7bas diseño pozos ejercicios

Aguas subterráneasAguas subterráneas

2013-22013-2

Sebastián Santayana VelaSebastián Santayana Vela

Diseño de pozosDiseño de pozosUUNNAALLMM

EjerciciosEjercicios

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Diseño hidráulicoDiseño hidráulico

Estimación de nivel dinámico, se realiza con ecuación:

ND = s + NE = h + per + NEND = s + NE = h + per + NEDonde:

h = (0,183Q/T)log(2,25Tt/rh = (0,183Q/T)log(2,25Tt/rpp²S)²S)per = BQ²per = BQ²

NE = Nivel estático (m); ND = Nivel dinámico (m);Q = Caudal de bombeo (m3/s);T = Transmisividad (m²/s);S = Coeficiente de almacenamiento (adimensional);t = Tiempo de bombeo (s);

rp = Radio de pozo (m);

B = Coeficiente de Walton, pérdidas de carga al ingresar agua al interior del pozo (s2/m5)

Diseño de un pozo de explotación de agua subterránea. El Carmen, Chincha, Ica:

Información básica para diseño hidráulicodiseño hidráulico:Caudal esperado = 70 l/s Nivel estático = 40,0 mTransmisividad = 1265 m2/dCoef. de almacenamiento = 0,08Tiempo de bombeo = 20 horas/día Radio del pozo = 9” (0,2286 m)Coeficiente B (Walton) = 2500 s2/m5

Diseño de pozo: Ejemplo 1 Diseño de pozo: Ejemplo 1

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Con datos se estimó un abatimiento (s) de 5,0 m. Pérdidas por perforación (per) se estimaron en 12,3 m. Con nivel estático estimado, para ubicación del pozo proyectado (40,0

m), se determinó probable posición del nivel dinámico. Considerando un período de vida útil para pozo de 25 años, con un

descenso anual de napa (0,2 m), se debe tener en cuenta un descenso adicional en pozo de 5,0 m.

Descenso estimado en pozo proyectado será de 22,5 m y posición del nivel dinámico, a 62,3 m de profundidad.

ND = s + per + NE = 5.0 + 12.3 + 5.0 + 40.0 = 62.3 m.ND = s + per + NE = 5.0 + 12.3 + 5.0 + 40.0 = 62.3 m.


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Diseño físicoDiseño físico:

Sección de admisiónSección de admisióno Filtro de ranura vertical (tipo Nold), área abierta:

12,5%; longitud activa de filtros (LF): 22,7 m; o Filtro de ranura continua (tipo Johnson), área

abierta: 37%; longitud activa de filtros (LF): 7,7 m;

Entubado ciegoEntubado ciego : 18”; e: 1/4"; o Longitud total: 68,6 m (ES: 0,3 m; ECS: 62.3 +

3,0 = 65,3 m; ECI: 3,0 m).


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Diseño físicoDiseño físico:

PerforaciónPerforación : 21”; o Longitud total preliminar: (ECS + ECI) + longitud de columna de

filtros: Con filtro de ranura vertical (tipo Nold): 91,0 m; Con filtro de ranura continua (tipo Johnson): 76,0 m;

Empaque de gravaEmpaque de gravao Espacio anular entre diámetro de perforación y del entubado

definitivo, se rellena con grava seleccionada (redondeada y limpia), cuyas dimensiones serán determinadas en base a granulometría del material acuífero y a dimensiones de aberturas del filtro.


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Diseño de un pozo de explotación de agua subterránea. Playa Diseño de un pozo de explotación de agua subterránea. Playa Taboada – Bahía Los Ferroles-Callao. PESQUERA DIAMANTE Taboada – Bahía Los Ferroles-Callao. PESQUERA DIAMANTE SA:SA:

Información básica para diseño hidráulicodiseño hidráulico:Caudal esperado = 10 l/s Nivel estático = 1,7 mTransmisividad = 900 m2/dCoef. de almacenamiento = 0,08Tiempo de bombeo = 12 horas/día Radio del pozo = 6” (0,1524 m)Coeficiente B (Walton) = 3000 s2/m5


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Con datos se estimó s = 1,0 m; pérdidas por perforación (per): 0,3 m. Descenso estimado = 1,3 m.

Descenso anual de napa (0,0 m), muy cerca de línea de playa.

Con nivel estático estimado (1,7 m), se determinó probable posición del nivel dinámico, 3,0 m.

ND = 1.0 + 0.3 + 1.7 = 3.0 m.ND = 1.0 + 0.3 + 1.7 = 3.0 m.


Diseño físicoDiseño físico:Sección de admisiónSección de admisióno Filtro de ranura vertical

(tipo Nold), área abierta: 12,5%; longitud activa de filtros (LF): 5,6 m;

Entubado ciegoEntubado ciego : 12”; e: 1/4"; o Longitud total: 9,4 m (ES:

0,4 m; ECS: 3.0 + 3,0 = 6,0 m; ECI: 3,0 m).

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Diseño físicoDiseño físico:PerforaciónPerforación : 18”; o Longitud total preliminar: (ECS + ECI) + longitud de columna

de filtros: con filtro de ranura vertical (tipo Nold): 15,0 m;

Empaque de gravaEmpaque de gravao Espacio anular entre diámetro de perforación y del entubado

definitivo y filtros, se rellena con grava seleccionada (redondeada y limpia), cuyas dimensiones serán determinadas en base a granulometría del material acuífero y a dimensiones de aberturas del filtro.


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1010

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Información básica:Nivel estático: 18.0 m.Transmisividad: 4,4x10-3 m2/s.Coeficiente de almacenamiento: 5x10-5

Caudal: 60 l/sUbicación del acuífero: entre 45 y 64 m.Tipo de acuífero: confinado.Análisis granulométrico: diámetro efectivo al 40% y 90% equivalente al tamiz de 0,25 mm y 0,09 mm; y en granulometría del filtro se obtuvo 0,07 mm para 90%.Abatimiento esperado: 10 m.Diámetro de perforación de pozo: 60 cm.


1212

Columna de bombeoColumna de bombeo::Nivel estático 18,0 mAbatimiento esperado 10,0 mAbatimiento regional (*) 3,0 mSumergencia de la bomba 10,0 mTotal 41,0 m

(*) Se consideró un abatimiento regional de 0,2 m/año, para vida útil del pozo de 15 años (15 x 0,2 = 3,0 m)

Para extraer caudal de 60 l/s se requiere de bomba de 10” (tabla); por tanto, entubado ciego será de = 20”, longitud de 41 m y espesor de tubería de 3/16”.


1313

Acuífero situado entre 45 y 64 m; por tanto, zona de captación se ubicará donde se localiza acuífero.

Diseño de prefiltro de grava y rejilla: por ser acuífero confinado, se utilizará longitud de 80% de espesor del acuífero, centrando tubería en longitud de 15 m (0,80x19).

Necesidad de prefiltro de grava:

D40/D90 = 0,25/0,09 = 2,8

Es necesario prefiltro de grava (D40/D90 < 3); con 10 cm de espesor.

Diseño de pozo: Ejemplo 3Diseño de pozo: Ejemplo 3

1414

Abertura de rejilla:Abertura de rejilla: Depende de presencia de prefiltro de grava;Debe ser equivalente a D90 del prefiltro;Para ejemplo, 0,07 mm (90% retenido del prefiltro);

Diámetro de rejilla:Diámetro de rejilla:Se obtiene conductividad hidráulica:

T = KxHT = KxHK = T/HK = T/H

K = (86400 s)(4,4x10-3 m2/s)/19 m = 20 m/d


1515

De tabla, velocidad de entrada a rejilla debe ser ≤1,5 m/s. Entonces:

Despejando:o D = 0,2257 m = 8,88” o D = 9” mínimo aceptable

Para diámetro definitivo de rejilla:o Se calcula área abierta de rejilla, para velocidad de entrada ≤

0,03 m/s;o Para caso presente, por K tan baja, debe utilizarse velocidad ≤

0,01 m/s.

smmDsm

AQV /5,1

4

/06,0

22

3


1616

Rejilla a emplear con abertura < 1 mm, deberá ser tipo helicoidal (ranura continua); Para velocidad de entrada de 0,03 m/s se requiere un área de 2 m2; Si velocidad es de 0,02 m/s, área abierta requerida es de 3 m2; Si se adopta velocidad de sólo 0,01 m/s, área será de 6 m2.Por tanto, pozo requerirá una tubería ranurada tipo helicoidal de = 12”, con una abertura < 1 mm.


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