1CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS

Estudios hidrogeolgicos

Captacin

Terminacin de sondeos

Conjunto de estudios, trabajos y operaciones, llevados a cabo tanto por tcnicas directas como indirectas, encaminados a la localizacin de acuferos, para captacin de aguas subterrneas, en cantidad y con calidad adecuadas para el fin pretendido y definicin de las condiciones ptimas de explotacin.

1 Etapa: Estudio Hidrogeolgico: Conduce a la propuesta de perforacin de sondeo, con definicin tcnica y de objetivos del mismo.

2 Etapa: Construccin de la obra de captacin.

3 Etapa: Valoracin de los resultados del sondeo, para determinacin de los parmetros hidrulicos del acufero y de las condiciones ptimas de explotacin.

LA EXPLORACION HIDROGEOLOGICA

21.- RECOPILACION DE LA INFORMACION.2.- ESTUDIO DE LA DEMANDA DE AGUA.3.- ESTUDIO GEOLOGICO.4.- ESTUDIO GEOFISICO.5.- ESTUDIO CLIMATOLOGICO.6.- HIDROLOGIA SUPERFICIAL.7.-ESTUDIO HIDROGEOLOGICO.

7.1.- OBTENCION DE DATOS BASICOS.7.2.-SINTESIS HIDROGEOLOGICA

1 ETAPA DE LA EXPLORACION HIDROGEOLOGICA:EL ESTUDIO HIDROGEOLGICO

INDICE DE UN ESTUDIO HIDROGEOLOGICO PARA INDICE DE UN ESTUDIO HIDROGEOLOGICO PARA ABASTECIMIENTO URBANO A UNA POBLACIONABASTECIMIENTO URBANO A UNA POBLACION

1.- INTRODUCCION1.1.- JUSTUFICACION DEL ESTUDIO

1.2.- LOCALIZACION GEOGRAFICA

2.- ANTECEDENTES

3.- SITUACION ACTUAL DEL ABASTECIMIENTO

4.- GEOLOGIA4.1.- MARCO GEOLOGICO4.2.- SINTESIS LITOESTRATIGRAFICA

4.3.- PROSPECCION GEOFISICA

4.4.- TECTONICA

5.- CLIMATOLOGIA E HIDROLOGIA

6.- HIDROGEOLOGIA6.1.- MARCO HIDROGEOLOGICO

6.2.- FORMACIONES PERMEABLES E IMPERMEABLES

6.3.- CARACTERISTICAS HIDROGEOLOGICAS DE LOS ACUIFEROS

6.4.- INVENTARIO DE PUNTOS ACUIFEROS

7.- PROPUESTAS DE ACTUACION

8.- VALORACION DE LAS SOLUCIONES PROPUESTAS

9.- CONCLUSIONES

ANEJOSN 1: DATOS DE CAMPO E INTERPRETACION DE LA CAMPAA DE INVESTIGACION GEOFISICA

N 2: INVENTARIO DE PUNTOS ACUIFEROS

PLANOSN 1: CARTOGRAFIA HIDROGEOLOGICA

N 2: CORTES HIDROGEOLOGICOS

32 ETAPA PROPUESTAS DE CAPTACIN

CAPTACION DE AGUA SUBTERRANEA:

Toda obra destinada a obtener un cierto volumen de agua de unaformacin acufera concreta, para satisfacer una determinada demanda

Factores a tener en cuenta:

Caractersticas hidrogeolgicas del sector Caractersticas hidrodinmicas del acufero que se pretende captar Litologa Volumen de agua requerido Distribucin temporal de la demanda Coste de las instalaciones de explotacin y mantenimiento de la

captacin

ASPECTOS QUE CONCURREN EN LA CONSTRUCCIN DE UNA CAPTACIN DE AGUAS SUBTERRNEAS

ACCESO AL MEDIO GEOLGICO HIDROGEOLGICO

EJECUCIN DE LA PERFORACIN

ACONDICIONAMIENTO DE LA PERFORACIN

PARA CONVERTIRLA EN UN POZO DE PRODUCCIN

PUESTA A PUNTO DEL POZO PARA QUE FUNCIONE CON EL

MXIMO RENDIMIENTO POSIBLE

EQUIPAMIENTOCONTROLMANTENIMIENTOREGENERACIN

Diseo constructivo

Limpieza y desarrolloPrograma de explotacin

Control de funcionamientoAnomalas de funcionamientoSoluciones

Accin fsica de penetrar el subsueloTestificacin litolgica y geofsicaIdentificacin de tramos permeablesIdea calidad

4A) ACCESO AL MEDIO GEOLGICO HIDROGEOLGICOEJECUCIN DE LA PERFORACIN

Tipos de captaciones

Pozos de captacin vertical Pozos de captacin horizontal Captaciones longitudinales

Pozos manuales Pozos verticales con

medios mecanizados

Pozos con galeras Pozo colector central y

drenes radiales

Minas Zanjas de drenaje Drenes horizontales Dispositivos de well points

Sistemas de perforacin

Manual Mecanizada

Testificacin

Medios mecnicos simples Explosivos

Percusin con cable Rotacin con circulacin directa Rotacin con circulacin inversa convencional Rotopercusin directa Rotopercusin inversa (campana y cross-over) Percusin con circulacin inversa

Log o muestreo litolgico Log geofsico (diagrafas)

Identificacin, posicin y naturaleza de las zonas productoras

Informacin sobre calidad qumica

B) ACONDICIONAMIENTO DE LA PERFORACIN PARA CONVERTIRLA EN POZO DE PRODUCCIN

(Pozos verticales)

Esquemas constructivos bsicosPozos con rejillaPozos sin rejilla

Diseo configuracin general del pozo

EntubacionesCementacionesRejillas y prefiltrosEmpujes y agresividad del medio

Diseo de la zona de admisin

Velocidad de entrada, rea de huecos efectiva (Caudal de explotacin)Tipo de rejilla, ubicacin y pasoGranulometra y naturaleza del prefiltro

Colocacin de rejillas

Colocacin de prefiltros

Preparados en superficie (filtros dobles, con macizo de arena pegada con resina)Inyectados o vertidos desde superficie

5C) PUESTA A PUNTO DEL POZO PARA QUE FUNCIONE CON EL MXIMO RENDIMIENTO POSIBLE

Limpieza preliminar

Desarrollo primario

Ensayos de produccin (bombeo)

Fijacin del caudal de explotacin

Desinfeccin

Segn sistema perforacin utilizadoDestruccin de cake, limpieza del prefiltro

Medios no consolidadosMedios consolidados

Curva caracterstica (s = AQ + BQn)Valoracin de prdidas de carga

Medios no consolidadosMedios consolidados

ESTIMULACIN

MS DESARROLLO

D) EQUIPAMIENTO, CONTROL, MANTENIMIENTO Y REGENERACIN DE POZOS

Tipo de bomba

Sumergida, eje vertical, airlift, aspiracin, pistn, vlvula,..

Profundidad de aspiracin Programa de bombeo Contador volumtrico + horario Tubo piezomtrico Cloracin-desinfeccin Caseta, arqueta

Control del funcionamiento Nivel esttico. Frecuencia Nivel dinmico Capacidad especfica (Q/s) Volumen extrado Kw-h consumidos Calidad qumica Anlisis del funcionamiento

6Anomalas del funcionamiento

Arrastre de finos Prdidas de capacidad especfica Subsidencia Anomalas equipo de elevacin

Causas

Soluciones

Corrosin en tubera metlica Roturas tubera Obstruccin tubera. Incrustaciones Deterioro de la calidad qumica Problemas mecnicos

Desarrollo secundario (medios mecnicos, qumicos, mixtos)

Encamisamiento Otros

Sellado y abandono

GALERIAS DE CAPTACIONExcavacin en forma de tnel, seccin apreciable y suave pendienteElemento de captacin Medio de transporteNulo poder de regulacin

ZANJAS Y DRENESExcavaciones lineales de escasa profundidad

POZOS EXCAVADOSExcavacin manualPoca profundidad y gran dimetroNivel piezomtrico someroAcuferos de poco espesor Problemas de arrastresAcuferos poco permeablesElevado coste

POZOS CON DRENES O GALERIAS RADIALES

OBRAS DE CAPTACION

7SONDEOS

Perforacin por medios mecnicos Grandes profundidades Reducido dimetro Inferior coste

Requieren Un elemento de rotura del terreno Un motor de accionamiento Un sistema de eliminacin de detritus Un sistema de mantenimiento de las paredes

Sistemas ms comunes Percusin Rotacin Rotopercusin

Arenas y gravas inconsolidadas. Arcillas muy plsticas

Arcillas plsticas, arenas y gravas inconsolidadas

Muy duras y compactas. Muy permeables.Niveles de agua muy altos

Muy permeables, fisuradas y/o karstificadas(prdida de circulacin)

Consolidadas, compactas,, muy duras y/o abrasivasFORMACIONES NO

PERFORABLES

Rocas duras, compactas y abrasivas

Rocas duras, compactas y abrasivas

Inconsolidadas y semiconsolidadasblandas a medias

Semiconsolidadas y consolidadas, blandas a muy duras y abrasivas

limos, arenas, gravas

Semiconsolidadas, blandas y poco compactas: arcillas, margas, calizas

Compactas, muy fisuradas y/o karstificadas

FORMACIONES PERFORABLES

200-600200-600400-800< 1000300-600PROF (m) hasta

660 (26")220 (8")350 (12,5")380 (15") rp

0.5 - 2 m350 (12,5")660 (26") rp

1.200 pDIAMETRO (mm), hasta

Rotopercusin inversa

Rotopercusindirecta

Rotacin inversa

Rotacin directa

Percusin por cable

CARACTERSTICAS

MMTODO DE PERFORACITODO DE PERFORACINN

8Limitaciones en profundidad si hay mucha agua y columna de la misma

La eficiencia disminuye en presencia de agua

Puede haber problemas de desviacin

Puede necesitar caudales de agua muy elevados

Problemas en formaciones muy permeables e inconsolidadas

Maquinaria y equipamiento sofisticados y algo costosos

El uso de un mal lodo puede impermeabilizar acuferos

Avance lento en formaciones duras

Profundidad limitada por el coste

Entubacin obligada en formaciones inconsolidadas

DESVENTAJAS

Rpido

Grandes dimetros

Muestreo representativo

Fluidos

Aforo

Muy rpido en roca dura

El ms econmico, si no hay problemas

Avance muy rpido en

inconsolidadasy

semiconsolidadas

Gran dimetro

Grandes profundidades

Vlido en todo tipo de rocas

No entubaciones provisionales

Simplicidad de trabajo

Bajo costo inicial

Adaptable a casi todas las situacionesVENTAJAS

Roca dura y seca, 50-250

Idem saturada, 30-60

Granitos y abrasivas, 15-50

Roca dura y seca, 50-250

Idem saturada, 30-60

Granitos y abrasivas, 15-50

Arcillas, arcillas arenosas, limos, 20-70

Arenas, gravas,15-30

Margas, areniscas, 20-50

conglomerados, 10-15

Calizas, conglomerados, areniscas, 10-15

Granitos, 5-10

Arcillas, arcillas arenosas, margas y otras semiconsolidadas, 30-100

Limos y arenas finas, 3-6

Arenas gruesas y gravas, 5-10

Arcillas, pizarras, 5-15

Arcillas arenosas, calcarenitas blandas, 15-30

Calizas duras,

AVANCE O PENETRACION

(m/da)

Rotopercusin inversa

Rotopercusindirecta

Rotacin inversa

Rotacin directa

Percusin por cableCaractersticas

MTODO DE PERFORACIN

Carrete

BalancnExcntrica

Torre

Eje motriz

Cable

Trpano

PERCUSIN CON CABLE

9MQUINA DE PERCUSIN

ROTACIN A CIRCULACIN DIRECTA

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TRICONOS

DE DIENTES CON INSERTOS DE VIDIA

VARILLAJE

Circulacin inversa

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Entubaciones

Cementaciones

Rejillas y prefiltros

Diseo de la zona de admisin

CONFIGURACIN GENERAL DE LA CAPTACIN

ENTUBACIONES

Revestimiento, aislamiento o proteccin de las paredes de la obra.

Finalidad Impedir el derrumbe de las paredes del sondeo. Aislar acuferos de diferente calidad o niveles piezomtricos. Evitar prdidas de circulacin. Aislar zonas peligrosas de gran plasticidad y expansibilidad.

Segn la funcin

Auxiliar: Se utiliza durante la perforacin y se suele recuperar al terminar sta. A veces puede quedarse en el sondeo como tubera definitiva, o bien por imposibilidad de extraccin.

Provisional: Se utiliza para aislar acuferos y poder estudiar sus caractersticas independientemente.

Definitiva: Es la que se instala al final de la perforacin y queda para la

explotacin de la captacin.

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1. Aislar la zona superior del pozo no productora Para evitar las diversas formas de contaminacin por fluidos superficiales a travs del espacio

anular y, en su caso, macizo de arena y grava (prefiltro) Para evitar los desprendimientos del terreno hacia las zonas de admisin (filtros) Para disminuir la corrosin en las tuberas de revestimiento protegindolas del colapso

2. Evitar siempre que interese la comunicacin entre acuferos Sellar acuferos contaminados que por su mayor o menor potencial hidrulico pueden inyectar "in

ascensum" o "in descendum" a travs del pozo aguas a acuferos no contaminados impedir el vaciado incontrolado y perpetuo a otro nivel o acufero superior por flujo ascendente de

un acufero inferior con mayor potencial hidrulico

3. Cementacin entre tuberas para evitar comunicaciones no deseables entre diversos acuferos superpuestos

4. Taponar el fondo del pozo

5. Liberar dentro de lo posible presiones radiales centrpetas contra las tuberas

Misiones e inters de las cementaciones

CEMENTACIONColocacin y fraguado de suspensiones de cemento en determinadas zonas de un pozo con diversas finalidades

FinalidadUnir la tubera ciega del revestimiento de un pozo con la pared del taladro, rellenando el espacio anular u otros espacios anulares (cementacin entre tuberas).

REJILLAS

Tubos metlicos filtrantes que juntamente con la tubera de revestimiento constituyen la columna del sondeo.

permiten la entrada del agua al interior del sondeo sirven de contencin de la grava artificialpermiten el desarrollo del pozomantienen las paredes de la perforacin evita el arrastre de materiales que no se desea eliminar

La seleccin de la rejilla se hace en funcin de:la curva granulomtrica del acufero dimetro ms adecuado caudal que se espera conseguir en cada captacin

Objetivo primordial Permitir la libre circulacin del agua hacia el pozo con el mnimo posible de rozamiento para evitar prdidas de carga parsitas

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Descenso de entubacin y rejillas

MACIZOS, PREFILTROS, GRAVEL - PACK

A) COMO ESTABILIZADOR DE LAS PAREDES DEL SONDEO(Relleno espacio anular)

B) COMO ESTABILIZADOR DE LA FORMACIN ACUFERA GRANULAR Y NO CONSOLIDADA

No importa la granulometra del prefiltro

Puede instalarse en cualquier tipo de medio litolgico

Es importante la granulometra del prefiltro en relacin con la granulometra del medio acufero

Es importante una buena tcnica de colocacin (evitar puentes, evitar segregacin de tamaos en el prefiltro)

Impide que se provoquen arrastres de materiales slidos durante la explotacin del sondeo

Aumenta la permeabilidad en el entorno del pozo Disminuye la velocidad de circulacin del agua en su paso por el empaque Aumenta el rendimiento especfico del sondeo al reducirse las prdidas de carga. Sirve de base para poder desarrollar el sondeo mediante la eliminacin de un

determinado porcentaje de finos

El empaque de gravas:

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Colocacin de prefiltros

A ) PROCEDIMIENTOS NATURALES(Inyeccin, vertido desde la superficie)

1. Vertido por el espacio anular

2. Inyeccin hidrulica

ManualPozos prof de 0 150 m)

B) PROCEDIMIENTOS ARTIFICIALES(preparados en superficie)

Se colocan como una rejilla cualquiera

Rejillas dobles Rejillas con macizo de arena pegada con resina (interior o exterior) Tubo base ranurado y macizo adosado con tela metlica o de plstico

Manual ayudado con la circulacinPozos prof. de 150 a 400 m

Adecuado en pozos construidos a percusin, sin excluir los otros sistemas

Preferentemente en pozos construidos con tcnicas de rotacin y circulacin de fluidos

Mtodos a pozo abierto

Mtodos a pozo cerrado(todas las profundidades)

Adecuados en pozos construidos con tcnicas de rotacin y circulacin de fluidos

DISEO DE LA ZONA DE ADMISIN Y CONFIGURACIN GENERAL DEL POZO

Si no se conoce el acufero

Sondeo piloto de investigacin(ensanchable si positiva)

Muestreo litolgico. Identificacin de litologa y granulometra Diagrafas (sondeo sin entubar) Control piezomtrico (variaciones de niveles en el sondeo) Ensayos de valvuleo (percusin) Control caudal bombeado (rotopercusin directa/inversa) Estimacin calidad qumica

Ensanchar Entubar Colocar rejillas

Colocarprefiltros

Cementar Instalarbomba

Bombear

Si se conoce el acufero(idea sobre posicin, naturaleza y parmetros hidrulicos)

Disear un pozo para obtener un determinado caudal

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Vdarcy

Vdarcy

S

Vdarcy

Vd = k i

Q = S Vd = S k i

Vreal = Vd / m

V entrada en rejilla

Velocidades a considerar en el diseo de la zona de admisin y caudal de explotacin de pozos

(medios granulares no consolidados o semiconsolidados)

Velocidad de Darcy Velocidad real Velocidad de entrada en rejilla Velocidad crtica de Darcy

Velocidad crtica de Darcy (Vcd)A partir de la cual se establece un rgimen turbulento en el entorno de la rejilla

a) Frmulas empricas

b ) N de Reynolds

Vcd K1/2 / 15 K en m/s (Frmula de Sitchar)

Vcd 0,2 d40 d40 en mm, Vcd en m/s (N de Gross)

Vcd = NR / D D = d10 d50, NR entre 4 y 10

3 ETAPA VALORACIN DE LA CAPTACINCaudal de explotacin y velocidades de entrada en rejilla

(medios granulares no consolidados o semiconsolidados)

BQ

CQn

Q

S

ST

1,5 QT 3QT

QTCaudal terico de Darcy (QT)QT = ST / B = 2piR L K

1/2 / 15

Se recomienda explotar a QT por: No provocar arrastres de finos No colmatar el entorno de la rejilla No incrustar la rejilla o activar corrosin Conseguir una larga vida til del pozo Evitar frecuentes desarrollos secundarios que

encarezcan la operacin y mantenimiento del pozo Evitar fenmenos de socavacin y colapso que

comprometan la estructura general del pozo

En realidad:Los pozos bien construidos se explotan a caudales que van desde 1,5 QT a 3 QT sin problemas especiales (salvo aguas incrustantes)

1,5 QT a 2 QT si K = 1 60 m/da2 QT a 3 QT si K > 60 m/da

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EVALUACIN AFORO

Informan sobre Caractersticas hidrodinmicos del acufero Eficiencia de la captacin

Mtodos de ensayo A caudal constante

Rgimen de equilibrio (permanente)

Rgimen no permanente

A caudal variableBombeos escalonados

Ensayos de recuperacin

Parmetros que se obtienen Caudal ptimo Radio de influencia Transmisividad Permeabilidad Prdidas de carga