instrumentacion de pozos de monitoreo piezometrico

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],

[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.



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).



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



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

instrumentacion de pozos de monitoreo piezometrico

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