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Mayo de 2.006 Master Universitario en Ingeniería del Agua

SISTEMAS DE CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS

Raúl E. Vega OteroLcdo. En Ciencias GeólogicasCompañía General de Sondeos, CGS; [email protected] de 2.006

Master Universitario en Ingeniería del Agua


ESTUDIO HIDROGEOLÓGICOLa etapa más importante de un proyecto de captación

Sirve de base en el diseño de la captación

NUNCA ACOMETER UN PROYECTO DE CAPTACIÓN SIN ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO

Trabajos que conlleva:

a) Cartografía geológicab) Inventario de puntos de aguac) Estudio piezométricod) Análisis químicose) Reconocimientos geofísicos

Resultados que se obtienen:1. Estructura geológica del área2. Situación de materiales acuíferos3. Ubicación del sondeo o pozo4. Accesos, suministros de agua y energía y condicionantes territoriales5. Columna litológica prevista6. Estimación de caudal y rendimiento de la captación7. Previsión características hidroquímicas del agua8. Diseño de la obra


Métodos más usuales

A. Zanjas y drenes B. Galerías de aguaC. Pozos y SondeosD. Sondeos no verticalesE. Pozos híbridos

HidrogeológicosDisponibilidad de equipos de perforaciónMateriales y su costeExistencia de personal cualificadoUso final de la captación Económicos

Factores condicionantes en la selección del tipo de construcción

SISTEMAS DE CAPTACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS


Son excavaciones lineales que llegan al nivel saturado. El agua puede ser evacuada por gravedad, si el terreno tiene suficiente pendiente, si no se realiza por bombeo en la propia zanja o en un pozo colector.

Materiales no consolidados (arcillas, limos, arenas y gravas) Nivel freático es poco profundo

Para drenar terrenos con nivel freático somero pero puede ser interesante como mejora en pozos de poca profundidad asociados a acuíferos de permeabilidad media-baja.

A. ZANJAS DRENANTES


B. GALERÍAS DE AGUAS

El origen de las galerías es muy antiguo. En Armenia existen galerías, denominadas kanats, del año 2.700 a.c. Su función es doble, sirven de captación y transporte de agua.

En acuíferos por fracturación o karstificación: Estudio de la dirección de las principales discontinuidades.

Gran dificultad de instalar cierres, recurriéndose al uso de depósitos reguladores.


C. POZOS Y SONDEOS

ANTES

EN LA ACTUALIDAD

POZO: Construcción manual de gran diámetro con el fin de extraer agua

SONDEO: Perforación realizada con maquinaria, de menor diámetro y mayor profundidad del pozo, uso para captación o no

POZO: Construcción manual o con maquinaria cuyo fin es extraer agua

SONDEO: Perforación realizada con maquinaria, diámetro limitado por la máquina de perforación, si su uso es para captar agua se denomina pozo.

POZO ABIERTO: Pozo de gran diámetro


FASES EN EL PROYECTO DE UN SONDEO

1. ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO

2. CONSTRUCCIÓN DE SONDEOS– PREPARACION EMPLAZAMIENTOS– PERFORACIÓN– TESTIFICACIÓN GEOFÍSICA– DISEÑO Y ENTUBACIÓN– ENGRAVILLADO (SI PROCEDE)– LIMPIEZA Y DESARROLLO

3. AFORO

4. EQUIPAMIENTO ELECTROMECÁNICO

5. PUESTA EN SERVICIO


Clasificación de los métodos de perforación para captación de agua

Pozos abiertos

DiscontinuosMétodo tradicionales (pozos manuales)Hélice discontinuaCuchara bivalvaContinuosHélice continua

Sondeos de explotación (pozos)

DiscontinuosPercusiónContinuosRotación a circulación directa (“rotary”)Rotación a circulación inversaRotopercusión a circulación directaRotopercusión a circulación inversa

Tomado de García, T. (2005)


POZOS ABIERTOS TRADICIONALES

CARACTERÍSTICAS GENERALES

•Profundidades moderadas y terreno no consolidado•Diámetro mínimo: Aquel que permita el trabajo de un operario (entre 1.2 y 1.5 m). •Diámetro máximo: condicionado por el hecho de que el volumen a excavar aumenta en proporción al cuadrado del diámetro. Figura nº 1 •Profundidades más comunes: algunas decenas de metros


020406080

100120140160

0 5 10 15 20Profundidad (m)

Volu

men

a e

xcav

ar (m

3)

Figura 1. Volumen a excavar en pozos en función de su profundidad, con radios de: En azul y rombos 0.5 m, en magenta y cuadrado 0.75 m, en verde y triángulo 1.0 m y en celeste y aspas 1.5 m.

•Para sacar más caudal lo más eficiente es profundizar más, el aumento del radio de la captación no tiene repercusión significativa en el caudal de la misma.


Método ISe excava un metro de profundidad, se recorta las caras del cilindro apropiadamente, se excava un surco en el fondo de la excavación y se coloca el molde que servirá para la construcción del aro de hormigón. Este aro puede ser anclado mediante barras en forma de bastón que penetren en el terreno, en el fondo del mismo se colocan barras que sirvan de unión con el siguiente aro a construir. Entre aro y aro queda un espacio, necesario para verter el hormigón, y que deberá ser sellado para evitar la entrada del terreno o de contaminantes. Este método puede ser usado hasta llegar al nivel freático.

Método IIConsiste en excavar hasta llegar al nivel freático y luego realizar el revestimiento de abajo a arriba. Es más rápido y fácil que el método I pero mucho más peligroso.

Método IIISe suele utilizar cuando se llega al nivel freático. Consiste en descender un aro de hormigón y excavar en su interior de tal forma que vaya descendiendo por su propio peso.

Métodos de excavación en pozos tradicionales:


•En acuíferos cautivos este método no es nada recomendable, o si se utiliza habrá que tener en cuenta el peligro que se corre al llegar al nivel acuífero. La ruptura del fondo del pozo en este caso puede ser violenta y muy peligrosa.

•En materiales no consolidados se debe prever los problemas de sifonamiento de los materiales del acuífero en el fondo de la excavación que se produzcan al bombear. Esto se resuelve con la colocación de una losa que puede ser estanca o con perforaciones para facilitar la entrada de agua.

•Si aparece agua en el fondo de la excavación ésta es achicada mediante bombas.


REVESTIMIENTOS:

Anillos de hormigónPrefabricadosFabricados in situ


Mediante piedra o ladrillo, chapas onduladas e incluso maderas


1. Los pozos excavados a mano requieren un gran esfuerzo humano y un tiempo de ejecución mucho más dilatado

2. Presentan un mayor peligro, tanto en su construcción, por caídas verticales sobre los trabajadores o el derrumbe de las paredes, como en su uso por la posible caída de personas.

3. Es más difícil su preservación de la contaminación

DESVENTAJAS

•Carencia local de bombas o mecanismos especiales para elevar el agua de los sondeos•Necesidad de utilizar algún tipo de sistema de elevación del agua que necesite mayor espacio que el disponible en un sondeo•Zonas con mano de obra barata•Acuíferos poco permeables en los que el bombeo va a ser intermitente. •En acuíferos de muy poco espesor•En los casos en que se han de perforar drenes horizontales en el interior del pozo, como en el caso de los pozos de drenes radiales. •En ciertas regiones para profundidades pequeñas (hasta 20 m) el pozo excavado resulta más económico.

Está indicado en los siguientes casos:


POZOS ABIERTOS MEDIANTE MAQUINARIA

Método de la Hélice

La perforación se efectúa comunicando a la herramienta una velocidad de giro, una presión en cabeza y un par de rotación

La hélice continua extrae el terreno conforme va penetrando en él, en la discontinua por el contrario es necesario para la perforación y extraer la hélice

La hélice discontinua permite un mayor diámetro de perforación, al actuar la acción del par motor en una menor longitud de herramienta de corte


En ambos casos la entubación se realiza por el método de hinca:

Consiste en excavar en el interior de los anillos de hormigón, de tal forma que éstos bajan por su propio peso al quedar descalzados por la extracción del terreno situado bajo ellosLa perforación finaliza cuando se equilibra el peso de los anillos con el rozamiento lateral con el terreno (20 – 30 m)


POZOS ABIERTOS MEDIANTE MAQUINARIA

Método de la Cuchara bivalva

La entubación también se realiza con anillos de hormigón con el método de hinca, la diferencia con el método de la hélice radica en el útil utilizado para la extracción del terreno.



Pozos abiertos

• DiscontinuosMétodo tradicionales (pozos manuales)Hélice discontinuaCuchara bivalva

• ContinuosHélice continua





Consiste en la perforación mediante el movimiento alternativo de subida y bajada de una gran masa que va fracturando o disgregando la roca.

Es uno de los métodos más antiguos de perforación. Existe un artificio chino de hace más de 2.600 años, con el cual se han realizado pozos de centenares de metros, que era utilizado en la obtención de salmueras para la producción de sal en el interior de China. El cable de perforación era realizado con listones de bambú y el movimiento de vaivén se conseguía por medio de un arco y una noria.

Ideal para terrenos con alternancias de litologías de distinta competencia o en aquellos en los que sea necesario alcanzar profundidades medias en roca fracturada

Tiene el inconveniente que en terrenos incoherentes es frecuente que la tubería de revestimiento quede detenida por la caída de grandes piedras, lo que obliga a introducir otro tubo de revestimiento de menor diámetro, encareciendo el costo del pozo.

El detritus es extraído por medio de una válvula o cuchara de limpieza.

Método a Percusión


Elementos de un equipo de perforación a percusión:

1. La columna o sarta de perforación2. El cable que comunica a la sarta el balancín de la sonda3. Cuchara4. La máquina de perforación5. Accesorios


1. Sarta de perforación: Trepano, barrón, tijera y montera

a) TrépanoHerramienta que realiza la rotura, disgregación y trituración de la roca. Se masa considerable puede llegar a varias toneladas.

Partes de un trépanoCuello. Parte cilíndrica situada inmediatamente debajo de la roscaCuadro de llave. Estrangulamiento de sección cuadrada en el que se agarran las llaves para aflojar o apretar la herramienta sobre el barrón.Cuerpo del trépano. Hendiduras longitudinales separadas por sus guías, por las cuales asciende el lodo cuando el trépano se introduce en él.Boca: extremo que golpea el fondo.


FormasRegular En estrella o cruciforme: adecuado en formaciones estratificadas con buzamiento pues evita las desviacionesCaliforniano: de hombros escurridos y biselados para evitar arranques en su movimiento ascendenteDe hombros rectos: permite golpear hacia arriba o escariarSalomónico. Adecuado en formaciones blandas, con tendencia al desprendimiento.

Las características geométricas del trépano a usar dependen del terreno.Rocas duras. Facilitar las penetración y el escariado: Rocas no abrasivas (calizas): trépanos con ángulos de penetración agudo y amplio ángulo de despeje Rocas duras y abrasivas (granito): ángulo de penetración obtuso, amplia superficie de desgaste y poco ángulo de despejeRocas blandas (pizarras y margas): facilita la función mezcladora: poco ángulo de penetración, amplio de despeje, gran superficie de trituración y pequeña sección del cuerpo del trépano, para que los pasos de agua sean grandes

Diámetros: no están sujetos a normas y pueden variarse fácilmente por soldadura.

Material: variado: aceros al carbono, aceros de aleación y aceros al crisol


b) BarrónBarra cilíndrica de acero forjado que va enroscada al trépano. Dota a la sarta de peso y le sirve de guía, contribuyendo a la verticalización del sondeo. Longitud entre 3 y 5 m con peso de hasta 1 tn.

c) Destrabador o tijera.Roscada al barrón. Es un elemento de seguridad ante posibles agarres del trépano. Consta de dos eslabones que permiten un juego longitudinal de 30 cm gracias al cual se puede golpear hacia arriba, mediante tirones del cable, y utilizar la masa de éste, de la montera y de la parte superior de la tijera para resolver pequeños atranques del trépano.

d) MonteraColocado en la parte superior de la sarta sirve para unirla al cable. La unión se hace mediante un bulón que se aloja en el interior de la montera. La sujeción del cable al bulón se realiza por medio de una moña.

2. CableDe él pende la sarta y por él se comunica el movimiento de vaivén, que a su vez le transmite el balancín de la sonda. El cable está sometido a un duro trabajo debido a las tensiones alternantes, las sacudidas que se producen al tensar, el desgaste continuo producido por el agua y el lodo, etc.La torsión de estos cables debe ser a la izquierda, para que al ponerse en tensión y producirse el descableado y girar, lo hagan de izquierda a derecha, o sea en el sentido de apretar las rocas de las herramientas que componen la sarta.


3. Sonda o máquina perforadora

Su función es: mover la sarta de perforación, extraer los detritus y colocar las entubaciones de revestimiento. El dispositivo más utilizado para el movimiento de la sarta es el balancín, que obtiene su movimiento oscilante por medio de un mecanismo de biela y manivela. La longitud de la manivela controla la altura de caída del trépano. La colocación de la tubería de revestimiento se realiza por medio de un tercer cabestrante, con otra polea en la torre y una tercera línea de cable.


4. Cucharas de limpieza

Se utilizan para la extracción del detritus. Son unos tramos de tuberías, terminados en su parte inferior en una válvula, que puede ser plana ,de dardo y de émbolo. La plana, también llamada de charnela o de clapeta, es más usada para la extracción del detritus. La de dardo o lanza se usa preferentemente para ensayos de achique o cuchareo de agua. Las de émbolo o pistón permiten hacer una pequeña succión, es más precisa en la limpieza del fondo de la perforación, pero es más costosa, lenta y complicada. Los diámetros de las válvulas son muy próximos a los de la perforación.


5. AccesoriosLa rotura de la sarta de perforación obliga a la operación de pesca.

Campana de fricción. Se usa en pesca sencillas. El agarre es sólo por fricción de sus paredes con la superficie de la pieza, por lo que no aguanta el golpeo hacia arriba. La pieza se centra, se introduce la campana y se golpea fuertemente hacia abajo, extrayéndola seguidamente.Campana de combinación. Se emplea si no se ha conseguido destrabar la herramienta mediante golpeo y después de haber cortado el cable. La pesca se hace sobre el cuello de la montera, consiguiéndose el agarre de ésta mediante unas cuñas o mordazas dentadas que resbalan sobre un asiento cónico.Campanas de círculo completo. Es el pescador más eficaz. Lleva dos mordazas suspendidas cadauna de un gancho que tiene unos agujeros para poner un pasador a una cierta altura y evitar la entrada del objeto a pescar.Arpón de pesca cable. Se utiliza en los casos de pérdida por rotura del cable.Golpeador. Se utiliza cuando la herramienta, sin tijeras, ha quedado acuñada en el sondeo. El cable de perforar se mantiene tenso y utilizándolo como guía se descuelga por él el golpeador. Éste producirá un impacto sobre la montera.Gancho centrador. Se utiliza para centrar el trépano.Cota cables. Su misión es cortar el cable lo más cerca posible de la monteraCortador de tuberías. Se utiliza para hacer un corte horizontal sobre la tubería del sondeo a la profundidad deseada.


Sistema de trabajoPueden darse dos casos:

Formaciones rocosas coherentes o consolidadas: la perforación se realiza sin necesidad de que siga inmediatamente al avance el revestimiento. En muchos casos puede prescindirse definitivamente de él.Formaciones no coherentes, granulares o arcillosas: es necesario que la entubación de revestimiento siga de cerca al avance de la perforación. Es necesario ir añadiendo agua hasta llegar al nivel freático, con objeto de crear un lodo en el fondo del pozo que mantenga en suspensión las partículas.

El rendimiento de trabajo depende de: •la resistencia de la roca•el peso de la sarta de perforación•la altura de caída de la misma•el diámetro del trépano•el número de golpes por minuto•la calidad y la densidad del lodo acumulado en la perforación


Ventajas

Aplicable a todo tipo de formacionesÚnico sistema para aluviales con alternancia de bolos y gravasÚnico sistema para pozos de gran diámetro y profundidad en acuíferos kársticos con elevados aportes de agua

Lentitud, en muchos casos del orden de 100 m/mes

Inconvenientes



Pozos abiertos







PERFORACIÓN CON ROTACIÓN

Circulación directa.Fluido impulsado por una bomba, circula por el interior del varillaje, para retornar al exterior por el anular existente entre el varillaje y la pared del pozo arrastrando el detritus

Se realiza mediante el giro de una herramienta de corte que es impulsada por un varillaje. La mesa de rotación proporciona al varillaje el movimiento de giro. El detritus es extraído por medio de un fluido.

Circulación inversa: un compresor inyecta aire en el interior de la sarta por medio de un varillaje de doble pared. Por efecto Ventury se aspira el lodo del fondo del sondeo y sube a la superficie


La circulación directa no se debe utilizar en sondeo de captación de agua, pues requiere el uso de lodos bentoníticos (que impermeabilizan el pozo) para el arrastre de los detritus, dada la gran superficie de paso existente entre el varillaje y las paredes del pozo, esto también limita el diámetro de perforación y requeriría el empleo de potentes bombas de impulsión.

En su lugar la CI permite:

•Mayores diámetros de perforación sin lodos bentoníticos

•muestras sin contaminar

• más representativa del fondo de perforación

•menor coste energético al ser la potencia a emplear inferior.


Los elementos de un sistema a Circulación inversa1. Sarta de perforación

• Útil de perforación• Lastrabarrenas• Varillaje• Cabeza conductora o Kelly• Cabeza de inyección

2. Máquina de perforación


1. Columna o sarta de perforaciónEstá formada por una serie de elementos que de abajo a arriba son:

Útil de corte

Barrenas de rodillos: Formadas por un cuerpo fijo que sirve para unirlo al varillaje por medio de rosca y para soportar a los rodillos. Pueden ser biconos, triconos, cuatriconos, etc. Cada cono suele denominarse piña. Toman el nombre genérico de triconos. La parte fija tiene interiormente unos orificios para la circulación del fluido de perforación, dispuestos de forma que sirven para limpiar y refrigerar las piñas.


Ensanchadores: aumentan el diámetro de una perforación ya realizada. Consisten en un cuerpo fijo que se rosca al varillaje y que soporta en su extremo final un tricono que hace de piloto en el avance, y lateralmente de rodillos móviles que van ensanchando.

Escariadores: sirven para mantener y perfilar el diámetro de una perforación

Cola de pez. Se utiliza fundamentalmente en formaciones arenosas no cementadas y terrenos plásticos blandos, donde los triconosse atascan, perdiendo sus condiciones de corte.

LastrabarrenasSon barras huecas de pared muy gruesa, cuyo objeto es proporcionar peso al útil de corte y colaborar en el mantenimiento de la verticalidad. Se colocan inmediatamente encima del útil de corte


2. Varillaje

Está formado por dos tipos de varillas: de doble y simple pared. Conduce el aire desde el compresor hasta el interior de la sarta donde se mezcla con el lodo natural. Debe trabajar a tracción no a compresiónSuelen tener una longitud de 6.10 m

Utilidad•suspende el útil de corte y los lastrabarrenas•transmitir el movimiento de giro desde la mesa de rotación•conducir por su interior el aire y el fluido de perforación.

3. Cabeza giratoria o de inyección

Suspende la columna durante el trabajo de perforación, permitiendo la rotación y proporcionando la conexión a la manguera de aire comprimido y a la de descarga a la balsa


El lodo empleado en CI es lodo natural.

Durante la perforación se controla:•Densidad•Viscosidad•Cake•Filtrado•pH•Contenido en Arena

Sus funciones son:•Evacuar el detritus•Refrigerar el tricono•Mantener la estabilidad de las paredes del sondeo•Impedir la salida de agua de los acuíferos atravesados

Balanza Baroid

Viscosímetro March


VENTAJAS

•Ideal en formaciones no consolidadas, con elevados rendimientos•mayores diámetros de perforación sin lodos bentoníticos•Obtener muestras del terreno sin contaminar y más representativa del fondo de perforación

INCONVENENTES

•Bajos rendimientos en roca de dureza media debido a la baja capacidad de extracción de los equipos que no permite utilizar lastrabarrenasadecuadas•No se debe perforar en terrenos inestables o muy permeables, con pérdidas de lodo, descenso del nivel, pudiendo provocar la instabilidad de la obra



Pozos abiertos







ROTOPERCUSIÓN

Se utiliza en rocas duras donde los sistemas de rotación no serían económicos.

La perforación se basa en el impacto de una pieza de acero (pistón) que golpea a un útil, que a su vez transmite la energía al fondo del barreno por medio de un elemento final (boca). Este sistema se basa en la percusión sobre la roca y la rotación de la herramienta durante el rebote.

El fluido de circulación puede ser aire, agua o mezcla gas - líquido. Éste se inyecta por el interior del varillaje y retorna a la superficie por el espacio anular comprendido entre la pared del barreno y el varillaje. Lo más usual es el aire.

Los equipos rotopercutivos se clasifican en dos grandes grupos:

•Equipos con martillo en cabeza

•Equipos con martillo en fondo

Procedimiento: se suele comenzar perforando con un diámetro de investigación de 220 mm y si se comprueba que los resultados son positivos se procede a su ensanche y posterior entubación. En caso negativo, además de obtener esta información con un coste económico mínimo, se da por finalizada la perforación sin proceder a su ensanche ni entubación.


Elementos:

El compresor condiciona directamente las capacidades del equipo de rotopercusión. Su principal cometido es accionar el martillo y la limpieza y transporte del detritus. Los compresores quedan definidos por el caudal y presión que pueden inyectar de aire. La presión debe ser suficiente para vencer la contrapresión debida a la columna de agua, más la propia de accionamiento del martillo, mientras que el caudal definirá la velocidad ascensional del aire por el anular de la perforación y, en consecuencia, la capacidad de arrastre de los detritus.

Análogamente al sistema de rotación en la rotopercusión se emplean dos modalidades, la rotopercusión directa y la rotopercusión inversa con gran diámetro

En la práctica la rotopercusión a circulación directa, que es la técnica que se emplea habitualmente, está muy condicionada en cuanto a diámetro de perforación pues el ascenso de los recortes por el anular entre el varillaje y la pared del sondeo limita las posibilidades de los compresores empleados.


El martillo perforador suele estar construido de aceros especiales de alta resistencia. Hay una gran variedad de tallantes en función del terreno a perforar. Los más usuales llevan inserciones en carburo de tungsteno. Existen también martillos con tallantes ensanchadores para aumentar el diámetro de la perforación.Para evitar el polvo que genera estas perforaciones se utilizan los captadores de polvo que es básicamente una campana de aspiración que se coloca en la superficie en el punto de emboquille del barreno. Otro método es mediante la inyección de agua o agua con espumante

Las limitaciones en cuanto a la profundidad de perforación de un equipo de perforación a rotopercusión no vienen determinadas por la potencia de extracción del equipo sino que esta condicionada fundamentalmente por las capacidades del compresor utilizado. Estas capacidades vienen definidas en primer lugar por su presión nominal, en cuanto a profundidad y por su caudal de trabajo en cuanto al diámetro de la perforación a realizar

Variantes del sistema a rotopercusión: Odex, Saturn y el Neptune

Estos sistemas han buscado soluciones distintas al problema de la perforación a rotopercusión de formaciones no consolidadas. Estos sistemas simultanean la perforación con el descenso de una tubería de revestimiento.


•Rapidez de ejecución de las perforaciones

•Rendimientos que superan los 80 m/día se puede saber muy rápidamente si unadeterminada perforación es adecuada como captación hidrogeológica.

•Junto con la percusión, es el sistema más adecuado para rocas duras.

•Es el único recomendable para abastecimientos puntuales que se localicen en formaciones muy duras y con pocas posibilidades para la extracción de agua.

VENTAJAS


•Funcionamiento óptimo en circunstancias no son favorables desde el punto de vista hidrogeológico: Terrenos duros, consistentes, con poca presencia de agua.

•En calizas carstificadas la pérdida de aire por las cavidades puede ser un problema

•Tiene poca capacidad de respuesta frente a los problemas que surgen en el sondeo durante su construcción, especialmente en terrenos sueltos (hundimientos, agarres, etc.). Esta característica viene determinada por las propiedades del fluido empleado

•La presión de la sarta se realiza desde la cabeza de rotación por lo que al estar sometida toda la sarta de perforación a compresión es muy frecuente tener problemas con la verticalidad del sondeo

INCONVENIENTES


PARÁMETROS BÁSICOS DE DISEÑO A CONSIDERAR EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN SONDEO

1. Profundidad

2. Diámetros de perforación y entubación

3. Litología (perforabilidad)

4. SISTEMA DE PERFORACIÓN


(Fuente: Pozos y Acuíferos (ITGE))

Profundidad del sondeo

•VIENE DEFINIDA POR EL ESTUDIO

HIDROGEOLÓGICO

•ES FUNCIÓN DE LA UBICACIÓN Y ESPESOR

DEL ACUÍFERO

•HAY QUE EVITAR LA SOBREPERFORACIÓN

•GARANTIZAR LA COLOCACIÓN ADECUADA DE

LA BOMBA DE ACUERDO CON EL NIVEL

PIEZOMÉTRICO EN EL BOMBEO


Diámetro de la perforación

•Es función del diámetro de la electrobomba con que se va a equipar el sondeo

•Una vez efectuado el ensayo de bombeo y de acuerdo con la demanda prevista, se selecciona la bomba con la curva característica adecuada

•Una vez definido el diámetro de la electrobomba, el diámetro interior de la tubería será 100 mm superior

•Hay que considerar el espesor de la tubería (al menos 5 mm)

•En terrenos detríticos es preciso colocar un macizo anular de grava de 100 mm de espesor

•En acuíferos con porosidad secundaria es necesario espacio suficiente para la entubación de, al menos, 50 mm


• LOS DATOS SOBRE LA LITOLOGÍA SE OBTIENEN A PARTIR DEL ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO PREVIO

• EN BASE A LA LITOLOGÍA SE PUEDEN HACER HIPÓTESIS DE PARTIDA SOBRE LA PERFORABILIDAD DEL MATERIAL A SONDEAR

• LA PERFORABILIDAD DE UNA ROCA ES FUNCIÓN DE LAS CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LA MISMA Y LA MEJOR CARACTERIZACIÓN ES LA APORTADA POR EL VALOR DE LA RESISTENCIA A COMPRESIÓN SIMPLE (Kp/cm2)

• ESTAS HIPÓTESIS SOBRE LA PERFORABILIDAD SE IRÁN CONFIRMANDO O MODIFICANDO A MEDIDA QUE LA PERFORACIÓN SE VAYA DESARROLLANDO

LITOLOGÍA


SELECCIÓN DEL MÉTODO DE PERFORACIÓN PARA UN SONDEO DE EXPLOTACIÓN

Rotación inversaRotación inversaPequeño

Rotopercusión directaRotación inversa (?)

Rotopercusión directaRotación inversa (?)

Pequeño

Rotopercusión directa Rotopercusión directa

Pequeño

Rotopercusión directaPequeño

Rotación inversa Percusión (?)

Pozos abiertos (?)Percusión (?) Rotación inversa

GrandeEjemplosArenasLimosMargasArcillas

BLANDAQ< 200 Kp/cm2

PercusiónRotopercusión inversaRotación inversa (?)

PercusiónRotopercusión directaRotación inversa (?)

GrandeEjemplos:CalizasAreniscas

MEDIAQ= 200-800 Kp/cm2

Percusión Rotopercusión inversa

Percusión Rotopercusión directa

GrandeEjemplos:Calizas durasAreniscas duras

DURAQ= 800-2.000 Kp/cm2

GrandeEjemplos:PizarrasCuarcitasGranitosBasaltos

MUY DURAResistencia a compresión Q>2.0000 Kp/cm2

CAPTACIÓN

PROFUNDA

CAPTACIÓNSUPERFICIAL

(<100 m)

DIÁMETRO

(pequeño <300 mm)LITOLOGÍADUREZA


LA ENTUBACIÓN ES NECESARIA PARA EVITAR DERRUMBES EN EL TERRENO

LA TUBERÍA QUE SE COLOCA EN LA FASE DE REALIZACIÓN SE DENOMINA AUXILIAR Y SE RETIRA A LA FINALIZACIÓN DEL SONDEO

LA TUBERÍA QUE SE COLOCA A LA FINALIZACIÓN DEL SONDEO ES LA TUBERÍA DEFINITIVA

ACERO AL CARBONO (el más habitual)

ACERO INOXIDABLE (Sector de la industria de alimentación y aguas minerales)

PVC-U ROSCADO (en condiciones de bajo caudal o aguas salobres)

ENTUBACION

MATERIALES


FILTRO DE PUENTECILLO: EL MÁS HABITUAL EN ACUÍFEROS DETRÍTICOS

TUBO RANURADO: ACUÍFEROS CON POROSIDAD SECUNDARIA

OTROS TIPOS: FILTROS JOHNSON, ETC.

FILTROS


• EL ENGRAVILLADO DEL ESPACIO ANULAR SE EFECTÚA EN TERRENOS DETRÍTICOS Y TIENE POR OBJETIVOS:

ESTABILIZAR EL TERRENO EN EL ENTORNO DE LA CAPTACIÓN

EVITAR EL BOMBEO DE ARENAS

AUMENTAR LA PERMEABILIDAD EN EL ENTONO DE LAS REJILLAS


• EL OBJETIVO DE LA LIMPIEZA ES EXTRAER LOS RESTOS DE LODOS Y DETRITUS DEL PROPIO SONDEO

• LA LIMPIEZA SE PUEDE REALIZAR MEDIANTE:

o INYECCIÓN DE AGUA POR DENTRO DEL VARILLAJE Y SALIDA POR EL ANULAR

o BOMBEO CON AIRE COMPRIMIDO (A veces se añaden polifosfatos para favorecer la extracción de las arcillas)

LIMPIEZA

• EL OBJETIVO DEL DESARROLLO ES ACONDICIONAR EL PROPIO ACUÍFERO EN EL ENTORNO DEL SONDEO, MEJORANDO SU RENDIMIENTO POR AUMENTO DE LA PERMEABILIDAD

• LA OPERACIÓN DE DESARROLLO SE FUNDAMENTA EN: o LA EXTRACCIÓN DE LOS LODOS QUE HAYAN PODIDO INTRODUCIRSE EN EL ACUÍFERO Y EN LA

ELIMINACIÓN DE FINOS (Terrenos detríticos)

o AUMENTO DE HUECOS Y FISURAS (Terrenos con porosidad secundaria)

DESARROLLO


• MECÁNICOS:

o SE REALIZAN EN TERRENOS DETRÍTICOS PARA LA EXTRACCIÓN DE FINOS o LAS EXTRACCIONES SE REALIZAN CON MOVIMIENTOS DE VAIVÉN PARA EVITAR

PUENTES DE GRAVA. LA RESULTANTE DEL MOVIMIENTO ES HACIA EL SONDEOo Tipos:

SobrebombeoBombeo con aire comprimido PistoneoSistema de pozo cerrado Chorro de agua a alta presión

• QUÍMICOS:o SE REALIZAN EN TERRENOS CALCÁREOS MEDIANTE INYECCIÓN DE ÁCIDO

CLORHÍDRICO– OTROS:o EXPLOSIVOS (ACUÍFEROS FISURADOS) o NIEVE CARBÓNICA. (Movimiento de vaivén en terrenos detríticos)


ACABADO Y CIERRE DEL SONDEO

• Operaciones:

– DESINFECCIÓN CON HIPOCLORITO SÓDICO

– CIERRE EN CABEZA CON BRIDA ATORNILLADA

– SOLERA DE HORMIGÓN CON PENDIENTE HACIA EL EXTERIOR

– CASETA DE PROTECCIÓN

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