que 6 veces el 50% del tamao del

material de la formacin acufera.b) Si (a) no estuviera disponible, CU entre 2.5

y 5 con un 50% del tamao no mayor que 9veces el 50% del tamao del material de laformacin acufera.

10% del tamaode grano

acumulado delfiltro de gravas

2.5 5 a) CU entre 1 y 2.5 con un 50% del tamao nomayor que 9 veces el 50% del tamao delmaterial de la formacin.

b) Si (a) no estuviera disponible, CU entre 2.5y 5 con un 50% del tamao no mayor que 12

veces el 50% del tamao del material de laformacin acufera.

10% del tamaode granoacumulado delfiltro de gravas

> 5 a) Del anlisis granulomtrico, el 30% detamao de grano acumulado multiplicarlopor 6 y 9 localizando los dos puntos en elgrfico sobre una lnea horizontal.

b) A travs de estos puntos dibujar dos lneasparalelas que representen materiales deCU2.5

c) Seleccionar el material para filtro de gravasque se encuentra entre ambas lneas

10% del tamaode granoacumulado delfiltro de gravas

El material utilizado como filtro ser de cantos bien redondeados, lavados y uniformes. Esfundamental una prolija seleccin de la grava, pues la permeabilidad del filtro debe sermayor que la del acufero. Se requiere de un trabajo minucioso y prudente en la colocacindel filtro, procurando que no se pierda la graduacin de grava elegida. El espesor del filtrode gravas deber ser de 7 a 20 cm (3 a 8), dependiendo este valor de la profundidad del

31


32/45

pozo y de lo regular de la construccin de la perforacin; recomendndose siempre unespacio anular superior a 7 cm (3), para evitar punteos del material durante sucolocacin. Por otro lado, valores mayores de 20 cm (8) del espesor del filtro entorpecenlas operaciones de limpieza y en ocasiones resulta casi imposible remover los residuos delodos de perforacin contenidos en los acuferos al terminar la construccin.

En muchas ocasiones, especialmente en Chile, las caractersticas del subsuelo posibilitan lacreacin de la pared de grava con las propias partculas que constituyen la formacin. Alrespecto, el Ingeniero Mexicano Vicente Vargas (1976) sugiere la siguiente receta para elbuen diseo de estos filtros: cualquier clase de materiales, por finos que sean, se puedencontrolar con un filtro constituido por grava graduada, con partculas limitadas entre y pulgada de dimetro.

Segn G. Castany, citado por E. Celedn (1978), slo procede aplicar el procedimiento deconstruir la pared de grava artificial cuando la granulometra del acufero es uniforme, loque se producira cuando el CU 2 2,5 ; y cuando D60% es menor de 0,5 mm y D 10% es

mayor de 0,03 mm. Al contrario, si el CU

2, no procedera ejecutar pared de gravaartificial y slo construirla con el simple desarrollo natural del acufero.

El criterio de Karl Terzaghi (Celedn, 1978) establece que: un material granular satisfacelos requisitos necesarios y suficientes para usarse como filtro de proteccin, si el 15% de sutamao (D15) es cuando menos 4 veces tan grande como las partculas mayores de laformacin a proteger, que est en contacto con el filtro, y no ms de 4 veces que el 85% dela graduacin D85 de las partculas ms finas de la formacin; es decir:

)(

)(

85

15

acuferoD

gravaparedD > 4

Ejemplo 2. Sean los valores caractersticos del material acufero A (arena fina homognea)y acufero B ( arena heterognea), siguientes:

Tamao D95 D90 D85 D75 D60 D50 D30 D15 D10Acuf. A 0,30 0,25 0,21 0,17 0,135 0,12 0,095 0,017 0,065Acuf. B 0,65 0,5 0,4 0,25 0,15 0,12 0,75 0,05 0,042Aplicando la relacin de Terzaghi, la seleccin del relleno de grava para el acufero A es:

D85 < 0,21 x 4 = 0,84 mm

D15 > 0,075 x 4 = 0,3 mmCU = D60 / D10 = 0,135 / 0,065 = 2,1

Relleno de grava para el acufero B:

D85 < 0,4 x 4 = 1,6 mmD15 > 0,05 x 4 = 0,2 mmCU = D60 / D10 = 0,15 / 0,042 = 3,6

32


33/45

10.7 Limpieza y desarrollo del pozo

Este proceso consiste en un conjunto de operaciones, realizadas una vez colocada la rejilla,destinadas a extraer los residuos de la perforacin (lodos); a estabilizar las formaciones en

torno a las rejillas, logrando un arreglo y mejoramiento en la granulometra; a aumentar lapermeabilidad del acufero al nivel que tena previo a la perforacin, y que se ve reducidapor la perforacin misma al compactar las paredes del pozo; a extraer la presencia de lodosque recubren las paredes de este; y finalmente, a prolongar la vida til del pozo.

Una vez terminado el pozo deber realizarse operaciones de limpieza que tienen comoobjetivo desalojar la bentonita, o en forma ms general los lodos de perforacin utilizadosdurante la construccin. Los mtodos de desarrollo son bsicamente vaivn y pistn,chorros de agua a altas velocidades, aire comprimido, bombeos intermitentes o agitacin ysobrebombeo. Es conveniente tomar en cuenta que la limpieza ser ms difcil conforme elacufero sea ms fino, o cuando el tiempo de construccin del pozo tenga una largaduracin.

De acuerdo con lo anterior, es recomendable realizar la construccin del pozo lo msrpidamente posible, y una vez entubado y engavillado bombear y realizar las operacionesde limpieza sin prdida de tiempo. Cuando los acuferos son muy finos es convenienteutilizar lodos orgnicos para aprovechar su autodegradacin y as, facilitar las operacionesde limpieza.

Otro factor que influye en la seleccin del mtodo de limpieza del pozo, es el tipo de rejillainstalado en la zona de captacin; si el rea de entrada es la apropiada sern ms eficientesy rpidas las operaciones de limpieza y desarrollo.

Adems de los mtodos mecnicos mencionados, existen aditivos qumicos de agentesdispersantes que pueden acelerar el proceso de limpieza. Estos cumplen la misin defacilitar la eliminacin de las arcillas presentes en el acufero, pues las ponen en estado desuspensin, evitando su sedimentacin, ya sea en el fondo del pozo o en la rejilla.

11. PRUEBAS DE BOMBEO

Las pruebas de bombeo son indispensables para conocer el comportamiento de los pozos ydeterminar las constantes de formacin de los acuferos (T y S). Las pruebas consistenbsicamente en un control sistemtico del caudal, de los niveles de agua y del tiempotranscurrido durante el bombeo del pozo. Estas pruebas son reconocidas como de caudalvariable y caudal constante.

11.1 Prueba de caudal variable

La prueba de caudal variable o escalonado, consiste en bombear el pozo con diferentescaudales fijos durante perodos definidos, controlando los niveles de agua y el tiempo. LasBases Tcnicas de los Concursos a la Ley 18 450 establecen observaciones de niveles enfuncin del tiempo conforme a la siguiente escala: 0 5 10 15 30 45 y 60 minutos,

33


34/45

y despus cada 30 min hasta que el nivel deprimido se estabilice, no excediendo de 12horas por etapa.

Estas mediciones incluyen en consecuencia, el nivel esttico (antes de empezar el procesode bombeo), el caudal de agua que se extrae, simultneamente con el nivel dinmico

correspondiente, lo que se realiza non una frecuencia determinada (ver ejemplo 4).Los resultados de esta prueba permiten definir la curva de agotamiento del pozo y conella disear las condiciones de explotacin de la captacin, proyectando en el tiempo latendencia de los niveles para los diversos caudales. Con ayuda de un grficosemilogartmico se logra tener una estimacin del comportamiento del pozo a futuro.

C.V. Theiss (1935) concluy una investigacin que culmin con el descubrimiento de unaexpresin matemtica que permite el clculo del descenso del nivel de agua en un pozo, enfuncin del tiempo de duracin y de su caudal de bombeo.

)(

4

uW

T

Qs

= ecuacin 9

xTxt

xSru

4

2

=

Donde r es el radio efectivo de construccin, y t el tiempo de bombeo.

Si se entra con el valor de u en la tabla 10, se obtiene el valor de la funcin de pozo W (u);entonces se podr conocer el descenso s (depresin del nivel esttico del pozo) paraproducir el caudal del proyecto Q.

Segn Cooper y Jacob (1946), para S

0,3, la ecuacin 9 se puede escribir como:

( )uT

Qs ln5772,0

4

= ; sustituyendo u:

= 5772,0

4ln

4 2xSr

xTxt

T

Qs ecuacin 10

Ejemplo 3. Un acufero fretico con una transmisividad T = 1 200 m2 /da se bombeamediante un pozo que penetra completamente con un caudal de 1 500 m 3 / da. El radio deinfluencia ri = 500 m y el pozo tiene un radio efectivo re = 0,30 m. Cul es el descenso del

nivel fretico en el pozo luego de 2 das de bombeo?. Suponga que S = 0,2

Aplicando la ecuacin 10 se tiene:

mx

xx

xxs 25,15772,0

2,03,0

212004ln

12001416,34

15002

=

=

34


35/45

Por lo tanto, la depresin del nivel esttico del pozo luego de 2 das de bombeo continuo es1,25 m.

Tabla 10. Valores de la funcin de pozo de Theiss W(u)u W(u) u W(u)

0,00010,00020,00040,00060,00080,0010,002

0,0040,0060,0080,010,020,040,060,08

8,637,947,256,846,556,335,64

4,954,544,264,043,352,682,302,03

0,10,20,40,60,81,01,2

1,41,61,82,02,53,03,54,0

1,821,220,7020,4540,3110,2190,158

0,1160,08630,06470,04890,02490,0131

0,006970,00378

11.2 Prueba de caudal constante

La prueba de caudal constante, similar a la anterior pero manteniendo un solo caudaldurante un perodo definido, permite calcular la transmisibilidad del acufero. En el caso dedisponer de uno o varios pozos de observacin ser posible calcular el coeficiente dealmacenamiento, para lo cual habr que controlar los niveles y el tiempo en cada uno deellos.El tiempo de duracin de las pruebas se debe condicionar a la trascendencia del proyecto yes materia de decisin del propietario de la obra. Sin embargo, lo usual es dar unas 8 a 12horas para la prueba de caudal variable y 24 horas para la de caudal constante. La ComisinNacional de Riego y la Direccin General de Aguas exige estos tiempos en las pruebas debombeo, con fines de presentacin de proyectos a la ley 18 450 e inscripcin de derechos

de aprovechamiento de aguas subterrneas respectivamente. Esta prueba se har con uncaudal que no supere el 90% del mximo caudal aforado en la prueba de gasto variable.

Tericamente la variacin de los niveles de agua en el pozo tiene un comportamiento delnea recta en funcin del logaritmo del tiempo. Por esta razn se debe medir de acuerdocon una escala de tiempos que siga aproximadamente una ley logartmica. Una escalaprctica es medir al minuto, 2, 3, 4, 5, 6; 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20; 25, 30, 35, 40; 50, 60, 70,80, 90, 100, 110, 120; 150, 180, 210, 240...., y ms minutos en la misma secuencia.

35


36/45

Ejemplo 4. En las tablas 11 y 12 y en las figuras 18 y 19 se presenta un ejemplo de laspruebas de bombeo, tomado del documento de PRODECOP INIA-Intihuasi. El pozo que seevala presenta un nivel esttico a los 22,69 m; efectundose 5 pruebas a caudal variable yuna prueba a caudal constante (Q = 13 l/s), equivalente al 87% del caudal mximo

utilizado. Es interesante destacar que la recuperacin que se logra luego de la prueba acaudal variable, se efectu en el 10% del tiempo que dura la prueba.

36


37/45

37

Tabla 9. Prueba de bombeo a caudal variable.Datos de abatimiento y recuperacin

Nivel esttico: 22,69 m

Inicio de bombeo: 09:00 h ; inicio de recuperacin: 20:04 h

Fin de bombeo: 20:04 h ; fin de recuperacin: 21:14 h

Duracin de bombeo: 664 min ; Tiempo de recuperacin: 70 min

Etapa 1, Q = 2,1 l/s Etapa 2, Q = 5 l/s Etapa 3, Q = 8 l/s

t, min N.D., m Abat., m Q, l/s t, min N.D., m Abat., m Q, l/s t, min N.D., m Abat., m

1 25.55 2.86 2.05 1 29.75 7.06 1 39.18 16.49

2 25.6 2.91 2 30.93 8.24 2 40.06 17.37

3 25.62 2.93 3 31.25 8.56 3 40.06 17.37

4 25.47 2.78 4 31.3 8.61 4 40.16 17.47

5 25.75 3.06 2.05 5 31.69 9 5 40.17 17.48

6 25.57 2.88 6 31.92 9.23 6 40.37 17.68

7 25.51 2.82 2.1 7 32.04 9.35 7 40.62 17.93

8 25.47 2.78 8 32.04 9.35 8 40.82 18.13

9 25.43 2.74 9 32.06 9.37 9 41.03 18.34

10 25.39 2.7 10 32.09 9.4 10 41.1 18.41

12 25.22 2.53 12 32.15 9.46 12 41.89 19.2

14 25.8 3.11 2.1 14 32.17 9.48 14 41.75 19.06

16 25.64 2.95 16 32.25 9.56 16 42.19 19.5

18 25.61 2.92 18 32.27 9.58 18 42.32 19.63

20 25.6 2.91 2.1 20 32.27 9.58 20 42.52 19.83

25 25.62 2.93 25 32.28 9.59 25 42.7 20.01

30 25.55 2.86 30 32.81 10.12 5 30 43.05 20.36

35 25.49 2.8 2 35 32.95 10.26 35 43.11 20.42

40 25.69 3 40 33 10.31 40 43.03 20.34

45 25.75 3.06 45 33.1 10.41 5 45 43.06 20.37

50 25.77 3.08 50 33.21 10.52 50 43.02 20.33

55 25.84 3.15 55 33.35 10.66 55 43.06 20.37

60 25.88 3.19 60 33.43 10.74 5 60 43.05 20.36

70 25.81 3.12 2.1 70 33.62 10.93 70 43.32 20.63

80 25.81 3.12 2.1 80 33.69 11 80 43.3 20.61

90 25.75 3.06 2.1 90 33.77 11.08 90 43.31 20.62

100 25.75 3.06 100 33.92 11.23 100 43.37 20.68

110 25.75 3.06 110 33.89 11.2 110 43.39 20.7

120 25.75 3.06 120 33.91 11.22 120 43.39 20.7

Q: ajuste de caudal


38/45

38

Tabla 9. ContinuacinEtapa 4, Q = 13,5 l/s Etapa 5, Q =15 l/s Recuperacin

t, min N.D., m Abat., m Q, l/s t, min N.D., m Abat., m Q, l/s t, min N.D., m N.Res., m

1 49 26.31 1 71.2 48.51 665 38.5 15.81

2 52.06 29.37 2 72.14 49.45 666 32.53 9.84

3 53.06 30.37 3 73.21 50.52 667 30.17 7.48

4 54.34 31.65 4 74.09 51.4 668 29.03 6.34

5 55.64 32.95 669 28.26 5.57

6 55.86 33.17 13.5 670 27.67 4.98

7 56.04 33.35 671 27.33 4.64

8 56.54 33.85 672 27.03 4.34

9 57 34.31 673 26.7 4.01

10 57.53 34.84 674 26.4 3.71

12 57.21 34.52 13.5 676 26.02 3.33

14 57 34.31 678 25.7 3.01

16 57.77 35.08 680 25.4 2.71

18 57.94 35.25 682 25 2.31

20 58.4 35.71 684 24.66 1.97

25 58.63 35.94 689 24.36 1.67

30 59.42 36.73 694 24.1 1.41

35 59.66 36.97 699 24.01 1.32

40 59.49 36.8 704 23.88 1.19

45 59.41 36.72 709 23.7 1.01

50 59.43 36.74 714 23.6 0.91

55 59.29 36.6 13.5 719 23.54 0.85

60 64.74 42.05 724 23.47 0.78

70 65.77 43.08 734 23.15 0.46

80 66.4 43.71

90 64.94 44.25 13.5

100 68.19 45.5

110 69.2 46.51

120 69.12 46.43

130 69.07 46.38

140 69.1 46.41 A los 4 min se alcanza el nivel de agotamiento, se

150 69.92 47.23 detiene la bomba y se toma la recuperacin.

160 69.37 46.68

170 68.59 45.9

180 68.58 45.89

190 68.61 45.92

200 69.06 46.37

210 69.18 46.49

220 68.93 46.24

230 68.97 46.28

240 69.07 46.38

250 69.05 46.36

260 69.09 46.4

270 68.96 46.27

280 68.98 46.29

290 69.05 46.36

300 69.07 46.38


39/45

39

Fig. 18.Grficos del abatimiento del nivel de agua en el pozo a caudal variable y curva de recuperacinPRODERCOOP pagina 106


40/45

40

Tabla 10. Prueba de bombeo a caudal constante.Datos de abatimiento y recuperacinInicio de bombeo: 19/04/97; 21:14. Inicio de recuperacin: 20/04/97; 21:14 h

Fin de bombeo:20/04/97;21:14 h . Fin de recuperacin: 21/04/97; 08:00 h

Duracin de bombeo: 1440 min ; Tiempo de recuperacin: 646 min

Bombeo a QCte., 13 l/s Bombeo a Q Cte., 13 l/s Recuperacin

t, min N.D., m Abat., m Q, l/s t, min N.D., m Abat., m Q, l/s t, min N.D., m Abat., m

1 39.68 16.99 210 62.8 40.11 1441 38.96 16.27

2 46.72 24.03 240 63 40.31 1442 31.56 8.87

3 48.02 25.33 270 63.18 40.49 1443 29.39 6.7

4 50.95 28.26 300 63.36 40.67 1444 28.55 5.86

5 51.94 29.25 330 64 41.31 1445 28 5.31

6 52.51 29.82 360 64.31 41.62 12.5 1446 27.42 4.73

7 53.55 30.86 390 65.2 42.51 1447 26.89 4.2

8 54.77 32.08 420 68.17 45.48 1448 26.67 3.98

9 55.36 32.67 450 70.59 47.9 1449 26.48 3.79

10 55.76 33.07 480 72.14 49.45 1450 26.23 3.54

12 56.79 34.1 510 74.28 51.59 12.0* 1452 25.8 3.11

14 56.81 34.12 540 70.1 47.41 1454 25.54 2.85

16 57.18 34.49 570 70.34 47.65 1456 25.31 2.62

18 57.23 34.54 600 70.59 47.9 1458 25.1 2.41

20 57.65 34.96 630 70.08 47.39 1460 24.94 2.25

25 58.25 35.56 660 70.61 47.92 1465 24.6 1.91

30 58.55 35.86 690 70.78 48.09 1470 24.36 1.67

35 58.91 36.22 720 70.62 47.93 1475 24.2 1.51

40 59.51 36.82 750 70.54 47.85 1480 24.05 1.36

45 60 37.31 780 70.49 47.8 1485 23.94 1.25

50 60.41 37.72 810 70.88 48.19 1490 23.81 1.12

55 60.73 38.04 870 67.65 44.96 11.5* 1495 23.7 1.01

60 60.51 37.82 930 67.35 44.66 1500 23.61 0.92

70 60.24 37.55 990 67.25 44.56 1510 23.52 0.83

80 60.3 37.61 1050 66.67 43.98 1520 23.45 0.76

90 60.71 38.02 1110 67.68 44.99 1530 23.38 0.69

100 61.15 38.46 1170 68.67 45.98 1620 22.98 0.29

110 61.24 38.55 1230 69.34 46.65 2086 22.84 0.15

120 62.06 39.37 1290 69.49 46.8

130 62.52 39.83 1350 69.35 46.66

140 62.85 40.16 1410 69.39 46.7

150 62.62 39.93 1440 69.37 46.66

160 62.08 39.39

170 62.83 40.14

180 62.74 40.05

Q: se comprueba caudal

* : nivel de agotamiento


41/45

41

Figura 19. Grficos de abatimiento y recuperacin a caudal Cte.,y curva de agotamiento del pozoPROPDECOOP pagina 108


42/45

12. EJEMPLO DE DISEO DE POZO PROFUNDO

A travs de sondeos preliminares de una regin con fines de explotacin de aguassubterrneas se obtuvo la siguiente informacin:

Nivel esttico: 18.0 mTransmisividad: 0.0044 m2 / sCoeficiente de almacenamiento: 0,00005Caudal: 60 l / sUbicacin del acufero: entre los 45 y 64 mTipo de acufero: confinadoAnlisis granulomtrico: de la formacin del acufero, la curva granulomtrica dio undimetro efectivo al 40% y 90% equivalente al tamiz de 0,25 mm y 0,09 mmrespectivamente; y en la granulometra del filtro se obtuvo 0,07 mm para el 90%.El abatimiento esperado ser de 10 m, considerando un bombeo continuo de unos 2 meses yun dimetro de la perforacin del pozo de unos 60 cm.

De acuerdo a los referidos antecedentes, la cmara de bombeo requiere una longitud de:

Nivel esttico 18,0 mAbatimiento esperado 10,0 mAbatimiento regional 3,0 mSumergencia de la bomba 10,0 m .Total 41,0 m

La variacin de niveles estacionales debe ser pequea debido al valor bajo de latransmisividad, aunque siempre es conveniente verificar esta condicin. En la sumergenciade la bomba se incluye la longitud necesaria para alojar el cuerpo de impulsores ms unalongitud adicional, para asegurar la sumergencia del impulsor inferior (7 m), y unabatimiento del acufero a nivel regional. El abatimiento regional es una informacin que sedebe obtener a travs de las oficinas tcnicas regionales (Direccin de riego, DGA, CNR);si no existieran estos datos, ser necesario investigar en pozos ya existentes en el rea deestudio.

En el ejemplo se consider un abatimiento regional de 0,2 m anuales aplicados durante unavida til del pozo de 15 aos ( 15 x 0,2 = 3,0 m).

Para extraer el caudal de 60 l/s se requiere de una bomba de 10 pulg (tabla 4),por lo que sepropone una cmara de bombeo de 20 pulg de dimetro, una longitud de 41 m y un espesorde tubera de 3/16 pulgadas.

El acufero est situado entre los 45 y 64 m; por lo tanto, la zona de captacin se ubicar endonde se localiza el acufero consiguiendo una penetracin total. Es necesario disear elfiltro de gravas y la rejilla, como es un acufero confinado se utilizar una longitud de 80%del espesor del acufero, centrando la tubera en una longitud de 15 m ( 0,80 x 19).

42


43/45

Se debe determinar la necesidad de utilizar filtro de grava: el criterio en este caso es basarseen la informacin de la curva granulomtrica de la formacin acufera y la relacin D 40 /D90; cuando sta es menor que 3 es necesario el uso de filtro de grava. En el presente casose tiene:

D40 / D90 = 0,25 / 0,09 = 2,8Es decir, es necesario ubicar un filtro de gravas cuyo espesor ser de 10 cm, favoreciendosu colocacin y posterior limpieza.

En la zona de captacin tambin se ubicar la rejilla y su dimetro de abertura esdependiente de la presencia del filtro de gravas; como ste es requerido, la recomendacines que la abertura de la rejilla debe ser equivalente a D90 del filtro. De acuerdo a la curvagranulomtrica de nuestro ejemplo, la abertura de la rejilla resulta ser de 0,07 mm quecorresponde al 90% retenido del filtro de arenas graduadas.

El dimetro de la tubera en la zona de captacin se obtiene considerando que la velocidadde descenso del agua en el interior de sta, depende del valor de la conductividadhidrulica; es decir:

T = K x HK = T / H

K = damsxm

sm/2086400

19

/0044,0 2 =

De la tabla 5 se obtiene que la velocidad de entrada a la tubera a travs de la rejilla debeser igual o menor a 1,5 m/s. Entonces:

sm

mD

sm

A

QV /5,1

4

/06,0

22

3

=

==

Despejando:

D = 0,2257 m = 8,88 pulgD = 9 pulg mnimo aceptable

Para determinar el dimetro definitivo de la tubera de la rejilla se debe calcular el reaabierta de la rejilla, para lo cual la restriccin existente es que la velocidad de entrada atravs de ella no debe sobrepasar los 0,03 m/s, aunque en el caso presente, donde laconductividad hidrulica es tan baja, es conveniente utilizar una velocidad no mayor a 0,01m/s.

43


44/45

De acuerdo a lo anterior, las tuberas a emplear sern aquellas que tengan una aberturamenor a 1 mm, lo que obliga a utilizar el tipo helicoidal: para una velocidad de entrada de0,03 m/s se requiere un rea de 2 m2 ; si la velocidad es de 0,02 m/s el rea abiertarequerida es de unos 3 m2; y si se adopta una velocidad de slo 0,01 m/s el rea ser de 6m2.

Por lo tanto, el pozo requerir una tubera ranurada tipo helicoidal de 12 pulg de dimetrocon una abertura menor a 1 mm.

44


45/45

13. BIBLIOGRAFA CONSULTADA

Custodio, E y Llamas, M. R. 1976.Hidrologa subterrnea, tomo 2. Barcelona, Espaa.

Celedn S., Eugenio. 1978. Captaciones de aguas subterrneas. Curso de PostgradoAguas Subterrneas. Escuela de Ingeniera y Ciencias. Universidad de Chile. Santiago,Chile, abril.

CNR-CIREM. 1996. Manual de obras menores de riego. Comisin Nacional de Riego yCentro de Informacin de recursos Naturales. Santiago, Chile.

PRODECOP-INIA Intihuasi. 1998. Manual de riego. Proyecto de desarrollo paracomunidades campesinas y pequeos productores de la IV regin. La Serena, Chile.

VERTIENTE. 1999. Revista del Captulo Chileno de ALHSUD. Ao 4, N 4, julio

001-Pozos Profundos

Documents

Transcript of 001-Pozos Profundos