Fuente y Obras Captacion Subterranea

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE TECNOLOGA DE LA CONSTRUCCIN

DEPARTAMENTO DE HIDRAULICA

INGENIERIA SANITARIA I

FUENTE DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS Y OBRAS DE CAPTACION SUBTERRANEA

Contenido

4 ABASTECIMIENTO DE AGUA SUBTERRANEA ....................................................................................................................... 4-2

4.1 COEFICIENTES QUE DEFINEN UN ACUIFERO ..................................................................................................................... 4-4

4.2 HIDRAULICA DE POZO ........................................................................................................................................................... 4-7

4.2.1 REGIMEN DE EQUILIBRIO. METODO DE THIEM. ........................................................................................................ 4-9

4.2.2 REGIMEN DE NO EQUILIBRIO. METODO DE THEIS. ................................................................................................ 4-12

4.2.3 REGIMEN DE NO EQUILIBRIO. METODO DE JACOB. ............................................................................................... 4-16

4.2.4 SELECCIN DE LOS ELEMENTOD DEL POZO .......................................................................................................... 4-17

4.3 BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................................................................... 4-22

DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA

enero de 2014

CAPITULO IV - FUENTE DE ABASTECIMIENTO Y OBRAS DE CAPTACION SUBTERRANEA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

______________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 4-2 DR. NESTOR JAVIER LANZA MEJIA domingo, 26 de enero de 2014

4 ABASTECIMIENTO DE AGUA SUBTERRANEA

El estudio del abastecimiento cuando se utiliza como fuente el agua subterrnea requiere el

conocimiento tanto del suelo como de la hidrulica del agua subterrnea. El agua subterrnea es ms

que una simple solucin del problema de abastecimiento de agua, es un vital en el balance del ciclo

hidrolgico y como tal debe tratarse con cuidado para no daarlo o alterarlo de manera radical, o sea,

los asuntos que definen la cantidad de agua almacenada y la mayor o menor facilidad para retirarla del

subsuelo, y los problemas relacionados con la recarga del acufero.

La obra de Captacion de una fuente subterrnea la constituye el pozo o la galera de infiltracin. Los

pozos que retiran agua de un acufero artesiano son llamados pozos artesiano, estos pueden ser

aflorantes y no aflorantes. Los pozos que retiran agua del nivel fretico son llamados pozos freticos.

Las funciones de un acufero son, a saber: una funcin almacenadora y otra transmisora. Este almacena

agua sirviendo como depsito y transmite agua, sirviendo como lo hace un conducto. El agua

subterrnea se mueve constantemente a travs de distancias extensas y desde las reas de descarga

hacia la descarga. El desplazamiento es muy lento, con velocidades que se miden en m/da y a veces en

m/ao. Las dos propiedades de un acufero que tienen relacin con su capacidad de almacenar agua,

son su porosidad y su rendimiento especifico.

La porosidad de un acufero es aquella parte del volumen que consiste de aberturas o poros, o sea, la

proporcin de su volumen no ocupada por el material solido, o sea, el volumen almacenado por agua.

100*acuiferoVolumen

almacenado deVolumen =

La porosidad es un ndice que indica cunta agua puede ser almacenada en el material saturado. La

porosidad se expresa generalmente en porcentaje del bruto del material. Aunque la porosidad

representa la cantidad de agua que un acufero puede almacenar, no nos indica cuanta de aquella puede

ceder, dado que estar afectada por grado de compactacin del material, forma y arreglo de las

partculas y gradacin de las partculas, pero es independiente del tamao de las mismas.

La cantidad de agua que un volumen unitario del material deja escapar cuando se le drena por

gravedad, se denomina rendimiento especfico (produccin especfica) y la cantidad de agua que un

volumen unitario de material retiene cuando se somete a drenaje por gravedad, se denomina retencin

especifica.

100*talVolumen to

drenadoVolumen =Pe

100*talVolumen to

retenidoVolumen =Re

Tanto el rendimiento especfico como la retencin especfica se expresan como fracciones decimales o

porcentaje. El rendimiento especfico sumado a la retencin especfica es igual a la porosidad.

La propiedad de una formacin acufera en lo referente a su funcin transmisora o de conducto, se

denomina permeabilidad.



La permeabilidad se define como la capacidad de un medio poroso para transmitir agua.

Segn Darcy, el flujo de agua a travs de una columna saturada de arena, es proporcional a la

diferencia de las cargas hidrosttica en los extremos de la columna e inversamente proporcional a la

longitud de la misma. Esto se conoce como la Ley de Darcy.

KIAvAQL

hhKv

21

Donde:

v es la velocidad de flujo

(h1 - h2) es la diferencia de carga hidrulica

L es la distancia a lo largo de la trayectoria del flujo ente los puntos de la diferencia hidrulica.

K es una constante que depende de las caractersticas del material poroso a travs del cual tiene lugar el flujo de agua definido como el coeficiente de permeabilidad.

I es el gradiente hidrulico-

El coeficiente de permeabilidad viene a ser la cantidad de agua que puede fluir a travs de una seccin

transversal de rea unitaria dentro un material poroso, por unidad de tiempo y bajo un gradiente

hidrulico de 1 (100%) a una temperatura dada.



Materiales

Valores promedio

Porosidad Porosidad

Efectiva Permeabilidad

% % gpd/pie2

Arcilla 45 3 1

Arenas 35 25 800

Gravas 25 22 5000

Gravas y arena 20 16 2000

Arenisca 15 8 700

Material calcreo 1 2 1

Cuarzo, granito 1 0.5 0.1

4.1 COEFICIENTES QUE DEFINEN UN ACUIFERO

Cuando se bombea un caudal constante de un acufero, el nivel del agua que ocupaba un plano

horizontal, despus del inicio del bombeo, pasa a tener superficies cnicas en torno al pozo.

El estudio de ese movimiento no permanente de agua subterrnea lleva a dos coeficientes que definen

el acufero: coeficiente de transmisibilidad y coeficiente de almacenamiento.

Coeficiente de transmisibilidad (T): representa la capacidad del medio acufero para transmitir agua en toda su altura, o en otras palabras, el caudal que atraviesa una faja de base unitaria y

altura la del acufero, o sea, es la razn a la cual fluye el agua a travs de una franja vertical de

acufero de ancho unitario de una altura igual al espesor saturado del mismo, cuando el

gradiente hidrulico es igual a 1, o sea, 100%.



Este coeficiente de transmisibilidad (T) de un acufero es igual al producto de la permeabilidad

(K) por la altura del acufero (h).

KhT

WITQ

Donde:

T es el coeficiente de transmisibilidad (m2/da)

K es la permeabilidad ((m3/da)/m2)

h es la altura del acufero (m)

Q es el caudal (m3/s)

W es el ancho de la seccin vertical a travs de la cual tiene lugar el flujo (m)

Los valores del coeficiente de transmisibilidad varan desde un poco menos de 0.50 hasta 500

(m3/hora)/m. Un acufero cuya transmisibilidad sea menor 0.50 (m

3/hora)/m puede nicamente

suministrar agua para usos domsticos o similar. Cuando la transmisibilidad es del orden de 5.00

(m3/hora)/m, o mayor, el rendimiento ser adecuado a propsitos industriales, municipales o de riego.

Este coeficiente se puede determinar mediante ensayos de bombeo.

Coeficiente de almacenamiento (S): es el volumen unitario de agua descargado por un prisma vertical de base unitaria y altura la del acufero, cuando desciende una unidad de longitud de

altura Piezometrica media, o sea, es el volumen cedido o tomado del almacenamiento del

acufero, por unidad de rea superficial cuando se produce un cambio unitario de carga.

pbase

agua

hA

VS



En los acuferos de nivel fretico, este coeficiente equivale al rendimiento especfico del material

deseado durante el bombeo, o sea, que prcticamente el almacenamiento est definido por la porosidad

del material. En los acuferos artesianos, es el resultado de dos efectos elsticos, a dems de la

porosidad, la compresin del acufero y la expansin del agua contenida en este, cuando la carga o

presin es reducida por el bombeo. Asi, de una unidad de volumen de un acufero artesiano se puede

sacar ms agua que de una unidad de volumen de un acufero fretico con la misma porosidad.

El coeficiente de almacenamiento es un trmino adimensional.

Valores del Coeficiente de Almacenamiento

Tipo de Acufero Coeficiente de Almacenamiento, S

Acufero libre 0.01 hasta 0.35

Acufero artesiano 0.00001 hasta 0.001

Los coeficientes de transmisibilidad y de almacenamiento son especialmente importantes puesto que

definen las caractersticas hidrulicas de la formacin acufera.

El coeficiente de transmisibilidad indica cunta agua se mueve a travs de la formacin y el coeficiente

de almacenamiento indica que cantidad puede ser obtenida por bombeo o drenaje.

Si en un acufero particular se pueden determinar ambos coeficientes, se podr efectuar predicciones de

gran significacin. Algunas de estas son:

Capacidad especifica de pozos de diferentes tamaos.

Abatimiento en el acufero a diversas distancias del pozo de bombeo.

El abatimiento en un pozo en cualquier tiempo despus de haber comenzado el bombeo.



4.2 HIDRAULICA DE POZO

En la mayora de los casos, la prueba de bombeo de un pozo se efecta simplemente para observar

cmo se comporta este. El rendimiento y abatimiento, tienen una aplicacin directa en la seleccin de

los elementos de un equipo permanente de bombeo que se ajuste a las caractersticas de operacin del

pozo. De hecho, la prueba de bombeo constituye la nica base firme para la seleccin y compra de una

bomba de pozo.

A fin de lograr el mejor diseo es necesario establecer algunas definiciones y caractersticas de las

pruebas de bombeo de los pozos de agua.

Nivel Esttico (N.E): es la distancia medida desde la superficie del terreno hasta el nivel del agua en el pozo no afectada por el bombeo (antes de comenzar el bombeo). Este nivel est

definido por la lnea de carga en el acufero, pudiendo variar ligeramente por efectos de lluvias,

sequias, mareas, etc.

Nivel de Bombeo (N.B): es la distancia medida desde la superficie del terreno hasta el nivel del agua en el pozo, cuando se extrae un determinado gasto y de las caractersticas hidrogeolgicas

del acufero. Evidentemente este nivel es dependiente del gasto bombeado.

Abatimiento (s): es la distancia entre el nivel de bombeo y nivel esttico, y similarmente est en funcin del gasto de bombeo. Este descenso define la curva de abatimiento. Este representa

la carga, que produce el flujo desde el acufero hacia el pozo y al caudal que se est extrayendo.

Abatimiento Residual: una vez que el bombeo se ha detenido, el nivel del agua asciende y trata de alcanzar el mismo nivel existente antes de empezar el bombeo. Durante este periodo de

recuperacin, la distancia a que el agua se halla por debajo del nivel inicial esttico recibe el

nombre de abatimiento residual.

Cono de Depresin: Forma tomada por el agua subterrnea por su comportamiento cuando se bombea en un sondeo vertical.

Rendimiento de Pozo: el rendimiento del pozo es el volumen de agua por unidad de tiempo (m

3/hora) que el pozo esta descargando ya sea por bombeo o flujo natural.

Capacidad Especifica: es igual a su descarga por unidad de abatimiento, la cual se expresa por lo general en (m

3/hora)/m de abatimiento medido al mismo tiempo.

Radio de Influencia: es la distancia desde el centro del pozo hasta el lmite del cono de depresin. Este radio es mayor en los conos de depresin que rodean a los pozos artesianos que

en aquellos situados alrededor de pozos libres.

El abatimiento de esa superficie con el tiempo depende de la permeabilidad del acufero y de la

cantidad de agua en el almacenada. Inversamente, cuando despus de un largo periodo de bombeo se

deja de bombear, la superficie cnica sube hasta llegar a la posicin inicial antes de iniciar el bombeo.

Cuando se bombea de un acufero artesiano, en vez de la superficie libre (nivel fretico) se tiene una

superficie Piezometrica (nivel artesiano).

http://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtml



El pozo, como obra de Captacion de un acufero, est constituido por la rejilla de Captacion, el

centralizador, la tubera de revestimiento, la empacadura de grava (caso necesario), la bomba y los

accesorios complementarios para el funcionamiento correcto durante el periodo de diseo.

Al momento que empezamos a bombear en un acufero libre cuya superficie fretica inicial si fuese

horizontal. El agua comienza a fluir radialmente hacia el sondeo, y, transcurrido un tiempo, la

superficie fretica habra adquirido la forma de un cono, denominada cono de descensos. Esto puede

apreciarse realmente si en los alrededores del sondeo que bombea existen otros sondeos para

observacin de los niveles.

Los pozos que retiran agua de un acufero artesiano son llamados pozos artesiano, estos pueden ser

aflorantes y no aflorantes. Los pozos que retiran agua del nivel fretico son llamados pozos freticos.

Una vez conocidas las caractersticas de los acuferos y las propiedades que gobiernan su

aprovechamiento, queda por determinar cules sern las formas de diseo de un pozo que permita su

aprovechamiento racional en la forma muy ventajosa.

http://www.monografias.com/trabajos11/metcien/metcien.shtml#OBSERV



Un pozo eficientemente diseado debe ser capaz de permitir la utilizacin de los recursos naturales del

acufero en toda su amplitud. Por ello, un buen diseo de pozos depender en gran parte de la cantidad

de datos disponible.

Un pozo eficientemente diseado debe ser capaz de permitir la utilizacin de los recursos naturales del

acufero en toda su amplitud. Por ello, un buen diseo de pozos depender en gran parte de la cantidad

de datos disponible.

Al producirse el descenso del nivel esttico del pozo, se establece un gradiente hidrulico entre

cualquier punto de la formacin y el pozo, originndose un movimiento radial desde todas las

direcciones hacia el pozo en una forma simtrica y de tal manera que el caudal Q que se extrae del pozo

es igual al caudal que pasa por cualquier seccin del acufero.

A medida que la velocidad aumenta mayor ser el gradiente hidrulico ya que aumenta la friccin

existente entre el fluido y las partculas slidas en contacto; es por eso que lo que se forma alrededor

del pozo se le conoce como cono de depresin que sobre un plano vertical presenta una curva conocida

con el nombre de curva de abatimiento.

La forma convexa del cono se debe a que el agua que fluye radialmente hacia el sondeo tiene que

atravesar cada vez secciones menores (las paredes de imaginarios cilindros concntricos con el

sondeo), de modo que, segn Darcy, si disminuye la seccin, tendr que aumentar el gradiente para que

el producto permanezca constante. Se denomina "desarrollo" a los trabajos posteriores a la perforacin

para aumentar el rendimiento de la captacin, extrayendo la fraccin ms fina en materiales detrticos o

disolviendo con cido en calizas.

La forma, alcance y profundidad de este cono de depresin depender de las condiciones

hidrogeolgicas (coeficiente de almacenamiento y transmisividad del acufero), del caudal y el tiempo

de bombeo o inyeccin.

4.2.1 REGIMEN DE EQUILIBRIO. METODO DE THIEM.

Con el fin de determinar los parmetros de produccin del acufero, se realizan pruebas de equilibrio

que consisten en perforar un pozo central y dos pozos de observacin de menor dimetro. Se inicia

luego el bombeo de agua para extraer el caudal necesario, segn los requerimientos de diseo, hasta

que los niveles de los pozos se mantengan constantes. Bajos estas condiciones se pueden calcular los

parmetros necesarios segn el tipo de acufero que se tenga.

http://www.monografias.com/trabajos12/elproduc/elproduc.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/desorgan/desorgan.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/dispalm/dispalm.shtml



Acufero no confinado en equilibrio

Se supone que existe recarga en la periferia del cono de depresin. El pozo es construido en un acufero

libre. Para un punto A de coordenadas (x, y) sobre la curva del cono de depresin del nivel fretico, se

tiene que el caudal a travs de la seccin es segn la ecuacin:

dx

dyIXYAKIAQ 2

Por lo tanto:

dx

dyKXYQ 2

E integrando la ecuacin, se obtiene:

dyYKX

dxQ

Y

Y

X

X

2

1

2

1

2

)ln(

)(

1

2

2

1

2

2

X

X

YYKQ

Mediante las pruebas de campo se puede determinar la permeabilidad o conductividad hidrulica y el

radio de influencia del pozo para una determinada condicin de equilibrio. En la prctica resulta ms

conveniente medir el descenso de los niveles en cada uno de los pozos (p1 y p2). Para valores de X

bastante alejado del pozo principal, set tiene que las profundidades Y1, Y2 y H son aproximadamente

iguales, por lo tanto tenemos:

)ln(

)(2

)ln(

)(2

1

2

21

1

2

21

X

X

ppT

X

X

ppKHQ



Acufero confinado en equilibrio

En la seccin vertical de un pozo en un acufero artesiano, para un punto A de coordenadas (x,y) sobre

la curva del cono de depresin del nivel fretico, se tiene que el caudal a travs de la seccin es segn

la ecuacin:

dx

dyIXmAKIAQ 2

dx

dyKXmQ 2

E integrando la ecuacin, se obtiene:

dyKmX

dxQ

Y

Y

X

X

2

1

2

1

2

)ln(

)(2

1

2

12

X

X

YYKmQ

Las derivaciones de las ecuaciones anteriores, se basan en las siguientes premisas de simplificacin:

1. Los materiales de la formacin acufera son de permeabilidad uniforme dentro del radio de influencia del pozo.

2. El acufero no se halla estratificado.

3. En un acufero fretico, el espesor saturado es constante antes de empezar el bombeo; en un acufero artesiano, el espesor de este es constante.

4. El pozo de bombeo es 100% eficiente.

5. El pozo de bombeo penetra hasta el fondo del acufero.

6. Las superficies freticas y Piezometrica, no tienen pendiente, ambas constituyen planos horizontales.

7. A travs del acufero y dentro del radio de influencia del pozo, existe flujo laminar.



8. El cono de depresin ha alcanzado el equilibrio, de modo que tanto el abatimiento como el radio de influencia del pozo, no sufren cambio alguno a travs del tiempo en que se contine

bombeando a caudal constante.

4.2.2 REGIMEN DE NO EQUILIBRIO. METODO DE THEIS.

Theis desarrollo la formula de no equilibrio que se aplica a pozos que funcionan dentro de este

rgimen. La formula de Theis fue la primera que tuvo en cuenta el efecto del tiempo de bombeo en la

descarga. Mediante el uso de la formula, se puede predecir el abatimiento a cualquier tiempo despus

de iniciado el bombeo. La transmisibilidad y la permeabilidad promedio pueden determinarse desde las

primeras etapas de una prueba de bombeo, sin tener que esperar a que los niveles en los pozos de

observacin, se hayan virtualmente estabilizado o alcanzado el equilibrio.

Los coeficientes del acufero se pueden determinar a partir de las mediciones de tiempo abatimiento

realizadas en un solo pozo, en lugar de tener que utilizar dos pozos de observacin, como los exige

cualquiera de las formulas anteriores (mtodo de rgimen de equilibrio).

La derivacin de la formula Theis se basa en las siguientes suposiciones:

1. La formacin acufera es de carcter y permeabilidad uniforme tanto en la direccin horizontal, como la vertical.

2. La formacin es de una extensin superficial infinita. 3. La formacin es de un espesor uniforme. 4. El acufero no recibe ninguna recarga. 5. El pozo de bombeo penetra totalmente y recibe agua de todo el espesor saturado del acufero. 6. El agua retirada del almacenamiento, es descargada instantneamente el descender la altura de

presin.

Estas suposiciones son las mismas que corresponde a las formulas de equilibrio, excepto que los

niveles del agua dentro del rea del cono de depresin, no necesita haberse estabilizado o alcanzado el

equilibrio.

En su forma ms sencilla, la formula de Theis es la siguiente:

)(4

uWT

Qs

Donde:

s - abatimiento (m), en cualquier punto de la vecindad de un pozo que se est bombeando a

caudal constante.

Q - caudal de bombeo (m3/da)

W (u) - funcin u de pozo de bombeo que corresponde al integral exponencial.

u

u

duu

euW )(

Tt

Sru

4

2



T - transmisibilidad (m3/da/m)

r - distancia (m)

S - coeficiente de almacenamiento

t - tiempo transcurrido desde que se inicia el bombeo (dias)

Para la aplicacin de las ecuaciones de desequilibrio, podemos en la prctica medir s, Q, r y t durante

una prueba de bombeo, quedando como incgnitas T, S, W(u) y u; cuya solucin analtica es muy

laboriosa. Un mtodo grafico desarrollado por Wenzel conduce a una solucin sencilla con suficiente

precisin.

La solucin grafica propuesta por Wenzel para la solucin de Theis, consiste en dibujar en papel

logaritmo una curva que represente valores de W (u) para diferentes valores de u; a esta curva se le

llama curva tipo o patrn.

Siendo Q = constante, la expresin

sQ

TuWuW

T

Qs

4)()(

4

Similarmente la expresin

2

2 41

4 r

t

S

T

uTt

Sru

De estas expresiones se deduce que W (u) es un numero constante de veces s y 1/u es un numero

constante de veces t/r2, luego si se dibuja una curva de abatimientos (s) contra t/r

2, su variacin estar

en la misma relacin que la curva tipo o patrn, es decir, que las curvas sern similares, pero no

idnticas. Graficando estas dos curvas en papel logaritmo, la multiplicacin de factores se convierte en

suma, de modo que las diferencias en las constantes multiplicadoras se convierten en desplazamiento

en los ejes horizontal y vertical.

La solucin se obtiene manteniendo los ejes paralelos y desplazando una curva sobre la otra hasta

lograr su mejor coincidencia, y seleccionando un punto de coincidencia para determinar sus

coordenadas en ambas curvas s, T, u y W (u). Es conveniente que el punto se escoja de modo que las

coordenadas de la curva tipo o patrn sean conocidas, esto simplifica el clculo. Conocidas las

caractersticas del acufero, podemos predecir el comportamiento de un pozo a cualquier distancia, en

cualquier tiempo y para cualquier gasto a extraer.

El uso de la formula de Theis para la determinacin de T y S, mediante un ensayo de bombeo, exige

que se tomen medidas del abatimiento en por lo menos en un pozo de observacin. Las medidas

debern efectuarse a intervalos de tiempo convenientes, despus de iniciado el bombeo. Tambin

pueden utilizarse las mediciones realizadas en ms de un pozo de observacin.



4.2.3 REGIMEN DE NO EQUILIBRIO. METODO DE JACOB.



4.2.4 SELECCIN DE LOS ELEMENTOD DEL POZO

Cada diseo de un pozo puede considerarse como un caso particular y cambiara de acuerdo a la

naturaleza y condiciones del acufero, ya que las condiciones hidrulicas determinadas pueden ser

distintas en uno y otro caso.

Para ello ser conveniente definir: 1.- Dimetro, 2.- Profundidad, 3.- Tipo de pozo (influencia en

abatimiento), 4.- Longitud de de la zona de captacin, 5.- rea libre de captacin y abertura, 6.-

Engranzonado del pozo y 7.- Seleccin del material y el tipo de rejilla.

1. Dimetro

Se ha estudiado que el dimetro de la perforacin tiene poca influencia en la extraccin de un mayor

gasto, dado que el gasto estar definido por el equipo de bombeo a instalar, y en ello son factores

determinantes el dimetro del impulsor, el nmero de impulsores y la velocidad de rotacin de los

mismos. En consecuencia, si se desea extraer un gasto determinado, ser condicin necesaria que el

acufero sea capaz de producirlo, pero adicionalmente deber disponerse del equipo de bombeo capaz

de extraerlo. Esto obliga a seleccionar un dimetro de la perforacin capaz de albergar el equipo

apropiado, con lo cual debemos suponer cierta holgura para satisfacer su instalacin sin riesgos de

estrechez o atascamiento por deficiencias en la verticalidad del pozo (d1 = dimetro del impulsor, d2=

dimetro de la perforacin o forro del pozo). Normalmente, se considera que un dimetro de dos

unidades (pulgadas) mayores es suficiente para permitir cierta flexibilidad y absorber cualquier

desviacin en la verticalidad del pozo que pueda ocasionar inconvenientes.

Segn las normas, el dimetro del pozo deber seleccionarse en funcin del volumen de agua

requerido, tomando en cuenta las caractersticas del acufero y el equipo de perforacin utilizado, para

lo cual se recomienda los siguientes valores:

Dimetro de la

tubera de

forro(plg)

Gasto de bombeo

(lps) recomendado

hasta

6 10

8 15

10 25

12 40

14 60

16 80



20 120

24 190

30 Ms de 90

Estos dimetros estn basados en bombas trabajando a baja velocidad (1800 2200 rpm). Por tal

motivo, resulta preferible disear el pozo tomando en cuenta la curva caracterstica del impulsor para la

velocidad (rpm) que se proyecte emplear. Una vez fijado el dimetro mnimo es cuestin de estudiar,

bajo un punto de vista econmico, si un aumento de gasto del orden de 10% a 20%, compensa o no el

exceso en el costo del pozo.

En pozos profundos con niveles tanto estticos como de bombeos altos, el dimetro de la tubera de

forro y del pozo puede reducirse a partir de la mxima profundidad a la que se contemple colocar la

bomba, y al efecto, se recomienda que desde la superficie hasta la profundidad no menor de 5 metros

por debajo del nivel de los impulsores, el dimetro debe ser al menos 2 pulgadas mayores que el

dimetro de los tazones.

2. Profundidad total del pozo

La profundidad a dar al pozo definitivo en la mayora de los casos se hace hasta la profundidad total de

espesor del acufero, lo cual se quiere aprovechar lo mximo su capacidad, ya que con ello se lograra

mayor capacidad especifica.

3. Tipos de pozos

Al estudiar las fuentes, se ver cmo se comportan de una manera diferente acuferos libres de

acuferos confinados, por lo tanto, el diseo atender las consideraciones y caractersticas especificas.

Al disear los pozos de acuferos libres los abatimientos necesariamente afectaran el espesor saturado y

no tiene sentido la utilizacin de reas de Captacion en zonas donde no habr penetracin de agua. En

cambio, un pozo construido en un acufero confinado no debera verse afectado en su espesor por los

abatimientos que provoque la extraccin de un gasto Q y la totalidad del estrato podra ser utilizada

como rea de captacin.

4. Longitud de la zona de Captacion

Tomando en consideracin las caractersticas diferentes de los acuferos, un buen diseo de pozo debe

considerar tanto en posicin como en longitud la rejilla que servir de captacin de agua. Para ello se

considera las siguientes condiciones:

I. Acuferos Artesianos: en este caso la disminucin del rea de acercamiento sucede en el plano horizontal, siempre y cuando el nivel de bombeo no descienda ms del nivel superior de los

sedimentos.

a) Acuferos Artesianos Homogneos: una buena prctica de diseo indica que el mximo abatimiento disponible de un acufero artesiano es la distancia entre el nivel esttico (N.E) y la

parte superior del acufero. Lo ideal sera, colocar la rejilla en todo el espesor, pero por razones

econmicas, resulta ventajoso colocar del 70% al 80% del espesor, con lo cual se lograra hasta

el 90% - 95% de la produccin total del acufero. Para acuferos con espesor de menos de 8 m

es suficiente con instalar rejilla en el 70% y para espesores de 8 y 15 m, se recomienda hasta el



80%. La ubicacin de la rejilla debe ser simtrica con respecto al espesor del acufero o dividir

la seccin de rejilla en tramos cortos interespaciados con secciones de tubera.

b) Acuferos Artesianos No-Homogneos: es conveniente la colocacin de la rejilla en el estrato ms permeable, es decir, aprovechando en su totalidad el estrato ms productor. Para esta

determinacin, se deber hacerse un anlisis granulomtrico de las diferentes muestras, para

conocer la mayor permeabilidad.

II. Acuferos Libres:

c) Acuferos Libres Homogneos: la situacin de longitud de rejilla se hace ms difcil, toda vez que se requiere aprovechar o extraer el mayor gasto posible del pozo, esto implica descenso del

nivel de agua del estrato saturado y, por lo tanto, menor longitud para aprovechar el espesor.

Por tanto, el mejor diseo considera en extraer el mayor gasto posible en el mnimo

abatimiento. En caso de acuferos libres, la longitud de la rejilla depender del nivel de bombeo.

Usualmente, el pozo bombea una rata (razn) tal que hace que el nivel de bombeo llegue a un

punto ligeramente ms alto que la rejilla.

El mejor diseo es aquel en el cual se logra el mximo rendimiento y una relacin ptima entre

el gasto y la depresin se obtiene cuando este llega de 2/3 a del espesor del acufero. En

general, puede decirse que no conviene bombear un pozo en un acufero libre, de modo que el

abatimiento sea mayor de 2/3 del espesor. Obviamente, la posicin lgica de la rejilla es en el

fondo del acufero, ya que es la zona donde habr penetracin o flujo de agua.

d) Acuferos Libres No-Homogneos: se trata de aprovechar la parte ms baja del acufero ms penetrable, a fin de lograr el mayor abatimiento; sin embargo, esto no siempre es posible, ya

que la condicin de bombeo provoca un descenso de nivel y, por lo tanto, determina su

ubicacin. Para cualquier tipo de acuferos de ms de 30 m, se aconseja hacer estudios ms

profundos, ya que factores de anisotropa modifican grandemente la relacin Q/s.

5. rea Libre de Captacion



Existiendo las limitaciones mencionadas anteriormente para las longitudes convenientes de la rejilla, el

rea libre podr ser ajustada por el dimetro de la rejilla y la abertura de la misma. Las aberturas de la

rejilla dependern exclusivamente de la granulometra del acufero, ya que es una de las funciones de la

rejilla el impedir el derrumbamiento del material no consolidado del pozo, permitiendo tambin que

cierto porcentaje de material fino adyacente al pozo sea removido.

En estas condiciones se tendr que definir dos situaciones:

a) Acuferos que no requieren Engranzonado: la conveniencia o no de colocar una empacadura de grava a un pozo depender del tamao de los granos, luego debe dejarse claramente establecido

que no siempre es necesario de engranzonar un pozo y que, por el contrario, en determinadas

circunstancias, ello puede ser contraproducente e innecesario.

En aquellos casos cuando donde el material granular existente en la formacin acufera es lo

suficientemente grueso, puede considerarse innecesaria y posiblemente econmicamente

injustificada la colocacin de un material granular ms grueso. Bajo esas condiciones, bastara

con seleccionar una rejilla de abertura tal que retenga al material y permita el flujo del agua a

velocidad de penetracin, tales que no provoque exageradas perdidas de carga.

Si se trata de un acufero homogneo, la abertura deber seleccionarse para retener de un 40% a

un 50% del material. En aquellos casos en los cuales la granulometra del acufero no requiera

Engranzonado del pozo, las aberturas sern tales que no permitan el paso de ms de 40% a 60%

del material del acufero de acuerdo al coeficiente de uniformidad del mismo material. La

abertura (60%) se recomienda cuando las aguas son excesivamente corrosivas, ya que cualquier

aumento en la ranura provocara excesivo pase de arena.

En el caso de acuferos no homogneo, se tiene un rango mucho ms amplio para la seleccin

de la rejilla, ya que un aumento de la abertura no influir grandemente en pase de arena ms

fina. En estos casos hasta el 30% puede ser recomendable para la abertura, lo cual solo

significara mayor tiempo de desarrollo del pozo. Un aumento en la abertura como en el interior

casi no refleja un porcentaje mayor que pasa. Por otra parte, la remocin de este 50%-70% del

material mejorara notablemente la transmisibilidad del pozo.

Algunas recomendaciones deben tenerse en cuenta cuando se trata de formaciones no-

homogneas:

La abertura de la rejilla debe variarse de acuerdo a la granulometra de los materiales que aparezcan.

Si existe una capa de material fino sobre el material grueso, se recomienda prolongar la longitud de la rejilla ms fina hasta profundizar el material ms grueso.

Definida la abertura, queda por definir el dimetro de la rejilla. El lmite mximo ser el

dimetro del forro del pozo. Este dimetro es escogido basado fundamentalmente en la

velocidad de entrada de agua a travs de la ranura. Esta velocidad de penetracin vara en el

orden de 0.1 pies/s (3 cm/s), se logra que las prdidas por friccin en la rejilla sean mnimas,

que la rata de incrustacin se reduzca al mnimo y que la rata de corrosin se reduzca al

mnimo.

Para velocidades resultantes menores o iguales a 1.5 cm/s, resulta conveniente y

econmicamente disminuir el dimetro de la rejilla. Los fabricantes de rejilla dan tablas que

permiten conocer el rea libre en funcin del dimetro y la abertura.



Hay que tener presente que para caudales bajos, el dimetro de la rejilla estar fijado por el

dimetro de la bomba. Sin embargo, por debajo del punto de colocacin de la bomba, la rejilla

puede disminuir de dimetro. Otras normas, recomiendan usar una abertura igual a la mitad de

la malla determinada por 85% que pasa (15% retenido) y escoger el tamao comercial

inmediatamente inferior.

b)



4.3 BIBLIOGRAFIA

1. AROCHA Simn. Abastecimiento de agua potable. 1999.

2. LOPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Diseo de acueducto y alcantarillado. 2da Edicin. Alfaomega. 1999.

3. MONSALVE SAENZ, Germn. Hidrologa en la Ingeniera. Alfaomega, 1999.

4. JOHNSON, Edward E. El agua subterrnea y los Pozos. 1ra Edicin, 1975.

Fuente y Obras Captacion Subterranea

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