AMH XXIII CONGRESO NACIONAL DE H IDRÁULICA
PUERTO VALLARTA, JALISCO, MÉXICO, OCTUBRE 2014 AMH
INSTRUMENTACIÓN DE POZOS DE MONITOREO PIEZOMÉTRICO EN ACUÍFEROS DE MÉXICO
Rivera Colmenero Mario, Vázquez Zúñiga José Andrés, Soto Navarro Pedro Rafael y
Hernández Bonilla Blanca Estela
Comisión Nacional del Agua. Avenida Insurgentes Sur 2416, Col. Copilco El Bajo, Del. Coyoacán, México D.F.,
México. C.P. 04340
[email protected], [email protected], [email protected],
Introducción
Como cada año los Organismo de Cuenca (OC) y las
Direcciones Locales (DL) a nivel nacional de la
CONAGUA (Comisión Nacional del Agua), realizan un
recorrido de campo para obtener los datos de los niveles
piezométricos por medio del monitoreo de pozos piloto, de
la mayoría de los acuíferos administrados por dichos OC o
DL. Estas mediciones las viene realizando en forma
manual con una sonda eléctrica recabando así la
información correspondiente a cada pozo piloto. Dicha
información es de gran relevancia para la evaluación y
manejo de la disponibilidad de las aguas subterráneas, así
como para el almacenamiento histórico de los datos
obtenidos, ya que estos nos ayudan a generar gráficas del
comportamiento del nivel estático del acuífero.
En la actualidad el avance de la tecnología también ha
llegado al manejo de los niveles piezométricos por medio
de sensores automatizados para la obtención de
información piezométrica continua. Debido a la dificultad
en ciertos casos para realizar mediciones manuales, la
CONAGUA ha desarrollado un programa de
instrumentación de pozos piloto para la medición
piezométrica automatizada en distintos acuíferos del país,
la instalación de transductores de presión que registran en
tiempo real las variaciones de las cargas hidráulicas al
interior de cada pozo instrumentado.
Esta información almacenada en dataloggers (CONAGUA,
2008), se descarga en formato digital, se procesa y corrige
por variaciones de la presión atmosférica, para así poder
conocer la posición real y la evolución de los niveles
piezométricos en forma continua, (hidrógrafos).
Objetivo
El objetivo general de la Instrumentación de la red
piezométrica es la de seleccionar pozos dentro de la actual
red de monitoreo e instalar Transductores de Presión en
forma permanente, para obtener una red automática que
deberá registrar las variaciones de los niveles del agua
subterránea en forma simplificada y confiable.
Metodología
Para llevar a cabo la instrumentación es importante y
necesario revisar y analizar toda la información existente
de un pozo piloto que integra la red de monitoreo
piezométrico del acuífero (figura 1). Dicho pozo o pozos
deben de contar con historial piezométrico, datos de
construcción como: profundidad total del pozo, diámetro
de perforación, registro eléctrico, cementaciones,
engravado, tuberías de ademe liso y ranurado, así como
corte litológico, videograbación, etc. (figura 2). Es
conveniente mencionar que en pozos equipados no se
puede llevar a cabo su instrumentación aunque cuenten con
una abertura en la parte del brocal donde se pueda
introducir el sensor.
Con lo anterior de cumplir con los requisitos para poder
instrumentar, se procede a seleccionar los pozos que se
consideren importantes por su ubicación y así poder
obtener información de la variación del nivel estático de
dicho acuífero. Contando con esta asignación de pozos
piloto, se realiza un recorrido de campo cubriendo toda el
área donde se encuentran los pozos piloto seleccionados,
posteriormente se lleva a cabo la adecuación del brocal del
pozo por medio de una obra civil para la protección y
seguridad del transductor a instalar y fijar dentro del pozo.
Se recomienda poder contar con un análisis del agua
subterránea, para saber su calidad y en especial su
contenido de metales (figura 3). Esto es con el fin de que,
de ser candidato a instrumentar, cuando se coloque la
sonda automatizada dentro del pozo, se tenga que colgar,
en ese momento ya se cuente con el tipo de cable adecuado
resistente al contacto con el agua. Recuérdese que este
cable estará un buen tiempo sumergido y sosteniendo la
sonda.
Figura 1. Red de monitoreo piezométrica.
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Figura 2. Información requerida del pozo piloto.
Figura 3. Análisis del agua subterránea.
Se debe asegurar que el pozo seleccionado a ser
instrumentado esté en buenas condiciones físicas en cuanto
a construcción, que no se encuentre desviado más de lo
normal, colapsado, o azolvado en su mayoría, así como
taponeado, etc.
Para ello se debe de realizar la corrida de un nuevo video
en el pozo piloto para revisar y descartar alguna avería
constructiva, así como verificar algún tapón y la existencia
de azolve que pudiera tener el pozo actualmente (figura 4).
Se procede a revisar el video para descartar alguna avería
interna y así a realizar un nuevo croquis del pozo en
condiciones actuales, donde se describa la nueva
profundidad total del pozo, la profundidad del nivel
estático, reafirmar los diámetros de ademe, las longitudes
de ademe ciego y ranurado (figura 5) .
Figura 4. Corrida de un nuevo video.
Figura 5. Ejemplo de croquis del pozo a instrumentar.
Contando con este nuevo croquis del pozo piloto a
instrumentar, se procede a realizar los cálculos para la
colocación del sensor automatizado, en el sentido de saber la
profundidad a la que debe colocarse y la longitud de cable que
se tendrá que ocupar para que quede suspendida (figura 6).
Por otra parte para contar con la protección adecuada se debe
realizar una obra civil en el terreno donde se encuentra el pozo
piloto a instrumentar. Esta obra civil consta de una ampliación
de ademe con tubo de metal, así como de la base de concreto
colado, para sujetar el tubo y proteger el ademe. Se le coloca
una tapa que contenga unas argollas para colocar un candado,
así como una argolla centrada en el interior en la tapa de
donde colgará la sonda automatizada y con sus bisagras para
poder abrir y cerrar dicha tapa (figura 7).
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Figura 6. Croquis del pozo terminado listo a instrumentar.
Figura 7. Elaboración y adecuación de la obra civil.
En relación a la sonda automatizada, ésta se programa con el
software que proporciona la empresa de su fabricación, dicha
programación consiste en darle un tiempo determinado para la
toma de lecturas del nivel estático que va desde segundos
hasta meses, utilizando las unidades de media que será en SI.
Después de ser programada se introduce al pozo y se deja
suspendida por el tiempo que se considere razonable para
obtener las variaciones del agua subterránea en el acuífero esto
es desde días hasta años. Pasando el tiempo asignado en la
sonda automatizada se extrae del pozo y se conecta al lector
óptico el cual está conectado a su vez a una laptop y por
medio del mismo software se obtienen los datos que almacenó
la sonda.
Ya que se tienen los datos crudos, que son los datos que se
obtuvieron del sensor, se procede a realizar un compensación
o sea un ajuste con la presión barométrica, esto es con la
finalidad de obtener el dato real que registra la sonda
automatizada, se vacían en una hoja de Excel registrada, y se
procede a obtener una gráfica que corresponde al hidrógrafo
del comportamiento del nivel del agua subterránea.
Como caso especial en zonas donde los acuíferos no cuentan
con pozos piloto para poder instrumentar por estar equipados,
se toman en cuenta las norias, las cuales para ser consideras
candidatas a instrumentar, deben tener entre 3 a 5 metros de
diámetro y profundidades de entre 3 a 10 metros (figura 8).
Esto ya se está llevando a cabo en los acuíferos del estado de
Sinaloa donde son los pioneros en la instrumentación de
norias. El procedimiento para poder obtener el hidrógrafo es el
mismo, solo que cambia la forma de acondicionar la noria
para instrumentar, así como la protección de la misma.
Figura 8. Casos especiales instrumentación de Norias.
Resultados
En la tabla 1, se muestran la forma en que se despliegan los
datos que registra la sonda automatizada, estos datos se
consideran crudos por lo cual se requiere de un proceso y
corrección por compensación barométrica. Esta se hace
utilizando un compensador, que es una sonda barométrica, la
cual registra la presión barométrica dentro del pozo. El
compensador resta la presión barométrica de la presión total
registrada por la sonda automatizada.
Tabla 1. Datos registrados por la sonda automatizada.
Fecha Tiempo Nivel Temperatura
[horas] [m] [°C]
20/12/2011 02:00:00 14.4102 26.015
21/12/2011 02:00:00 14.4 26.017
22/12/2011 02:00:00 14.3874 26.016
23/12/2011 02:00:00 14.3709 26.021
24/12/2011 02:00:00 14.3708 26.015
25/12/2011 02:00:00 14.3573 26.01
26/12/2011 02:00:00 14.3709 26.003
27/12/2011 02:00:00 14.3508 25.995
28/12/2011 02:00:00 14.3665 25.993
29/12/2011 02:00:00 14.3816 25.991
30/12/2011 02:00:00 14.3907 25.994
31/12/2011 02:00:00 14.3803 26
01/01/2012 02:00:00 14.3546 25.992
02/01/2012 02:00:00 14.3322 25.983
03/01/2012 02:00:00 14.3341 25.976
04/01/2012 02:00:00 14.3764 25.972
05/01/2012 02:00:00 14.3978 25.987
06/01/2012 02:00:00 14.3939 25.979
07/01/2012 02:00:00 14.3898 25.978
08/01/2012 02:00:00 14.3814 25.987
09/01/2012 02:00:00 14.3794 25.985
10/01/2012 02:00:00 14.3684 25.985
11/01/2012 02:00:00 14.3671 25.982
12/01/2012 02:00:00 14.3745 25.985
13/01/2012 02:00:00 14.3652 25.984
14/01/2012 02:00:00 14.3342 25.979
15/01/2012 02:00:00 14.3251 25.979
16/01/2012 02:00:00 14.3441 25.959
17/01/2012 02:00:00 14.3567 25.956
18/01/2012 02:00:00 14.3603 25.958
19/01/2012 02:00:00 14.3745 25.959
20/01/2012 02:00:00 14.375 25.963
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Al tener los datos de la presión total y la de la presión
barométrica, está se resta obteniendo los datos corregidos.
Dichos datos son los que se utilizaran para poder realizar el
análisis del comportamiento del nivel estático y poder
representarlo gráficamente, en la tabla 2 se muestran los datos
corregidos.
Tabla 2. Datos corregidos del nivel estático real.
Posteriormente se procede a graficar los datos ya corregidos y
se obtiene una curva del comportamiento del nivel
piezométrico (figura 9). Esta gráfica ya terminada con la curva
del comportamiento se representa por medio de un hidrógrafo
Figura 9. Hidrógrafo del nivel estático.
Conclusiones
Con la instrumentación de pozos piloto se obtiene información
del nivel estático en tiempo real y como está variando el nivel
piezométrico en ese punto del acuífero, por lo cual se puede
determinar el comportamiento del agua subterránea en cada
pozo instrumentado. Analizando la información se puede
evaluar y en su caso determinar la fluctuación del acuífero, y
así proponer una solución para el manejo de la disponibilidad
de las aguas subterráneas.
Por lo anterior es importante que la CONAGUA siga
actualizándose y este a la vanguardia en el avance de la
tecnología sobre todo en la cuestión técnica para poder
modernizar los sistemas de medición y contar con información
que de suma importancia en el calculó y manejo de la
disponibilidad así como contar con un registro histórico que
ayude a generaciones futura a tomar decisiones en la
extracción del agua subterránea.
Referencias
CONAGUA, 2008 Manual de monitoreo piezométrico de
acuíferos. México: elaborado por Asteroide, Ingeniería S.A.
de C.V, 71-80 pp.
Profundidad al N.E. Espesor de agua
[m] [m]
9.967 0
9.9697 0.0027
9.9723 0.0053
9.967 0
9.9662 -0.0008
9.9638 -0.0032
9.9656 -0.0014
9.9659 -0.0011
9.967 0
9.9682 0.0012
9.968 0.001
9.9689 0.0019
9.9705 0.0035
9.9679 0.0009
9.966 -0.001
9.9654 -0.0016
9.9629 -0.0041
9.9648 -0.0022
9.9623 -0.0047
9.9663 -0.0007
9.9672 0.0002
9.9639 -0.0031
9.9744 0.0074
9.9795 0.0125
9.9849 0.0179
9.9906 0.0236
9.9948 0.0278
9.9998 0.0328