Pozos de absorción

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“SECRETARÍA DE AGRICUL TURA, GANADERÍA, DESARROLLO RURAL, PESCA Y ALIMENT ACIÓN” Subsecretaría de Desarrollo Rural Dirección General de Producción Rural Sustentable en Zonas Prioritarias Pozos de Absorción

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“SECRETARÍA DE AGRICULTURA,

GANADERÍA,

DESARROLLO RURAL,

PESCA Y ALIMENTACIÓN”

Subsecretaría de Desarrollo Rural

Dirección General de Producción Rural Sustentable

en Zonas Prioritarias

Pozos de Absorción

Page 2: Pozos de absorción

i

CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 1

2. OBJETIVOS .................................................................................................... 2

3. VENTAJAS Y DESVENTAJAS ........................................................................... 2

4. DESCRIPCIÓN ................................................................................................ 2

4.1 El relleno ............................................................................................................................ 5

4.2 El geotextil ......................................................................................................................... 5

5. DISEÑO ......................................................................................................... 6

5.1 Factibilidad......................................................................................................................... 6

5.2 Dimensionamiento ............................................................................................................ 7

5.3 Escurrimiento superficial ................................................................................................... 7

5.4 Capacidad de absorción ..................................................................................................... 7

5.4.1 Capacidad de infiltración ............................................................................................ 8

5.4.2 Permeabilidad del terreno ......................................................................................... 9

5.5 Lluvia de diseño ................................................................................................................. 9

5.6 Volumen afluente .............................................................................................................. 9

5.7 Profundidad del pozo ...................................................................................................... 10

5.8 Volumen geométrico del pozo ........................................................................................ 10

5.9 Volumen infiltrado ........................................................................................................... 10

5.10 Tiempo de llenado del pozo ......................................................................................... 11

5.11 Volumen de almacenamiento ...................................................................................... 11

5.12 Ejemplo para volumen de diseño ................................................................................ 11

6. ELEMENTOS DE DISEÑO .............................................................................. 13

6.1 Vertedor ........................................................................................................................... 13

6.2 Filtros y sedimentadores ................................................................................................. 14

6.3 Cubierta ........................................................................................................................... 14

6.4 Piezómetro....................................................................................................................... 14

Page 3: Pozos de absorción

ii

7. CONSTRUCCIÓN .......................................................................................... 15

7.1 Aportes de suelo de las zonas cercanas .......................................................................... 15

7.2 Calidad de los materiales ................................................................................................. 15

7.3 Control durante la realización ......................................................................................... 15

7.4 Control al final de la realización ...................................................................................... 15

8. MANTENIMIENTO ....................................................................................... 16

9. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................. 16

Page 4: Pozos de absorción

1

POZOS DE ABSORCIÓN

1. INTRODUCCIÓN

Los pozos de absorción consisten en

excavaciones generalmente cilíndricas de

profundidad variable, que pueden estar rellenas

o no de material, que se construyen para infiltrar

el agua de lluvia directamente al suelo en

espacios reducidos (Figura 1 y Figura 2).

Figura 1. Excavación y material de relleno para la

construcción de un pozo de absorción.

Figura 2. Relleno del pozo de absorción.

Esta técnica se puede aplicar en zonas donde el

estrato superior del suelo es poco permeable o

con superficies del terreno impermeabilizadas,

pero que tienen capacidades importantes de

infiltración en los primeros metros de

profundidad.

Estos pozos son fácilmente integrables en el

paisaje de zonas densas o abiertas y constituyen

una alternativa en lugares donde los canales de

desvío no son una opción, como es el caso de

terrazas, caminos o cabeceo de cárcavas. Su

implementación ayuda a minimizar el desbalance

del agua subterránea del lugar y proporciona un

tratamiento físico y biológico al agua, a través de

la infiltración en el suelo (CNA, 2007).

El funcionamiento hidráulico de estas obras

consta de varias etapas. Inicia con la entrada del

agua proveniente de una tormenta al pozo de

absorción, que se puede efectuar a través de la

superficie o desde una red de conductos. El agua

una vez que entra al pozo, queda almacenada

temporalmente para después infiltrarse

paulatinamente.

Conviene emplear este tipo de obras sólo si el

agua lluvia captada alcanza a infiltrarse antes de

la siguiente tormenta, de manera que la obra

esté en condiciones de operar. Debe cuidarse

que la infiltración no provoque problemas

estructurales por expansión, arrastre de

materiales finos, subpresiones o exceso de

humedad en general.

Los pozos de absorción tienen una capacidad de

almacenamiento limitada, dependiendo del nivel

freático. Los niveles poco profundos pueden

limitar el uso de los pozos, ya que disminuyen el

volumen de almacenamiento y reducen sus

capacidades hidráulicas. Por razones obvias,

Page 5: Pozos de absorción

2

cuando exista riesgo de contaminación no son

aconsejables los pozos de absorción.

2. OBJETIVOS

Entre los principales objetivos buscados con la

instalación de pozos de absorción se tienen:

Captar el flujo superficial proveniente de la

precipitación pluvial.

Infiltrar los escurrimientos superficiales

directamente al suelo.

Disminuir el caudal máximo instantáneo.

Reducir el volumen escurrido.

Permitir usos alternativos del agua infiltrada.

Recargar los acuíferos.

Mejorar la calidad del efluente.

3. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Además de las ventajas comunes a todas las

obras de infiltración, su principal bondad es la

integración a condiciones restringidas, ya que

son estructuras poco visibles, no tienen

restricciones topográficas para su instalación y

solo ocupan una pequeña parte del terreno,

economizando su uso. Sin embargo, es

recomendable su instalación sólo en lugares

donde no es posible ubicar otros sistemas de

infiltración, ya que tienen una capacidad de

almacenamiento reducida en comparación con

otras obras.

Una de sus principales desventajas es la

colmatación1, al retener las partículas finas

1 Un pozo de absorción está colmatado, cuando su permeabilidad

original se ha reducido sustancialmente, a causa del progresivo sellamiento de los poros, entre las partículas filtrantes originales, con

presentes en el agua, para lo cual se requiere de

mantenimiento durante la vida útil de la obra.

Una alternativa para reducir la colmatación es la

instalación de un filtro de arena en la parte

superior, haciendo pasar el agua a través de él

antes que entre al pozo, o bien instalando un

desarenador o decantador antes de la descarga.

4. DESCRIPCIÓN

El pozo de absorción es un sistema vertical de

infiltración al subsuelo de las aguas provenientes

de escurrimientos superficiales, a través de sus

paredes y piso permeables. Dicho sistema

proporciona al agua un tratamiento físico y

biológico a través de la infiltración en un medio

poroso (NOM-006-CNA). Los sistemas y

elementos de infiltración captan el flujo

superficial y facilitan su infiltración en el suelo. Si

funcionan correctamente, son muy efectivos en

lograr reducir los gastos máximos y el volumen

escurrido aguas abajo. Entre las diferentes

alternativas de infiltración (elementos) que

pueden emplearse, están los que operan en

forma difusa o concentrada, los que consideran

almacenamiento o no, así como los superficiales

o los subterráneos.

En el Cuadro 1 se presentan las distintas

opciones de disposición de la precipitación para

su infiltración en el suelo, en base a su extensión,

almacenamiento y ubicación.

materiales finos transportados, en suspensión, por el agua que se va infiltrando.

Page 6: Pozos de absorción

3

Cuadro 1. Alternativas de disposición de la precipitación

para diferentes formas de infiltración.

Opciones Extensión Ubicación Almacenamiento

Estanques Difuso Superficial Importante

Zanjas Concentrado Subterráneo Importante

Pozos Concentrado Subterráneo Limitado

El diseño hidráulico del pozo de absorción está

en función de la capacidad de absorción del

suelo y el caudal de agua captado. Si el pozo

atraviesa más de un estrato de suelo con

diferentes tasas de infiltración, los cálculos para

su diseño habrán de integrar la percolación de

cada estrato. Además, para el correcto

dimensionamiento de la profundidad del pozo de

absorción, habrá de considerar la cota del nivel

freático.

En general, los pozos de absorción se proyectan

en áreas pequeñas, abiertas o cubiertas (Figura

3, Figura 4 y Figura 5), cerca de las superficies

impermeables que drenan y para operar

preferentemente con agua limpia.

Figura 3. Pozo para drenaje de techumbres.

Figura 4. Pozo para terrazas de tierra.

Figura 5. Pozo de absorción en cunetas de caminos.

Es recomendable combinar los pozos de

absorción con otras alternativas, tales como

estanques de retención, zanjas de infiltración y

trincheras, lo que permite aumentar la capacidad

de almacenamiento subterráneo y reducir el

escurrimiento superficial.

Además del pozo de absorción propiamente, la

obra completa presenta diferentes elementos

adicionales alternativos y opcionales, con un

esquema de relación entre ellos como el que se

muestra en la Figura 6.

Pozo

Pozo

Can

al d

e de

sagü

e

Terraza

Terraza

Terraza

Terraza

Escurrimientos

Pozo

Pozo

Pozo

Pozo

Cuneta

Pozo

Page 7: Pozos de absorción

4

Figura 6. Elementos principales de un pozo de absorción.

(1) Alimentación, (2) Decantador (opcional), (3) Cámara

vertedora (opcional), (4) Rebase o vertedor, (5) Tubería

de conexión, (6) Pozo, (7) Geotextil, (8) Cubierta, (9)

Alimentación superficial (opcional).

Según la forma en que desalojan los

escurrimientos se denominan (Figura 7):

a. Pozo de absorción, cuando el agua del

pozo se infiltra a través de estratos no

saturados del suelo, es decir, cuando la

superficie del agua subterránea se ubica

bajo la base del pozo, de manera que el

agua de lluvia se filtran en el suelo antes

de llegar al nivel del agua subterránea.

b. Pozo de inyección, si la capa de agua

subterránea se ubica sobre el nivel del

fondo del pozo, de manera que la

aportación se realiza directamente al

agua subterránea.

Para fines prácticos, si el nivel máximo

estacional de la capa freática o algún estrato

impermeable se ubican a menos de 1 m bajo

la base del pozo, se cataloga como pozo de

inyección.

Figura 7. Pozos de absorción (arriba) y de inyección

(abajo). (1) Pozo, (2) Agua subterránea y (3) Nivel

estático.

Las Figura 8 y Figura 9 muestran algunas

disposiciones empleadas para pozos de

absorción, considerando casos sencillos de pozos

relativamente pequeños y otros más complejos.

Figura 8. Pozo de absorción simple alimentado desde la

superficie. (1) Cubierta permeable, (2) Relleno, (3)

Geotextil, (4) Piezómetro y (5) Almacenamiento

superficial.

1 2 3

4

5 6 7

8

1

23

1

23

1

2

3

4

5

Page 8: Pozos de absorción

5

Figura 9. Pozo de absorción con decantador y vertedor

sobre el mismo pozo. (1) Cubierta permeable, (2) Relleno,

(3) Geotextil, (4) Tubería de alimentación, (5) Cámara de

rebase, (6) Decantador y (7) Tapa de la cámara.

4.1 El relleno

Los pozos pueden estar o no rellenos de

material, aunque los pozos vacíos poseen un

mayor volumen de almacenamiento. Sin

embargo, es necesario rellenarlos para evitar

que las paredes se derrumben cuando entre el

agua lateralmente CNA (2007). Además, un pozo

vacío representa un riesgo al tránsito de

personas y animales.

Para el relleno se utilizan piedras partidas, cantos

rodados o gravas de granulometría uniforme y

porosidad superior al 30 %.

El relleno se realiza, hasta 3/4 de su calado, con

piedra de tamaño regular (0.2 m como mínimo) y

se cubre, hasta una profundidad de 60 cm, con

grava (1½”) de diámetro, en el estrato

subsecuente (Figura 10).

Figura 10. Materiales para el relleno de pozos.

4.2 El geotextil

Cuando existen materiales finos que puedan

producir colmatación, se utiliza un encamisado

con filtro geotextil de una permeabilidad igual o

superior a 10 veces la del terreno (Figura 11).

Figura 11. Geotextil utilizado en pozo de absorción.

El geotextil es un material tejido, permeable,

deformable y resistente al punzonamiento y

abrasión. Este material formado por fibras

poliméricas termoplásticas, se emplea en

aplicaciones geotécnicas para el refuerzo de

terraplenes, muros, suelos con baja capacidad de

carga y cimentaciones.

1 5

4

2

3

6

7

Page 9: Pozos de absorción

6

Generalmente en estas aplicaciones se busca:

Separar dos tipos de terreno de diferentes

propiedades físicas.

Filtrar los finos en la dirección del flujo de

agua para evitar la colmatación.

Dejar pasar el agua libremente.

Impedir la entrada de finos del exterior.

Para los pozos de absorción en particular, se

buscan geotextiles propios para drenaje

subsuperficial o subdrenaje2 (Cuadro 2).

Cuadro 2. Requerimientos del geotextil para subdrenaje.

Propiedad Ensayo Unidad

Requerimiento ( MARV ** )

Porcentaje de suelo a retener que pasa la

malla 0.075 min. (N° 200)

< 15 15 – 50 > 50

Clase de Geotextil

Clase 2

Permitividad ASTM D4491

seg –1 0.5 0.2 0.1

Abertura aparente

ASTM D4751

mm 0.43 0.25 0.22

Resistencia retenida UV

ASTM D4355

% 50% después de 500 horas de exposición

MARV** = Promedio - 2 (Desviación Estándar).

5. DISEÑO

El procedimiento de diseño para un adecuado

funcionamiento de un pozo de absorción, debe

considerar un análisis de factibilidad, una

recopilación de antecedentes, la elección de

materiales y del equipo necesario, un

2http://www.mtc.gob.pe/portal/transportes/caminos_ferro/manual/eg-2000/cap6/seccion650.htm.

dimensionamiento de los elementos principales

y finalmente el diseño de los detalles.

El diseño depende de la forma y tamaño del área

disponible, la capacidad requerida, la topografía

del terreno y la tasa de infiltración del subsuelo.

Primeramente, es recomendable realizar un

análisis cualitativo de las propiedades indicativas

de la capacidad absorbente del suelo (NOM-006-

CNA), como lo son textura, estructura, color,

espesor de los estratos permeables y capacidad

de infiltración. Las pruebas de infiltración

permiten obtener un valor estimado de la

capacidad de absorción de un determinado sitio.

5.1 Factibilidad

El estudio de factibilidad permite determinar, en

base a las características del suelo y del agua

subterránea, la conveniencia de infiltrar el agua

de lluvias hacia el suelo. Este estudio analiza las

condiciones que hacen apto el sitio para la

instalación de un pozo de absorción, tales como

permeabilidad del suelo, riesgo de

contaminación, capacidad de infiltración,

profundidad del nivel freático y zonas que serán

drenadas.

La factibilidad de un pozo por riesgo de

contaminación, requiere conocer la naturaleza

de las aguas, su potencialidad para contaminar el

agua subterránea y uso del acuífero.

Para la localización de pozos de absorción, se

procurarán áreas cubiertas con pasto u otro

material vegetal, es decir, que casi no aporten

materiales finos dado que es difícil establecer la

vida útil un pozo de absorción. Por ello, es

Page 10: Pozos de absorción

7

conveniente disponer de un sitio de reemplazo

en caso de falla o término de la vida útil del sitio

original (NOM-006-CNA).

Para la instalación de pozos de absorción, se

consideran no aptos los sitios con una

permeabilidad menor a 0.001 cm/s, o con una

tasa de infiltración inferior a 20 mm/h o si existe

algún estrato impermeable bajo el fondo del

pozo, a menos de un metro de profundidad

(MINVU, 1996).

5.2 Dimensionamiento

El dimensionamiento de los pozos de absorción y

de sus elementos principales, requiere de

conocer las características del terreno y del suelo

base. Para el dimensionamiento se necesita

recabar la siguiente información (DGA, 1992 y

Moreno, 2003):

Plano de ubicación de la obra que tenga, a

una escala apropiada, la ubicación más

adecuada de los pozos (evitar cercanía a

zonas de captación), las superficies que

drenan al pozo, el sentido del flujo y el área

donde se verterán los excesos de agua en

caso de producirse.

Cuadro de superficies, con indicación del

área aportante y coeficiente de

escurrimiento de cada una. Para ello, es

necesario basarse en la cartografía existente

de la zona, especialmente topográfica, usos

de suelo y edáfica.

Precipitación máxima en 24 h para un

período de retorno de 5 o 10 años.

Presencia, uso, fluctuaciones estacionales,

cotas altas y su vulnerabilidad de las aguas

subterráneas.

Con los antecedentes indicados se determinan

los siguientes aspectos:

Gasto máximo de diseño, en base a la

permeabilidad del acuífero o capacidad de

infiltración del suelo.

Dimensionamiento del pozo en función de la

porosidad de los materiales de relleno.

5.3 Escurrimiento superficial

El escurrimiento superficial que produce el área

de captación, se estima a través de un

coeficiente de escurrimiento que pondera los

diferentes tipos de usos de suelo y sus

densidades de cobertura. En el instructivo de

Hidrología Aplicada a las Pequeñas Obras

Hidráulicas, de esta misma serie COUSSA, se

muestra cómo aplicar los coeficientes para

estimar el escurrimiento.

5.4 Capacidad de absorción

La capacidad de absorción del suelo se estima a

partir de ensayos de infiltración a diferentes

profundidades. La duración del ensayo debe ser

suficiente para registrar la capacidad de

infiltración en régimen permanente y bajo

condiciones de saturación. En el caso de pozos

de inyección, es necesario conocer la

permeabilidad del suelo. En su estimación se

buscará que capacidad de absorción adoptada

pondere los diferentes estratos del perfil de

Page 11: Pozos de absorción

8

suelo, así como su comportamiento en presencia

del agua.

5.4.1 Capacidad de infiltración

La capacidad de infiltración se refiere al volumen

de agua que es capaz de infiltrarse en forma

natural por unidad de superficie y unidad de

tiempo (NOM-006-CNA). Esta relación depende

de las condiciones de la superficie del suelo, de

la cubierta vegetal, de las propiedades del suelo

(porosidad y permeabilidad y del contenido de

humedad presente).

Una estimación de la tasa de infiltración del

terreno se puede inferir en base a la

metodología del doble cilindro. Para su

estimación, es necesario clavar en el suelo un par

de cilindros metálicos concéntricos de 10 a 15

cm. Cuanto mayor sean los cilindros mejor serán

los resultados obtenidos. Los cilindros se llenan

de agua hasta un nivel adecuado (10-15 cm),

teniendo cuidado de no alterar el material que

hay en el fondo. Mediante una regla graduada,

se mide en el cilindro interior el descenso del

agua con el tiempo. El cilindro exterior evita que

la medida realizada en el cilindro interior se vea

afectada por la expansión lateral del bulbo de

mojado.

En la Figura 12 se puede ver un esquema de

funcionamiento del dispositivo descrito.

Figura 12. Esquema de funcionamiento de un

infiltrómetro de doble anillo.

La tasa de infiltración final para diseño del pozo,

corresponde a la conductividad hidráulica

saturada, la cual considera la resistencia del aire

comprimido en los poros del suelo al flujo del

agua, cuando el perfil de suelo alcanza su

saturación. Para diferentes grupos texturales se

presentan los valores de conductividad hidráulica

en condiciones de saturación (Cuadro 3).

Cuadro 3. Conductividad hidráulica saturada del suelo con

base en textura (Wanielista, 1990).

Clase textural Conductividad hidráulica

saturada (mm/h)

Arena 210.06

Arena migajosa 61.21

Migajón arenoso 25.91

Franco 13.21

Migajón limoso 6.86

Migajón arcillo-arenoso 4.32

Migajón arcilloso 2.29

Migajón arcillo-limoso 1.52

Arcilla arenosa 1.27

Arcilla limosa 1.02

Arcilla 0.51

Page 12: Pozos de absorción

9

5.4.2 Permeabilidad del terreno

En el caso de niveles freáticos superficiales, el

cálculo de la capacidad de absorción se basa en

una estimación de la permeabilidad (k). En estos

casos hay que considerar que el material

geológico cercano a la superficie del terreno

(subsuelo), que generalmente contiene espacios

vacíos que se encuentran comunicados entre sí,

por lo que tienen la capacidad de almacenar y

transmitir agua. Así, la capacidad intrínseca del

material geológico de una formación acuífera,

para transmitir agua, se le conoce como

permeabilidad (CNA, 2007).

El valor del coeficiente de permeabilidad (k) varía

ampliamente para diferentes suelos. En el

Cuadro 4, se presentan algunos valores típicos

para suelos saturados, en donde la

permeabilidad de suelos no saturados es menor

y aumenta rápidamente con el grado de

saturación.

Cuadro 4. Valores típicos de permeabilidad para suelos

saturados.

Tipo de suelo K (cm/s)

Grava limpia 100-1

Arena gruesa 1.0-0.01

Arena fina 0.01-0.001

Arcilla limosa 0.001-0.00001

Arcilla 0.000001

5.5 Lluvia de diseño

Los periodos de retorno pueden variar en

función de las condiciones del lugar o

requerimientos de construcción establecidos por

el proyectista. Cuando aguas abajo no exista una

red de drenaje no bien definida, se recomienda

utilizar una lluvia de diseño en 24 h para un

periodo de retorno de 10 años (T). De lo

contrario, cuando aguas abajo del lugar exista

una red de drenaje desarrollada, se adoptará T =

5 años.

Para definir la distribución de la lluvia de diseño

dentro del periodo de duración del evento, se

selecciona del observatorio meteorológico más

cercano o a través de las Estaciones

Meteorológicas Automatizadas (EMA) del

Servicio Meteorológico Nacional (SMN), un

pluviograma con un evento de precipitación

similar a nuestra lluvia de diseño.

5.6 Volumen afluente

El volumen de agua de lluvia que podría

infiltrarse (m3), para una lluvia de diseño con

período de retorno y considerando una

intensidad determinada (It,) y un tiempo t (h) se

calcula como:

(1)

En donde:

C = Coeficiente de escurrimiento superficial.

A (m2) = Área total de captación.

It = Intensidad de la lluvia (mm/h).

t (h) = Intervalo de la duración de lluvia.

El producto de la intensidad It por el tiempo t,

equivale a la precipitación en el intervalo para el

periodo de retorno de diseño en mm.

Page 13: Pozos de absorción

10

5.7 Profundidad del pozo

La profundidad del pozo se determina en función

del espacio disponible, los métodos

constructivos, la profundidad de la capa freatica,

la naturaleza del suelo y las formaciones

geológicas transversales, procurando que exista

una distancia mínima de 1 m entre la base del

pozo y la altura máxima estacional de la capa.

Las profundidades habituales para este tipo de

obra están entre 2 y 6 metros (MINVU, 1996).

5.8 Volumen geométrico del pozo

El volumen geométrico Vg (m3) se determina en

función de las dimensiones del pozo. Para pozos

de forma cilíndrica:

(2)

En donde:

r = Radio medio de la sección transversal

(m).

h = Profundidad útil del pozo (m).

Para el caso de pozos de forma prismática, el

volumen se determina como:

(3)

En donde:

l = Largo (m).

a = Ancho (m).

h = Profundidad útil del pozo (m).

5.9 Volumen infiltrado

Para un pozo de absorción, de profundidad h, el

volumen infiltrado Vi se estima como:

(4)

En donde:

Vi = Volumen infiltrado (m3).

Ai = Superficie interior del pozo en la cual se

produce infiltración (m2).

It = Infiltración básica o conductividad

hidráulica saturada (mm/h).

t (h) = Intervalo de la duración de lluvia.

En cualquier caso el valor de Vi puede disminuir

por colmatación, para lo cual, Azzout et. al.

(1994), recomiendan considerar un factor de

seguridad variable, que depende de la naturaleza

de las aguas, la existencia de dispositivos de

tratamiento de las aguas y la mantenimiento

previsto. El factor de seguridad Cs, se puede

estimar siguiendo el procedimiento que se

muestra en la Figura 13.

Figura 13. Factor de seguridad.

Page 14: Pozos de absorción

11

5.10 Tiempo de llenado del pozo

El caudal que se infiltra a través del pozo

depende de la altura de agua en su interior, por

lo que es variable en el tiempo a medida que el

pozo se llena.

El volumen de agua acumulado al interior del

pozo, aumenta mientras el volumen de entrada

(Va) es mayor que el que se infiltra (Vi). El pozo

inicia su llenado en el instante en que el volumen

de entrada supera la infiltración, mientras se

mantenga ese estado se acumulará agua en el

pozo, cuando se invierte la condición, el pozo

comienza a vaciarse paulatinamente.

El tiempo de llenado del pozo se calcula

entonces como el tiempo transcurrido desde el

inicio de la lluvia, para el cual la diferencia del

volumen escurrido acumulado y el volumen

infiltrado acumulado es igual al volumen efectivo

del pozo considerando la porosidad (p) del

material de relleno.

(5)

Para calcularlo es conveniente construir una

tabla para diferentes tiempos desde el inicio de

la lluvia, con los valores de Va y obtener en cada

fila el valor de Vi. El tiempo de llenado se

selecciona de esa tabla por interpolación.

5.11 Volumen de almacenamiento

El volumen de almacenamiento Vpozo

corresponde al volumen efectivo del pozo

considerando la porosidad (p) del material de

relleno (Fórmula 5).

Si el pozo se llena con material de porosidad p, el

volumen de almacenamiento total del pozo debe

ser:

(6)

En donde:

Vpozo = Volumen de almacenamiento de pozo

(m3).

Vg = Volumen del pozo sin relleno (m3).

p = Porosidad del material de relleno (%).

Como la porosidad para diferentes materiales de

relleno es muy variada, se recomienda una

estimación a través de inmersión en un

recipiente de volumen conocido.

De este modo, la fracción de agua que no fue

drenada después haber cubierto totalmente el

recipiente con una muestra del material

seleccionado, corresponde al valor de porosidad

buscado (superior al 30%).

5.12 Ejemplo para volumen de diseño

Para ejemplificar la metodología, en el Cuadro 5

se presentan los datos de precipitación,

intensidad de la lluvia, infiltración, volúmenes

aportado, infiltrado, acumulado para una

duración del evento de lluvia de 90 minutos y

una precipitación de 70 mm.

Page 15: Pozos de absorción

12

Cuadro 5. Determinación del volumen de almacenamiento del pozo de absorción.

Tiempo (horas)

Intervalo (minutos)

Precipitación (mm)

Intensidad (mm/h)

Infiltración (mm/h)

Va (m

3)

Vi (m

3)

Va acumulado (m

3)

Vi acumulado

(m3)

Va acumulado -

Vi acumulado

(m3)

Vpozo (m

3)

09:00 0 0 0 61.21 0 0.0 0 0.0 0.0 0.0

09:10 10 5 30 61.21 10 2.3 10 2.3 7.7 7.7

09:20 10 10 60 61.21 20 2.3 30 4.6 25.4 25.4

09:30 10 10 60 61.21 20 2.3 50 6.9 43.1 43.1

09:40 10 10 60 61.21 20 2.3 70 9.1 60.9 60.9

09:50 10 7 42 61.21 14 2.3 84 11.4 72.6 72.6

10:00 10 3 18 61.21 6 2.3 90 13.7 76.3 76.3

10:10 10 5 30 61.21 10 2.3 100 16.0 84.0 84.0

10:20 10 3 18 61.21 6 2.3 106 18.3 87.7 87.7

10:30 10 12 72 61.21 24 2.3 130 20.6 109.4 Escurre

10:40 10 5 30 61.21 10 2.3 140 22.9 117.1 Escurre

Total 70

Los datos utilizados consideran una superficie

aportadora de 1.0 ha, una tasa de infiltración de

61.21 mm/h (arena migajosa), profundidad de la

capa freática a 10 m, coeficiente de

escurrimiento de 0.2, profundidad del pozo de 5

m y precipitación del evento de 70.0 mm para un

periodo de retorno de 5 años. Del observatorio

meteorológico más cercano (EMA), se seleccionó

un pluviograma que cumpliera con la condición

de presentar un “área” bajo la curva de 70.0 mm

(Cuadro 5).

Para estimar el volumen de infiltración debe

tenerse una idea preliminar del tamaño del pozo.

Para ello, se considera para el ejemplo, una

primera aproximación h = 5 m, a = 8 m, l = 8 m y

30% de porosidad del material de relleno

(resultado de la prueba de drenado para piedra

bola de río), con lo que se obtendría un volumen

de almacenamiento (Fórmula 6).

El volumen afluente Va para cada intervalo de la

duración de la lluvia, se estima con la Fórmula 1,

mientras que el volumen infiltrado Vi con la

Fórmula 4.

Como el volumen de almacenamiento del pozo

es de 96 m3, se observa que este volumen

coincide con el afluente al pozo entre las 10:20 y

10:30 horas. Interpolando linealmente, se

encuentra que el tiempo de llenado ocurre a las

10:23 horas. Así, el volumen de almacenamiento

necesario para un pozo de absorción, se

determina en función de un balance de masas

entre los volúmenes escurridos e infiltrados

(Figura 14).

Page 16: Pozos de absorción

13

Figura 14. Balance de masas entre volúmenes.

En base a los resultados, el proyectista puede

modificar las dimensiones del pozo o incluso

considerar la construcción de otro pozo de

infiltración aledaño si las condiciones del sitio lo

permiten.

6. ELEMENTOS DE DISEÑO

El diseño debe considerar los elementos

necesarios para que el pozo se alimente

correctamente, almacene e infiltre los

escurrimientos de diseño y en casos

extraordinarios, conecte el vertedor con un

desagüe aguas abajo. Como parte del diseño,

deben incluirse los planos de la obra, así como

sus especificaciones técnicas generales y

especiales.

La Figura 15 muestra los elementos que deben

incluirse en el diseño de un pozo de absorción.

Figura 15. Elementos típicos de un pozo de absorción. (1)

Alimentación por tubo (opcional), (2) Decantador

(opcional), (3) vertedor (opcional), (4) Tubería de

conexión, (5) Relleno, (6) Geotextil, (7) Filtro superficial

(opcional), (8) Cubierta superior, (9) Alimentación

superficial (opcional) y (10) Piezómetro.

El dimensionamiento debe completarse con el

diseño de otros elementos adicionales, siendo

los principales los que se indican a continuación.

6.1 Vertedor

No es conveniente entregar al pozo más agua

que la que éste puede almacenar, ya que al

actuar el volumen de almacenamiento del pozo

como decantador, se produce una mayor

colmatación. Es por ello que se recomienda

poner antes del pozo una sección que desaloje

los excesos. En ella se debe evitar que el agua de

la red se introduzca al pozo por reflujo.

Una alternativa de diseño para esta cámara se

ilustra en la Figura 16.

Entrada Salida

Infiltración

140.0 m3

96.0 m3

21.1 m3

2

3

4

5

109

6

781

Page 17: Pozos de absorción

14

Figura 16. Elementos para sección vertedora. (1)

Alimentación, (2) tubería de conexión al pozo, (3) vertido

a la red de drenaje, (A) nivel máximo de agua en el pozo y

(B) superficie del terreno.

6.2 Filtros y sedimentadores

Se recomienda que los pozos infiltren aguas con

la mínima carga de sedimentos, es decir, agua de

lluvias que escurren sobre áreas libres de erosión

hídrica. Sin embargo, si el agua que llega al pozo

contiene materiales en suspensión es necesario

removerlos antes, colocando para ello un

sedimentador o filtros en la entrada. Estos

elementos encarecen el mantenimiento del

pozo, ya que requieren de limpieza y extracción

de los arrastres periódicamente.

El volumen del desarenador depende de la

composición granulométrica de los materiales en

suspensión y de la proporción de ellos que se

necesite remover. Como una primera

aproximación, puede estimarse un volumen del

sedimentador igual a la mitad del volumen de

almacenamiento neto del pozo. Además, debe

considerarse un método de limpieza y extracción

de lodos.

6.3 Cubierta

Si el pozo se alimenta directamente por su parte

superior, la superficie del suelo puede cubrirse

con una capa de filtro formada por ripio, grava y

arena gruesa (Figura 17).

Figura 17. Cubiertas a base de capas filtrantes de

agregados grueso y vegetación.

6.4 Piezómetro

Es conveniente colocar un tubo piezométrico

para medir el nivel de agua en el interior del

pozo. Este consiste en un tubo vertical de 2” de

diámetro, perforado y abierto en la base,

rodeado con un filtro geotextil, con un tramo

saliente al exterior y una tapa para evitar que se

introduzcan por él elementos no deseados

(Figura 18).

A

B

1

2

3

Page 18: Pozos de absorción

15

Figura 18. Elementos de un pozo con su tubo

piezómetrico. (1) Tapa, (2) Cubierta del pozo, (3) Relleno,

(4) Geotextil y (5) Fondo del pozo.

7. CONSTRUCCIÓN

Los pozos de absorción no demandan técnicas

especiales, sin embargo, ciertos aspectos deben

ser examinados con precaución.

7.1 Aportes de suelo de las zonas cercanas

Se recomienda evitar todo aporte de tierra hacia

el pozo durante la construcción, con el fin de

limitar la colmatación en superficie o en

profundidad. Para ello, se procurará instalar una

solución transitoria en el lugar para desalojar el

suelo producto de las excavaciones y maniobras

de construcción.

7.2 Calidad de los materiales

Se recomienda verificar la porosidad eficaz del

material antes de comenzar el relleno, con el fin

de evitar una reducción del volumen de

almacenamiento. Para el relleno se requieren

materiales limpios y en lo posible previamente

lavados.

7.3 Control durante la realización

La construcción de los pozos no demanda una

atención particular. Los pozos pueden ser

construidos manualmente o mecánicamente por

medio retroexcavadoras, dependiendo de sus

dimensiones. Deben tomarse precauciones para

evitar derrumbes durante la excavación y en

caso necesario, considerar algún tipo de

estructura de contención provisional.

El diámetro y la profundidad del pozo, deben ser

respetados para asegurar las capacidades de

almacenamiento e infiltración previstas en el

diseño.

La colocación en las paredes y fondo del pozo de

filtros geotextiles, requiere algunos cuidados

especiales. Entre otros, se debe verificar el

correcto recubrimiento de las telas de geotextil y

su instalación en la obra, evitar los desgarres del

material debidos a enganches en la maquinaria

de construcción o asperezas en el terreno y

evitar la presencia de finos que provoquen una

colmatación prematura del geotextil. El geotextil

puede sujetarse con el mismo material de

relleno del pozo y colocarse a medida que

avanza éste.

Para asegurar un buen filtrado, en la colocación

del geotextil deben procurarse paños laterales

con traslapes de al menos 40 cm.

7.4 Control al final de la realización

Una vez finalizada la construcción, se debe

constatar el buen funcionamiento hidráulico del

pozo y de sus elementos anexos, para lo cual se

1

2

3

4

5

Page 19: Pozos de absorción

16

puede verificar la capacidad de almacenamiento

y vaciamiento simultáneamente, llenándolo

controladamente de agua y midiendo los

tiempos en que baja el nivel del agua entre dos

marcas preestablecidas, empleando para ello el

tubo piezométrico.

8. MANTENIMIENTO

Los pozos de absorción requieren un

mantenimiento regular para asegurar un

adecuado funcionamiento hidráulico. Es

importante que se realice una vigilancia y

mantenimiento en forma periódica, ya que este

puede dificultarse significativamente una vez que

el pozo se ha colmatado. La responsabilidad por

estas funciones recae sobre los beneficiarios de

las obras.

La frecuencia del mantenimiento dependerá de

la calidad de las aguas de lluvia recogidas y de los

sistemas anexos a los pozos colocados en el

lugar.

Se procurará al menos, un mantenimiento

preventivo al inicio de la época de lluvias para

garantizar un adecuado funcionamiento

hidráulico de la estructura y reducir su

colmatación.

Entre las acciones preventivas sobresalen:

El material acumulado en el sedimentador

debe ser removido cuando alcance un 25%

del volumen de la cámara de decantación.

En pozos de inyección, verificar la calidad el

agua mediante ensayos de laboratorio a

muestras representativas si existen

sospechas de su deficiencia.

Se deben limpiar las superficies drenadas

por los pozos para evitar la llegada de

sedimentos a la obra, los que pueden

producir colmatación. Esta labor puede

ahorrar la limpieza de decantadores.

Cortar la vegetación que cubre el pozo

ocasionalmente para limitar la no deseada,

especialmente si las raíces generan

problemas.

9. BIBLIOGRAFÍA

Azzout, Yolande; Barraud, Sylvie; Cres,

Francois-Noél, and Alfakih, Elham. 1994.

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pluvial: choix, conception, réalisation et

entretien. Technique et Documentation,

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y 3 días. Dirección General de Aguas.

Ministerio de Obras Públicas, República de

Chile, Santiago.

MINVU, 1996. Técnicas Alternativas para

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vivienda y urbanismo. Santiago, Chile.

Moreno M., L. 2003. La depuración de aguas

residuales urbanas de pequeñas poblaciones

mediante infiltración directa en el terreno.

Madrid: Instituto Geológico y Minero de

Para comentarios u observaciones al presente documento contactar a la

Unidad Técnica Especializada (UTE)

COUSSA

www.coussa.mx

M. C. Félix Alberto LLerena Villalpando [email protected] y [email protected] Teléfono: (01) 595 95 2 15 58

Universidad Autónoma Chapingo Dr. Mario R. Martínez Menes [email protected] Dr. Demetrio S. Fernández Reynoso [email protected] Teléfono: (01) 595 95 5 49 92

Colegio de Postgraduados, Campus Montecillo, México.

Page 20: Pozos de absorción

17

España. Serie: Hidrogeología y Aguas

Subterráneas N° 4.

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-006-CNA,

1997. “Fosas sépticas prefabricadas:

especificaciones y métodos de prueba”.

Wanielista M. P., 1990. Hydrology and water

quantity control. Ed. John Wiley & Sons, Inc.

USA.

ELABORARON:

Ing. Osiel López Velasco

Dr. Demetrio S. Fernández Reynoso

Dr. Mario R. Martínez Menes

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