MINISTERIO DE DESARROLLO ECONOMICO

DIRECCIN DE SERVICIOS PUBLICOS DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BASICO

PROGRAMA DE CAPACITACIN Y CERTIFICACIN DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BSICO

OPERACION Y MANTENIMIENTO DE POZOS PROFUNDOS PARA ACUEDUCTOS

Curso Bsico

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OPERACIN Y MANTENIMIENTO

DE POZOS PROFUNDOS

MINISTERIO DE DESARROLLO ECONMICO

SERVICIO NACIONAL DE

APRENDIZAJE - SENA

Fernando Araujo Perdomo

Ministro

Tulio Arbelez Gmez Director

Martha Abondano Capella Viceministra de Desarrollo Urbano

Hernando Ruiz Lpez Director Formacin

Profesional

Carmia Moreno Rodrguez

Directora de Servicios Pblicos Domiciliarios Agua Potable y

Saneamiento Bsico

Juanita Vlez Goyeneche Jefe Divisin

Sector comercio y Servicios

Armando Vargas Livano

Asesora y Asistencia Tcnica

Nora Baena Padilla

Asesora

Diseo Tcnico, Metodolgico y Pedaggico

Cinara - Universidad del Valle 1997

1a Edicin Ministerio de Desarrollo Econmico

1999

Sena Publicaciones

PRESENTACIN

Este mdulo se inscribe en las actividades de capacitacin introductoria del Programa Nacional de Capacitacin que lidera la Direccin de Agua Potable y Saneamiento Bsico del Ministerio de Desarrollo Econmico. El conjunto total de temticas incluidas es el siguiente:

Administracin y finanzas de empresas prestadoras de servicios pblicos de acueducto, alcantarillado y aseo,

Control de la calidad del agua,

Fontanera Municipal,

Gestin comercial para entidades prestadoras de servicios pblicos de acueducto, alcantarillado y aseo,

Manejo y disposicin de residuos slidos municipales,

Operacin y mantenimiento de redes de acueducto y alcantarillado.

Operacin y mantenimiento de equipos electromecnicos de sistemas de acueducto y alcantarillado.

Operacin y mantenimiento de pozos profundos para acueductos

Operacin y mantenimiento de plantas de potabilizacin de agua,

Considerando el carcter introductorio del Programa, ste ofrecimiento se constituye en un primer elemento del proceso de certificacin de aptitud profesional por parte del SENA. Las condiciones detalladas sobre el mismo sern fijadas por esta institucin.

En ningn caso el contenido de los mdulos agota la temtica abordada ni exime de responsabilidad al facilitador quien, con su experiencia, debe adecuar o complementar los contenidos de acuerdo a un anlisis del contexto especfico en el cual se realiza el ofrecimiento. No puede ser lo mismo, por ejemplo, el conjunto de temas a abordar en la costa del pacfico y en la zona andina, considerando las diferencias radicales en condiciones sociales, culturales, topogrficas y de opciones tecnolgicas a implementar con la perspectiva de que sean sostenibles.

INTRODUCCIN

Las aguas subterrneas son ampliamente utilizadas como fuentes de abastecimiento pblico en Colombia y el mundo entero. Existen en nuestro pas ms de mil pozos profundos que suplen las necesidades de agua de un alto porcentaje de la poblacin nacional, por lo tanto, es de mucha importancia que la operacin y mantenimiento de estos pozos sea adecuada y eficiente para garantizar a cada comunidad un suministro de agua confiable en cantidad y calidad.

El operador de pozos, responsable de esta labor, juega un papel muy importante dentro de la comunidad y tiene una gran responsabilidad ante ella porque la salud de la poblacin y su desarrollo social y econmico dependen en gran parte de tener un suministro seguro y confiable de agua potable. Es por lo tanto, indispensable que estas personas tengan los conocimientos y habilidades necesarias para desempear este cargo con eficiencia y responsabilidad.

En este curso se proporcionarn a los participantes los conocimientos bsicos para la operacin, mantenimiento y proteccin de pozos profundos para abastecimiento pblico, que permitirn desarrollar sus habilidades y destrezas para el desempeo eficiente de las funciones de dicho cargo.

DESTINATARIOS

El Programa Nacional de Capacitacin y Certificacin est dirigido a personas vinculadas al Sector de abastecimiento de agua y saneamiento en labores ligadas tanto a la administracin como a la operacin y el mantenimiento.

Este mdulo est dirigido a aquellos trabajadores municipales que operan sistemas de extraccin de aguas subterrneas en donde es fundamental conocer la operacin y mantenimiento bsico de los equipos electromecnicos y adems la explotacin de los pozos y el comportamiento de los acuferos.

Normalmente, en poblaciones pequeas 2500 habitantes) la labor de operar y mantener el pozo la realiza un fontanero o que depende de las Juntas de Accin Comunal o de la Juntas Administradoras del acueducto; para comunidades ms grandes (hasta 30.000 habitantes) las empresas de acueducto y alcantarillado tienen a cargo del pozo un "bombero". En ambos casos, se encuentra que las labores en el pozo se limitan a prender y apagar los equipos, siendo mnimo el registro de datos y los anlisis de la calidad del agua.

La operacin y mantenimiento del pozo y sus equipo es de mucha importancia y responsabilidad ante la comunidad; adems los equipos de bombeo de estos pozos son muy especializados y requieren de un correcto y continuo monitoreo de control para garantizar su eficiencia y evitar daos que pueden llegar a ser graves, hasta la prdida total del pozo, si el operador no est en su sitio o no tiene los conocimientos necesarios para resolver las eventualidades o fallas mas comunes. Tiene que conocer a fondo las normas de seguridad que debe cumplir porque el sistema que opera es de alto riesgo (energa trifsica, motores, cardanes, engranajes en movimiento, etc) que puede llegar a ser mortal.

Por todo lo anterior se recomienda que los aspirantes a este cargo tengan como mnimo nivel de escolaridad el bachillerato completo.

Funciones del operador de pozos.

Con el fin de que tanto el instructor como los participantes al curso comprendan la razn de los contenidos y actividades de aprendizaje que se exponen en este mdulo, es necesario que conozcan bien las funciones que desempea un operador de pozos.

Solucionar las novedades rutinarias que se presentan durante la operacin de los pozos.

Llevar un registro de la operacin de los pozos.

Cumplir con las normas de seguridad durante la operacin de los pozos.

Efectuar le 3 medidas de control de operacin rutinaria de los pozos.

Coordinar y supervisar el mantenimiento de los pozos y sus equipos de bombeo.

Coordinar y supervisar la instalacin y des instalacin del equipo de bombeo.

Coordinar y supervisar la desinfeccin de los pozos.

Tomar muestras de agua para anlisis de calidad.

Permanecer en el sitio de trabajo en forma permanente.

PROPSITO Capacitar a los participantes en los conocimientos necesarios para la operacin, mantenimiento y proteccin sanitaria de los pozos profundos y en la operacin y mantenimiento de los equipos electromecnicos utilizados en el suministro de agua de pozos profundos.

TABLA DE CONTENIDO DEL MODULO

Captulo O Gua para el facilitador

Captulo 1.

Generalidades sobre Aguas Subterrneas y Conceptos Bsicos de Hidrulica de Pozos

Captulo 2. Aspectos Bsicos de Pozos Profundos y sus Equipos de Bombeo.

Captulo 3. Operacin de Pozos Profundos

Captulo 4. Mantenimiento y Equipos de Bombeo

Captulo 5.

Control de la Calidad del Agua y Proteccin del Pozo contra la Contaminacin.

.

OPERACION Y MANTENIMIENTO DE POZOS PROFUNDOS PARA ACUEDUCTOS

Curso Bsico

Capitulo 0

GUA DEL FACILITADOR

PRESENTACION En este captulo se realizan recomendaciones para la planificacin y ejecucin de cada evento. Se recomienda que el facilitador revise el mdulo completo antes del ofrecimiento del curso-taller. Contiene contexto, destinatarios, propsitos (programa y mdulo), metodologa para el desarrollo del curso taller, evaluacin y agenda sugerida, incluyendo recomendaciones al facilitador para su concertacin. Este captulo tiene como destinatario principal al facilitador; sin embargo recomendamos su revisin por parte de los alumnos pues en el se consigna una metodologa que requiere de su participacin activa.

OBJETIVOS Al finalizar este captulo se espera que el lector este en capacidad de:

Reconocer y aplicar una metodologa participativa para el ofrecimiento del mdulo.

Proponer una agenda de curso para cada contexto especfico, usando como base la propuesta en este captulo.

METODOLOGA PROPUESTA

nfasis metodolgico y tcnicas didcticas

La capacitacin se realiza en la modalidad de curso-taller, apuntando a la solucin de problemas especficos; se privilegian el trabajo en grupo y el conversatorio en plenaria sobre la conferencia, se sugiere usar tcnicas como la pintura dactilar, el sicodrama. Las actividades de campo son esenciales y combinan la observacin, demostraciones y aplicaciones (prcticas de campo y de laboratorio). Ver figura No. 1.Las observaciones se llevan a cabo sobre situaciones preferiblemente reales. Permiten establecer el conocimiento del objeto de estudio con el aporte de la experiencia previa del participante. Las demostraciones se llevan a cabo en situaciones similares, pedaggicamente adecuadas y constituyen una prolongacin de la observacin. Las aplicaciones se llevan a cabo alrededor de situaciones simples asimilables para operar con conceptos o habilidades.

La solucin a problemas constituye la instancia de integracin y promueve las actividades previas alrededor de situaciones preferiblemente reales o de alta complejidad simulada.

EVALUACIN

En lo que se refiere al aprendizaje de los alumnos, el facilitador evaluar con ellos el cumplimiento de los objetivos en la medida en que se avance con cada temtica. Enmarcados en el propsito de generar autonoma, se har nfasis en la autoevaluacin.

Se recomienda que el facilitador incluya como indicadores para la evaluacin:

La asistencia a las actividades programadas,

La participacin cualificada y

El desarrollo adecuado de los trabajos prcticos.

Aunque es indispensable que los participantes diligencien los formatos de evaluacin, se recomienda que el facilitador genere condiciones para la evaluacin oral, desde luego sistematizando los resultados.

PROGRAMA SUGERIDO

Se incluye a continuacin un programa tipo. Sin embargo, la agenda debe ser modificada por el facilitador segn la problemtica especfica de cada regin, el perfil y experiencia de los participantes en el curso. Es decir, las temticas a ser abordadas en cada ofrecimiento, su duracin y secuencia estn determinadas por las necesidades de los participantes y deben ser concertadas con estos por el facilitador.

Para efectos de concretar lo anterior y poner en operacin las recomendaciones al facilitador (ver tem correspondiente en este captulo), se sugiere que todos los ofrecimientos inicien con una actividad en la cual se concert la agenda y terminen con un plan de accin individual - o por localidad - que permita a los participantes evidenciar la apropiacin respecto de la temtica abordada y su utilidad prctica.

* Los pasos se ilustran con un ejemplo del mdulo "Control de la Calidad del Agua", perteneciente tambin al Programa.

RECOMENDACIONES PEDAGGICAS

La lectura del documento "Marco terico para el diseo pedaggico y recomendaciones generales", producido por Cinara en desarrollo de este contrato, permite concluir sobre el perfil deseable que el facilitador debe tener para implementar el programa. No se ha profundizado en su conocimiento, habilidades y destrezas sino en su actitud frente al trabajo, respecto a las primeras dimensiones basta decir que ojal el facilitador no solo sepa "decir" sobre los temas que se aborden, sobre todo debe saber "hacer" lo que ensea.

Seor facilitador:

RECOMENDACIONES LOGSTICAS

En muchas ocasiones el cumplimiento de los objetivos previstos se pone en riesgo debido a aspectos logsticos. Considerando experiencias anteriores nos permitimos realizar las siguientes sugerencias:

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Curso Bsico

Capitulo 1

GENERALIDADES SOBRE AGUAS SUBTERRANEAS Y CONCEPTOS BSICOS DE HIDRHULICA

DE POZOS

TABLA DE CONTENIDO

CONCEPTOS BASICOS

20

GENERALIDADES

20

ORIGEN

20

DISTRIBUCIN DE AGUA EN EL SUELO

21

EL AGUA EN LA TIERRA

22

IMPORTANCIA DEL AGUA SUBTERRNEA

22

USOS

23

EVALUACIN DE LAS AGUAS SUBTERRNEAS

24

GESTIN

25

Mecanismos administrativos

25

Mecanismos tcnicos de control

26

PROTECCIN DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS

26

FUENTES DE CONTROL

27

REMEDIACIN DE ACUFEROS

28

CONCEPTOS BASICOS DE AGUAS SUBTERRNEAS

29

ACUFERO

29

TI POS DE ACU FERO

29

ZONA DE RECARGA Y DESCARGA DE ACUFERO

30

CONCEPTOS BSICOS DE HIDRULICA DE POZOS

31

PARMETROS HIDRULICOS FUNDAMENTALES DE LOS ACUFEROS

31

PARMETROS HIDRULICOS DE UN POZO

35

PRESENTACIN

Con el fin de que los participantes al curso de operacin y mantenimiento de pozos profundos puedan desempear en forma eficiente el cargo de operador de pozos es muy importante que adquieran los conocimientos bsicos sobre el origen, movimiento, disponibilidad, aprovechamiento, gestin y proteccin de las aguas subterrneas, fuente de agua para abastecimiento pblico de una gran cantidad de comunidades en nuestro pas, siendo en muchos casos su nica fuente por lo que es fundamental comprender de dnde viene el agua, cmo se mueve, se almacena, cmo es su calidad y cul es su cantidad, cmo se extrae y se usa y cmo se debe controlar y proteger para que el suministro de agua sea seguro y confiable y que su efecto sobre el medio ambiente sea razonable al extraerlos.

Este primer captulo consta de dos partes:

Generalidades sobre aguas subterrneas

Conceptos bsicos de hidrulica de pozos.

As mismo, se definirn los conceptos bsicos que rige el movimiento del agua' subterrnea en el subsuelo y el funcionamiento hidrulico de los acuferos y de los pozos profundos. Se incluyen grficos sencillos para que el participante los analice cuidadosamente y le permitan dar la suficiente claridad sobre los conceptos presentados. Adems, comprende una serie de actividades de aprendizaje como prcticas de campo y ejercicios, que le ayudarn al participante a afianzar sus conocimientos.

OBJETIVOS

Se espera que al finalizar el estudio de este captulo, el participante debe estar en capacidad de:

Conocer las caractersticas generales de las aguas subterrneas y su importancia en el desarrollo econmico y social de una regin.

Conocer los conceptos bsicos que rigen el movimiento de las aguas subterrneas y el funcionamiento de los acuferos y los pozos profundos.

CONCEPTOS BSICOS SOBRE AGUAS SUBTERRNEAS GENERALIDADES ORIGEN El ciclo hidrolgico del agua es un proceso continuo en el cual el agua de la tierra se mueve en sus diferentes estados a travs de los ocanos, la atmsfera, la superficie del suelo y el subsuelo. El ciclo no tiene principio ni fin. El agua toma la energa de los rayos del sol para transformarse en los tres estados y se desplaza por la accin de la gravedad como se observa en la figura.

Ciclo

Hidrulico

Los rayos del sol llevan el agua de los ocanos y la superficie de la tierra hasta la atmsfera por evaporacin, este vapor de agua se eleva y luego se acumula formando las nubes que despus se condensan y caen a la tierra en forma de lluvia, nieve o granizo.

Cuando las lluvias caen al suelo sigue los siguientes caminos:

Retorna a la atmsfera por evaporacin.

Escurre sobre la superficie del suelo hasta llegar a los ros y luego al mar, denominado como escorrenta superficial.

Se infiltra en el suelo.

Cmo se infiltra? Parte del agua que se infiltra en el suelo es utilizada por las races de las plantas en su proceso de transpiracin y regresa a la atmsfera, el resto se sigue infiltrando en el subsuelo hasta llegar a unos depsitos subterrneos llamados acuferos por donde circula a travs de poros y grietas hasta finalmente llegar al mar, completando el ciclo hidrolgico.

El subsuelo est constituido por las capas de la tierra que se encuentran por debajo de la superficie del suelo.

DISTRIBUCIN DEL AGUA EN EL SUBSUELO

El agua que se encuentra en el subsuelo se distribuye en dos zonas principales; como se observa en la figura.

Zona no saturada: Se localiza entre la superficie del suelo y el nivel fretico, aqu los poros o espacios vacos de las rocas contienen aire yagua, el agua que retiene las partculas del suelo y el aire que entra de la atmsfera. El nivel fretico es el lmite inferior de la zona no saturada. Zona saturada: Es la que se localiza a partir del nivel fretico hacia abajo. Aqu todos los poros o grietas estn llenos de agua es decir saturados.

EL AGUA DE LA TIERRA

Al menos el 94% del agua de la Tierra es agua salada marina. La mayor parte del agua dulce es subterrnea; en la superficie, la mayora del agua dulce se encuentra en forma de hielo en los casquetes polares y en los glaciares y en menor medida en los lagos. Los ros apenas contienen el 0,5% de las aguas de los lagos o la 1,5 millonsima parte de todo el agua de la Tierra. El volumen de agua de la atmsfera no es muy grande. Las posibilidades de pasar sed en este planeta son grandes. En la figura se puede observar la distribucin del agua en la tierra.

IMPORTANCIA DEL AGUA SUBTERRNEA.

El agua subterrnea tiene y continuar teniendo un importante papel en la satisfaccin de las necesidades de agua de la poblacin humana y de sus actividades econmicas, estticas y recreativas, al tiempo que es un factor esencial en la conservacin del medio ambiente, en especial de los humedales. No es un recurso de agua aislado sino estrechamente relacionado con otros a travs del ciclo hidrolgico pero con caractersticas que lo hacen especialmente atractivo, asequible, evaluable y merecedora de conservacin, proteccin y restauracin.

Algunas de las ventajas ms importantes son:

En general, un alto volumen de almacenamiento que hace que su cantidad y calidad estn menos afectadas por los cambios en el rgimen de lluvias y sean reservas de gran valor en sequas y situaciones de emergencia.

Regularidad en su composicin qumica, biolgica y de temperatura.

Frecuente disponibilidad en el lugar o cerca del lugar donde se produce la demanda de agua,

con elementos de captacin (pozos profundos) y transporte (tuberas de conduccin) que suponen inversiones moderadas frente a las grandes obras de regulacin, captacin y tratamiento de aguas superficiales.

Mayor proteccin contra la contaminacin generada por la actividad humana.

Sin embargo, las aguas subterrneas no son una panacea, y por supuesto no estn exentas de problemas importantes tanto de cantidad como de calidad as como de gestin y conocimiento. Su utilizacin es una alternativa a las aguas superficiales y tambin un complemento, nunca antagnicas. En general, el uso conjunto de aguas superficiales y subterrneas proporcionan las mejores prestaciones en cantidad y calidad, con el menor costo y la mejor garanta.

Usos.

El agua subterrnea es ampliamente utilizada para abastecimiento pblico, irrigacin, uso industrial y uso recreativo. En algunas regiones de Colombia como la Sabana de Bogot y el Valle del Cauca esta explotacin es a gran escala extrayndose altos caudales que suplen las necesidades de aproximadamente un 30% de la poblacin que tiene agua potable disponible, de una alta extensin de cultivos agrcolas y numerosas industrias. En la figura se observan los principales usos que se le da al agua subterrnea. En la figura se observan los principales usos del agua subterrnea.

EVALUACIN DE LAS AGUAS SUBTERRNEAS.

Para planificar en forma ordenada el aprovechamiento de las aguas subterrneas y en general del recurso agua de una regin, es necesario evaluar los recursos disponibles en cuanto a cantidad y calidad. Para lograr este objetivo se debe realizar un "estudio hidrogeolgico" regional o local el cual comprende las siguientes etapas:

Recoleccin de informacin existente.

Inventario de pozos. Permitir conocer las caractersticas de los pozos y el grado de explotacin de las aguas subterrneas.

Geologa de superficie, del subsuelo y estructural. Permite definir la geomorfologa de la zona, el tipo de rocas presentes en el subsuelo y localizacin de fallas geolgicas y grado de fractura miento de las rocas.

Perforaciones de pozos de estudio. Permite conocer la litologa del subsuelo, tipo de rocas, espesores de las capas litolgicas, realizar pruebas de bombeo y tomar muestras de agua para determinar su calidad.

Estudios de geoelctrica. Consisten en la ejecucin de sondeos elctricos verticales conocidos como (SEV) que miden la Resistividad elctrica de las capas presentes en el subsuelo desde la superficie del terreno; mediante la aplicacin de una corriente elctrica. La resistividad est ntimamente relacionada con la naturaleza de la roca, el contenido y calidad del agua que almacenan.

Los estudios de geoelctrica son una importante herramienta de trabajo en la localizacin de pozos nuevos a perforar, especialmente en zonas donde no existen. Mas no es definitiva porque su interpretacin debe est acompaada de un buen conocimiento de la geologa de la zona. Lo mejor es correlacionar estos perfiles elctricos con los perfiles litolgicos de pozos existentes para tener una mejor garanta en la interpretacin.

Hidrulica subterrnea. Consiste en el clculo de los parmetros hidrulicos de los acuferos y de los pozos que captan estos acuferos mediante la realizacin de pruebas de bombeo en pozos de produccin y la construccin de pozos de observacin, condicin indispensable para determinar todos los parmetros.

El pozo de bombeo y el de observacin deben ser de caractersticas similares en cuanto a profundidad y diseo, localizados relativamente cerca el uno del otro, a distancias no mayores de 100 mts. En el pozo de bombeo se mide el caudal y los niveles del agua con respecto al tiempo de bombeo y en el pozo de observacin slo se miden los niveles del agua, no se bombea.

Hidroqumica. Permite caracterizar la calidad bacteriolgica y fsico-qumica de las aguas subterrneas para clasificarlas, determinar su uso, y definir el tipo de tratamiento a seguir para su consumo.

Balance Hdrico. Es la herramienta ms importante para determinar el volumen de aguas subterrneas disponible y aprovechable de manera sostenible. Permite calcular el volumen de recarga que reciben los acuferos en un tiempo dado y se considera como el volumen mximo a extraer para mantener el equilibrio en el sistema de aguas subterrneas. Generalmente el volumen de agua almacenada en los acuferos es mucho mayor que el volumen de recarga que reciben anualmente. Por lo tanto, es muy importante tener bien claro que el caudal o volumen

mximo del agua disponible en una regin a ser extrada sin originar daos irreversibles al sistema y al medio ambiente es el volumen de recarga anual que reciben los acuferos y esto depende en gran medida de las condiciones climticas de la zona y el rgimen de extraccin de los pozos existentes.

GESTIN

La gestin de aguas subterrneas es el conjunto de guas, normas, leyes, reglamentos y actividades dirigidas a sostener, conservar, proteger y restaurar los acuferos. Hace referencia a la cantidad y calidad del agua extrable de los acuferos, que debe hacerse en forma compatible a la demanda a cubrir, con el medio ambiente y con la ordenacin y uso del territorio.

En Colombia, la gestin o control de la explotacin de las aguas subterrneas est regida por el siguiente marco administrativo legal.

Marco Legal.

Regido por el Gobierno Nacional.

Normas legales:

Ley 99 de 1993

Decreto Ley 2811 de 1974" Cdigo de Recursos Naturales y de Proteccin del Medio Ambiente"

Decreto reglamentario 1541 de 1976.

Marco Administrativo. Las entidades reguladoras del recurso son: Ministerio del Medio Ambiente, Corporaciones Autnomas Regionales (CARS) y los Departamentos Administrativos de gestin del Medio Ambiente en ciudades que tengan una poblacin mayor a un milln de habitantes.

Algunas corporaciones autnomas regionales han expedido Acuerdos previamente concertadas con los gremios de la regin para establecer un control ms efectivo y eficaz de la explotacin de las aguas subterrneas.

La entidad encargada de la Investigacin hidrogeolgica en el pas es el INGEOMINAS.

Mecanismos Administrativos.

Permisos para la perforacin de pozos.

Para emitir este permiso existen 2 modalidades:

a En regiones donde existen estudios hidrogeolgicos completos se emite un concepto tcnico donde se establecen las normas tcnicas (en cuanto a localizacin y especificaciones tcnicas de construccin de cada pozo) y los requisitos legales que se debe presentar una vez se construya el pozo. Es decir que si el concepto tcnico es favorable automticamente se constituye en el permiso para perforar.

b. .En regiones donde no existen estudios hidrogeolgicos.

El usuario debe solicitar el permiso de exploracin presentando un estudio hidrogeolgico local del sitio donde se va a perforar el pozo. Las CARS lo analizan y emite el permiso de exploracin. Una vez se haga la perforacin exploratoria, los resultados se envan a las CARS y esta emite el permiso definitivo de construccin, en caso de ser favorable.

Una vez construido el pozo, el usuario debe solicitar a las CARS la licencia de aprovechamiento del pozo (concesin de aguas), adjuntando las caractersticas tcnicas del pozo y el soporte legal de posesin del predio. La CAR emite la resolucin de licencia de aprovechamiento de cada pozo, donde se establece el caudal de explotacin y el rgimen de operacin (tiempo de bombeo). La vigencia de la licencia de aprovechamiento se otorga por un perodo equivalente a la vida til del pozo.

Mecanismos Tcnicos de Control.

Medicin de niveles estticos.

Medicin de niveles de bombeo y caudales

Supervisin de la construccin de pozos

Muestreo y anlisis de la calidad del agua

Balance hdrico anual

Todo lo anterior permite controlar la respuesta de los acuferos a la explotacin a que estn siendo sometidos. Si la gestin es mala o deficiente se presentar un descenso progresivo en los niveles del agua y lgicamente una reduccin del rendimiento de los pozos afectando seriamente la sostenibilidad del recurso y el medio ambiente, adems de las prdidas econmicas que podran ser cuantiosas dependiendo de la magnitud de la explotacin.

PROTECCIN DE LAS AGUAS SUBTERRNEAS.

Qu es proteccin? El trmino proteccin incluye todo el conjunto de actividades y disposiciones cuyo objetivo es la conservacin de las aguas subterrneas, en trminos de cantidad y calidad, que permitir una explotacin eficiente de los acuferos a largo plazo, especialmente como fuente segura y confiable de abastecimiento de agua potable. El concepto va ligado al de uso sostenible de los recursos naturales.

As, proteccin ambiental y desarrollo econmico se complementan en vez de competir uno contra el otro. El desarrollo sostenible implica asegurar la disponibilidad de recursos de agua mediante la adecuada operacin, mantenimiento y reposicin de las obras y captaciones, en este caso de los pozos profundos. Es una necesidad social y moral.

Contra qu tenemos que protegerlos? Debemos protegerlos principalmente contra la sobreexplotacin y la contaminacin. Qu es sobreexplotacin? Es la condicin en la cual la extraccin de aguas subterrneas, en una cuenca dada, es mayor que la recarga que reciben. Esta explotacin excesiva conduce a una reduccin en la disponibilidad del recurso a largo plazo, como resultado del descenso o profundizacin de los niveles de agua, la entrada de agua de mala calidad y efectos negativos muy costosos para el medio ambiente y el desarrollo econmico.

Causas de la sobreexplotacin: Perforacin de un nmero excesivo de pozos sin ningn control. Ausencia de estudios hidrogeolgicos en las zonas donde son ampliamente utilizadas las aguas subterrneas. Desconocimiento del volumen de recarga que reciben peridicamente los acuferos .. Concentracin de pozos de produccin en pequeas reas: urbanas, industriales o de riego intensivo. Cualquier extraccin de aguas subterrneas origina cierto descenso de los niveles del agua y un grado de interferencia. Por esto, en zonas donde no se realice una medicin peridica de los niveles del agua de los pozos que estn en produccin, como estrategia de control, lo ms probable es que se llegue a una situacin de sobreexplotacin. Si bien toda explotacin de las aguas subterrneas debe tener ciertos efectos colaterales negativos, nos preocupa principalmente aquellas condiciones que tienen serias consecuencias, tales como:

Disminucin en el rendimiento de pozos cercanos y/o grandes aumentos en sus costos de bombeo.

Migracin, mediante intrusin lateral o vertical de agua salina de zonas costeras o de otro origen.

Infiltracin inducida de aguas subterrneas de baja calidad desde un acufero mas superficial.

Impactos inaceptables en las aguas superficiales, tales como lagos y ros, debido a prdidas por infiltracin inducida.

Hundimiento del terreno ocasionando problemas estructurales en los edificios, y modificaciones inesperadas en el drenaje de la tierra y los flujos en el alcantarillado.

Qu es contaminacin de aguas subterrneas? Es el deterioro de la calidad de las aguas como resultado de contaminacin por actividades humanas en la superficie del terreno.

FUENTES DE CONTAMINACIN.

Pueden ser clasificadas como puntuales y dispersas. En la figura se pueden observar las fuentes ms comunes de contaminacin de las aguas subterrneas.

Puntuales. Cuando son generadas en sitios especficos como plantas industriales (tanques de almacenamiento de productos txicos), lagunas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales, sitios de disposicin de residuos slidos (basureros o rellenos sanitarios). Son fcilmente identificables. Dispersas. Cuando son generadas sobre grandes reas geogrficas como urbanizaciones o asentamientos humanos sin alcantarillado y el cultivo agrcola intensivo donde se utiliza gran cantidad de fertilizantes inorgnicos y pesticidas. Los tipos de contaminantes ms comunes de aguas subterrneas son:

Qumicos: Orgnicos, inorgnicos y metales pesados.

Biolgicos: Virus, bacterias y protozoos.

Cmo llegan estos contaminantes a las aguas subterrneas? Como los desechos contaminantes son producidos por la actividad humana en la superficie del suelo, para que estos lleguen a los acuferos deben atravesar primero el suelo (capa vegetal), en donde no ha sido removido, y luego la zona no saturada, sitios donde ocurre una gran eliminacin y atenuacin de contaminantes que depende del tipo de contaminante y de las caractersticas hidrulicas de la zona no saturada. Estas condiciones determinan el mayor o menor tiempo de residencia de estos contaminantes en la zona no saturada, razn por la cual se establece como la proteccin natural de las aguas subterrneas.

Muchos contaminantes, especialmente los que son muy mviles y estables, como los nitratos por ejemplo, llegan finalmente a los acuferos contaminndolos. Cuando estn en el acufero se desplazan principalmente en direccin del flujo subterrneo y el nico proceso que puede eliminarlos es la dilucin que ser ms efectiva en la medida en que los acuferos sean bastante permeables y tengan gran capacidad de almacenamiento.

REMEDIACIN DE ACUFEROS.

Un acufero contaminado en la prctica es un acufero condenado porque su remediacin es en general muy costosa y difcil de realizar debido a que las aguas subterrneas no son visibles, y el acceso a ellas es difcil, por lo tanto, la mejor manera de controlar la contaminacin es la prevencin y esto se puede lograr mediante un control continuo y concertado de las actividades humanas y sus procesos productivos, no solo por parte de las entidades reguladoras sino de la comunidad en general, incluidas las instituciones que tengan que ver con el recurso y los contaminadores que la generan, puesto que todos en general somos potenciales usuarios de las aguas subterrneas, no solo en nuestro pas, sino en el mundo entero. Es un recurso que hay que proteger y conservar aprovechndolo de una manera racional y eficiente.

CONCEPTOS BSICOS DE AGUAS SUBTERRNEAS.

ACUFERO.

Formacin geolgica o capas del subsuelo que almacenan o trasmiten agua por poros y grietas, proporcionando cantidades apreciables de agua que puede ser extrada en forma econmica. Se asemejan a depsitos o embalses subterrneos que almacenan y permiten la movilizacin del agua.

En acuferos de formaciones granulares (gravas y arenas de ro) el agua ocupa la totalidad de los poros o huecos que existen entre los granos que estn comunicados entre s, se les denomina acuferos por porosidad. Mientras que en rocas fisuradas o agrietadas, el agua circula por las fisuras diaclasas, grietas o fracturas que existen en ellas y se denominan acuferos por fracturacin.

Todo acufero debe almacenar y permitir la circulacin del agua, por esto, las formaciones o capas arcillosas no se consideran acuferos porque a pesar de almacenar gran cantidad de agua no permiten su circulacin.

TIPOS DE ACUFEROS.

Los acuferos se clasifican de acuerdo con la presin hidrulica del agua encerrada en los mismos se denominan ACUIFEROS LIBRES o FRETICOS a aquellos en los cuales existe una superficie libre de agua dentro de ellos, que est en contacto directo con el aire es, decir, a presin atmosfrica. En la figura 6 se puede apreciar un pozo construido en este acufero llamado POZO FRETICO (Pozo No.1). Al nivel del agua en estos pozos se le denomina NIVEL FRETICO. En el caso de que se perforen varios pozos en este tipo de acuferos, la unin de los niveles freticos forma una superficie llamada SUPERFICIE FRETICA. Estos acuferos son los que mayor recarga reciben por su proximidad a la superficie del terreno. Reciben toda el agua lluvia infiltrada a travs del suelo. Su zona de descarga generalmente coincide con un ro o un lago.

ACUIFEROS CONFINADOS. Son aquellos que se localizan entre 2 capas o estratos impermeables, que lo confinan. El agua contenida en ellos est sometida a una presin superior a la atmosfrica y ocupa la totalidad de los poros o huecos de la formacin geolgica que lo contiene, saturndolo totalmente.

Los pozos que captan este tipo de acufero se llaman POZOS ARTESIANOS (Pozo No.2) o de presin, su nivel del agua se localiza generalmente por encima de su techo o lmite superior denominndose NIVEL PIEZOMTRICO. Cuando el nivel piezomtrico de un acufero o pozo artesiano se localiza por encima de la superficie del terreno da origen a flujos saltantes que salen a la superficie sin necesidad de bombearlos, por esto, a estos pozos se les llama SALTANTES o SURGENTES. (Pozo No. 3).

A la superficie que une los niveles piezomtricos de pozos construidos en acuferos confinados se le denomina SUPERFICIE PIEZOMTRICA.

ZONA DE RECARGA Y DESCARGA DE ACUFEROS.

Recarga: Es el volumen de agua que recibe un acufero o sistema de acuferos por unidad de tiempo, generalmente se calcula en forma anual.

Zona de recarga: Es el sitio donde se localiza la recarga o alimentacin de agua de los acuferos.

Zona de descarga: As como el agua tiene una zona de entrada a los acuferos existe otra zona por donde sale de ellos llamada zona de descarga. En la zona de descarga de un acufero se puede dar origen a un manantial. Los acuferos generalmente descargan en ros, lagos, lagunas, a otros acuferos o directamente al mar.

Los acuferos confinados tienen su zona de recarga casi siempre lejos, en sus reas de afloramiento en la superficie. Su zona de recarga puede ser el cauce de un ro en su zona alta; o un lago o a travs de fallas geolgicas o grandes conos aluviales. Su zona de desage o descarga se localiza lejos, pueden descargar en otros acuferos o eventualmente aflorar en lagos o ros.

PRACTICA DE CAMPO

Este tema debe ser presentado en forma de charla introductoria con ayudas didcticas como acetatos y dispositivas que permiten una mejor comprensin de lo que se presenta se debe complementar con la prctica de campo, donde se debe hacer un reconocimiento de la zona, analizar el tipo de acuferos que puedan existir, localizar zonas de recarga en forma aproximada y visitar un sitio donde existan 2 pozos: Un aljibe y un pozo profundo para medir sus niveles y explicar lo referente a los niveles del agua en acuferos libres y confinados. Explicar la importancia del recurso y sus usos. Observar la calidad fsica del agua subterrnea.

CONCEPTOS BSICOS DE HIDRULICA DE POZOS.

PARMETROS HIDRULICOS FUNDAMENTALES DE LOS ACUFEROS.

Para entender cmo funciona un pozo es necesario comprender tambin cmo funcionan los acuferos porque de estos depende su alta o baja produccin.

Si los acuferos se asimilan a "embalses subterrneos" con una recarga, una descarga y un determinado funcionamiento es fcil entender que existen unos parmetros que convenientemente utilizados, nos permiten cuantificar su funcionamiento.

Estos parmetros son:

Porosidad

Permeabilidad (Transmisividad)

Coeficiente de almacenamiento

POROSIDAD: Es el volumen de poros conectados entre s por unidad de volumen total. Se denomina con la letra M

V total de la muestra = V slidos + V huecos V: Volumen

Sin embargo, de las reservas de agua de los acuferos solo es recuperable mediante pozos la que es liberada por la accin de la gravedad que es una pequea parte de la porosidad total y se llama porosidad eficaz (Me). Luego el clculo del volumen de reservas o almacenamiento de los acuferos est condicionado por la porosidad eficaz.

M total = Mr + Me Mr : Porosidad de retencin especfica Mr: Es el volumen de agua que queda retenida en la superficie de los granos slidos del acufero.

La porosidad eficaz vara entre 0,01 (1 %) Y 0,4 (40%).

Ejemplo: Un acufero compuesto por gravas y arenas que tiene 100 Km2 de superficie y un espesor saturado de 50 m puede almacenar el siguiente volumen de agua.

V = 10 x 10 x 106 m2 x 50 m x Me

b : Espesor saturado del acufero.

En los acuferos libres este volumen es variable, en los confinados es constante.

PERMEABILIDAD (Ley de Darcy).

En 1856 el ingeniero Henry Darcy descubri la ley que regula el movimiento de las aguas subterrneas en un medio poroso midiendo el caudal (Q) en funcin de permeabilidad del medio y observ que este era igual a:

A: rea de la seccin a travs la cual se produce el flujo de agua. h : la diferencia de carga o de niveles el agua entre la entrada y la salida I : el recorrido que debe realizar el agua

Ah = i, i: gradiente hidrulico, no tiene dimensiones y se da en porcentaje. L

Si tenemos en cuenta que:

La velocidad media del agua en el acufero es igual a la permeabilidad del acufero multiplicada por el gradiente hidrulico; pero como el acufero tiene una caracterstica muy importante que es la porosidad eficaz (Me) esta afecta el valor de la velocidad real del agua as:

Podemos definir la PERMEABILIDAD como el caudal que pasa por una seccin unitaria del acufero con gradiente hidrulico igual a 1 (100%) a una temperatura dada. Se designa con la K.

La permeabilidad tiene las dimensiones de una velocidad e indica la capacidad que tiene un acufero para permitir el movimiento del agua.

Si en vez de altura unitaria (1). se considera el espesor total saturado (b) el concepto es de TRANSMISIVIDAD y se designa con la letra 1.

Transmisividad : Es el caudal que circula por una franja de ancho unitario (1) Y altura igual al espesor saturado del acufero bajo un gradiente hidrulico unitario (1) a una temperatura dada.

La Permeabilidad y la Transmisividad dependen de la temperatura dada porque la viscosidad del fluido y su peso especfico dependen de la temperatura; al cambiar la temperatura cambian estas caractersticas y los valores de K y T cambian.

COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO (S):

Indica el volumen de agua que se obtiene al disminuir en una unidad (1) el nivel piezomtrico de un prisma de acufero de base unitaria = 1 x 1 (unidad de rea) y altura igual al espesor saturado del mismo. Se designa con la letra S y no tiene dimensiones, se da en porcentaje (%).

En los acuferos libres el Coeficiente de almacenamiento equivale a la porosidad eficaz (Me) ya que el agua procede del vaciado o drenaje de los poros.

En los acuferos confinados el agua procede de 2 pequeos efectos elsticos: La compresin fsica (apretamiento) del acufero y la expansin del agua contenida en este, cuando la presin o carga (nivel del agua, en este caso nivel piezomtrico) desciende por efecto del bombeo. Siendo esta la nica forma de obtener agua de un acufero confinado.

El valor de S en acuferos libres es similar a la Me y vara desde 0,01 (1 %) hasta 0,35 ( 35%) Y en acuferos confinados va desde 0,00001 (1 x 10-5) hasta 0,001 (1 x 10-3).

Estos parmetros T y S se obtienen mediante la ejecucin de pruebas de bombeo con un mnimo de dos pozos de caractersticas similares (profundidad y diseo), cercanos el uno del otro (10 a 50 m), uno se bombea y se llama pozo de produccin, en el se miden el caudal y los niveles del agua y el otro llamado pozo de observacin, no se bombea, solo se miden los niveles del agua. Los niveles del agua en ambos pozos se deben medir en forma simultnea con respecto al tiempo de inicio del bombeo.

En resumen estos parmetros son muy importantes porque definen las caractersticas hidrulicas de los acuferos . La Transmisividad indica cunta agua se mueve a travs de la formacin y el Coeficiente de almacenamiento indica la cantidad que puede ser obtenida por bombeo.

RADIO DE INFLUENCIA (R) es la distancia que hay desde el centro del pozo hasta el lmite del cono de abatimiento.

Este radio depende de los parmetros hidrulicos de los acuferos (T y S), del caudal y el tiempo de bombeo del pozo. Se calcula as:

Este radio es mayor en los conos de abatimiento que rodean a pozos que captan acuferos confinados y menor en los que captan acuferos libres.

PARMETROS HIDRULICOS DE UN POZO. Para definir los parmetros hidrulicos de un pozo profundo primero se debe saber:.

Qu es un POZO PROFUNDO? Es una perforacin vertical que se hace en el terreno de forma cilndrica y de dimetro mucho menor que su profundidad. Una vez hecha la perforacin se instala un tubo vertical dentro de ella, el cual tiene unas secciones de tubera llamadas filtros que se instalan en frente de los acuferos para que el agua penetre y pueda ser bombeada a la superficie del terreno. En la figura se pueden observar los diferentes parmetros hidrulicos de un pozo.

Cono de Abatimiento.

Cuando un pozo se bombea el agua fluye hacia l a travs de los filtros esto hace que el nivel del agua baje rpidamente establecindose un alto gradiente hidrulico que hace o permite que el agua se mueva hacia l en forma radial.

La superficie piezomtrico o la lnea que une los niveles del agua cuando se bombea despus de un largo tiempo toma la forma de un cono invertido tomando como centro o eje, el pozo, comnmente llamado Cono de Abatimientos o de Descensos.

Cuando un pozo se bombea se pueden medir los siguientes parmetros: Nivel esttico (NE): Es la distancia vertical entre el nivel del terreno y el nivel del agua en el pozo antes de iniciar el bombeo.

Nivel de bombeo (NB): Es la distancia vertical entre el nivel del terreno y el nivel del agua despus de iniciado el bombeo. Abatimiento (s): Es el descenso del nivel del agua que presenta un pozo cuando se bombea. Es la distancia vertical entre el nivel de bombeo y el nivel esttico y se designa como s. s = nivel de bombeo -- nivel esttico Caudal: Es la medida de la cantidad de agua que se extrae de un pozo. Se designa como Q. Las unidades mas utilizadas son: Litros por segundo (Lt/seg). Galones por minuto (GPM) Metros cbicos por hora (m3/hora) Capacidad especfica. Es el caudal o la cantidad de agua que se produce en el bombeo de un pozo, en un acufero, por cada metro (o unidad de longitud) que desciende el nivel del agua dentro de l. Es el cociente entre el caudal bombeado y el abatimiento producido:

Por ejemplo si un pozo bombea 50 litros por segundo (IVseg) y su abatimiento al cabo de 10 horas de bombeo es de 10m, su capacidad especfica ser de:

Este es el parmetro ms importante a medir y controlar durante la operacin de un pozo ya que indica su verdadero estado de rendimiento. En la medida que el valor de este parmetro sea menor la eficiencia del pozo se reduce en la misma proporcin.

PRACTICA DE CAMPO

Ejercicio de aplicacin para el clculo de la permeabilidad, utilizacin de la formula de Darcy y clculo sencillo de volmenes almacenado en acuferos y volmenes extrables por bombeo. Descripcin de zonas de recarga y descarga y superficies freticas y piezomtricos, pozos freticos y pozos artesianos.

RESUMEN DE IDEAS

La mayor parte del agua dulce existente en la tierra es subterrnea, circula por el subsuelo y procede principalmente de la infiltracin en el suelo de las aguas lluvias.

Las aguas subterrneas son de una importancia vital en el desarrollo social y econmico de una regin. Utilizadas en forma conjunta con las aguas superficiales proporcionan las mejores prestaciones en cantidad y calidad con el menor costo y la mejor garanta.

Las aguas subterrneas son ampliamente utilizadas para todos los usos especialmente para abastecimiento pblico, uso industrial e irrigacin. Son reservas de gran valor en sequas y situaciones de emergencia.

Para planificar en forma ordenada y sostenible el aprovechamiento de las aguas subterrneas es necesario evaluarlas previamente realizando un estudio hidrogeolgico regional o local.

La gestin de aguas subterrneas es el conjunto de normas, leyes, reglamentos o actividades que deben aplicar las entidades encargadas de administrar este recurso para sostener, conservar y proteger los acuferos.

Las aguas subterrneas se deben proteger contra la sobreexplotacin y la contaminacin para conservarlas en trminos de cantidad y calidad.

Las fuentes de contaminacin de las aguas subterrneas son generadas por la actividad humana.

Los acuferos son las capas del subsuelo que almacenan y dejan mover el agua.

Los parmetros hidrulicos que definen el comportamiento de un acufero son la Transmisividad y el Coeficiente de Almacenamiento. La Transmisividad indica cunta agua se mueve por el acufero y el Coeficiente de Almacenamiento indica cunta agua puede ser, extrada por bombeo.

Los parmetros hidrulicos de un pozo son el caudal, el abatimiento y la capacidad especfica. La capacidad especfica mide el rendimiento de un pozo.

EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIN Ejercicio escrito:

Por qu considera usted que son importantes las aguas subterrneas?

Cree usted que es importante el tema visto? Porqu?

Le ayudar en su trabajo como operador de pozos? Porqu?

Entiende bien que es un acufero, los tipos de acuferos que hay y los niveles del agua que se miden en los pozos?

Explique brevemente.

Cules son los parmetros hidrulicos de un acufero

Cules son los parmetros hidrulicos que se miden en un pozo?

Por qu es importante conocer estos parmetros?

Cul es el parmetro que mide el rendimiento o eficiencia de un pozo?

Cmo se calcula?

Qu es un pozo?

Cules son los tipos de acuferos ms comunes?

Qu es el nivel esttico?

Qu es el nivel de bombeo?

Qu es el transmisividad?

Qu es capacidad especfica?

OPERACION Y MANTENIMIENTO DE POZOS

PROFUNDOS PARA ACUEDUCTOS

Curso Bsico

Capitulo 2

ASPECTOS BSICOS DE POZOS PROFUNDOS Y SUS

EQUIPOS DE BOMBEO

TABLA DE CONTENIDO

ASPECTOS BSICOS DE POZOS PROFUNDOS 42 PARTES PRINCIPALES DE UN POZO PROFUNDO 42 El hueco perforado 42 Antepozo 43 Sello sanitario 43 Tubera de revestimiento 43 Filtros 43 Filtro de grava 43 Anclaje 43 MTODOS DE PERFORACIN DE POZOS 44 Excavacin manual 44 Mtodo de Percusin 44 Mtodos de rotacin 45 Rotacin circulacin directa 46 Rotacin circulacin inversa 48 ETAPAS A DESARROLLAR EN LA CONSTRUCCIN DE UN POZO PROFUNDO 49 Localizacin 50 Sello sanitario 50 Perforacin 50 Muestreo y columna litolgica 50 Registro elctrico 50 Diseo del pozo 53 Dimetro del pozo 53 Dimetro de los filtros 54 Tipos de filtros 55 Perfil de diseo del pozo 55 Seleccin del filtro de grava 57 Entubado del pozo 58 Instalacin del filtro de grava 58 Desarrollo del pozo 59 Unidireccionales 59 Mtodos bidireccionales 59 Prueba de bombeo 63 Clculos y resultados de la prueba de bombeo 68 Ecuacin de comportamiento hidrulico 70 Eficiencia del pozo 71 Caudal ptimo de aprovechamiento 71

EQUIPOS DE BOMBEO DE POZOS PROFUNDOS 74 CARACTERSTICAS GENERALES74 74 TIPOS DE BOMBAS 74 UTILIZACIN 75 PARTES PRINCIPALES DE LA BOMBA 76 MOTORES DE SUPERFICIE 80 MOTORES SUMERGIBLES 81 SISTEMA ELCTRICO DE LOS EQUIPOS DE BOMBEO 83 NORMAS DE INSTALACIN DE BOMBAS SUMERGIBLES 84

Adecuado enfriamiento 84 Con protecciones elctricas adecuadas 85 Control de frecuencia de encendido 85 Uso de vlvulas de retencin 86 Efectos de torsin 86 Cable de alimentacin elctrica 86 Suministro de energa adecuada 86

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS DIFERENTES BOMBAS DE POZOS PROFUNDOS 87 Bomba turbina 87 Bomba sumergible 87 SELECCIN DEL EQUIPO DE BOMBEO 88 Curva caracterstica de la bomba 90 Numero de etapas o impulsores 91 Dimetro de columna o tubera de conduccin del agua 91 Potencia requerida por la bomba 91 Potencia del motor 91

PRESENTACIN En este segundo captulo se har una descripcin general de las partes principales de un pozo profundo. Luego se enumerarn los diferentes mtodos de construccin de pozos ms utilizados. Se har una descripcin paso a paso de las etapas a desarrollar durante la construccin de un pozo profundo en uno de los mtodos ms utilizado en nuestro pas, incluida la realizacin de la

prueba de bombeo la cual determina la produccin del pozo, sus caractersticas hidrulicas, la eficiencia de construccin y el equipo de bombeo a instalar. La segunda parte est dedicada a describir los diferentes equipos de bombeo que se utilizan en los pozos profundos, cules son sus caractersticas, partes principales, ventajas y desventajas, curvas caractersticas de las bombas y seleccin del equipo de bombeo. Estos temas son muy importantes porque de las labores que se describen, algunas de ellas son las mismas que se deben desarrollar durante la operacin y mantenimiento de pozos. Tambin permiten al participante tener un conocimiento integral de la obra de captacin. Para una mejor comprensin de los temas desarrollados es muy importante la prctica de campo donde se podrn observar las etapas de construccin de un pozo, conocer los diferentes equipos de bombeo, sus partes principales y las medidas que se realizan durante una prueba de bombeo.

OBJETIVOS Al finalizar es capitulo el participante debe estar en capacidad de:

Identificar las partes principales de un pozo profundo y las etapas a desarrollar durante su construccin.

Reconocer e identificar los diferentes equipos de bombeo utilizados en los pozos profundos, sus partes y caractersticas principales de instalacin y operacin.

ASPECTOS BSICOS DE POZOS PROFUNDOS Y SUS EQUIPOS DE BOMBEO

ASPECTOS BSICOS DE POZOS PROFUNDOS

PARTES PRINCIPALES DE UN POZO PROFUNDO

Las partes principales de un pozo profundo como se observa en la figura y son:

El hueco perforado.

Es la perforacin que se realiza en el subsuelo con el objetivo de atravesar capas permeables que contengan agua (acuferos) para ser captadas mediante un tubo metlico. Esta perforacin debe tener un dimetro y una verticalidad tal que debe permitir la instalacin de una tubera de un dimetro menor y del filtro de grava que la rodea. Esta perforacin se hace con un equipo de perforacin mecnico o hidrulico.

Antepozo.

Es una obra civil que se hace en la boca del pozo al inicio del proceso de perforacin para estabilizar su parte superior y controlar probables derrumbes superficiales. Consiste en un hueco-excavado manualmente de dos a tres metros de profundidad de un dimetro tal que permita la instalacin de una tubera en lmina de hierro de un dimetro entre 24" y 36" segn sea el dimetro del pozo. Entre esta tubera y el hueco excavado debe quedar un vaco o espacio anular mnimo de 3" que debe ser rellenado con mortero.

Sello sanitario.

Es la proteccin sanitaria que tiene el pozo contra la contaminacin procedente de la superficie o de acuferos superiores contaminados.

Consiste en aislar las primeras capas atravesadas en la perforacin por medio de una lechada de cemento o mortero cuya profundidad puede oscilar entre 20 y 50 m dependiendo de la profundidad del pozo. Adicionalmente se le puede instalar una tubera metlica de acero para garantizar la impermeabilidad del sello al mximo.

Tubera de revestimiento.

Es la tubera que se instala en forma vertical dentro del hueco perforado. Es generalmente de acero al carbn o PVC de un dimetro que vara entre 6 y 18 pulgadas con espesores de 14 a 3/8 de pulgada. Se instala soldada y bien nivelada. Debe quedar totalmente vertical dentro del hueco perforado.

Filtros.

Es el rea de captacin del pozo por donde entra el agua del acufero que se est aprovechando. Es un tubo del mismo dimetro de la tubera de revestimiento que tiene unas aberturas o perforaciones para que el agua del acufero pueda entrar al pozo. Estos filtros pueden ser hechos manualmente o con equipos y en materiales especializados siendo los ms utilizados los de acero inoxidable y PVC. Las caractersticas de los materiales de estos filtros deben estar acordes a la calidad del agua del acufero que se est aprovechando para tener una buena durabilidad.

Filtro de grava.

Se instala en el espacio anular o vaco que existe entre el hueco perforado y la tubera de revestimiento, va continua desde el fondo del pozo hasta la superficie. Garantiza en alto grado el buen rendimiento del pozo puesto que su funcin es la de retener las arenas que tenga el acufero para que el agua salga limpia y sin sedimentos en suspensin. Esta grava debe ser redondeada, de ro o cantera, bien seleccionada, redonda, y limpia. Puede ser de cuarzo o silcea y su tamao depende del tamao de la arena que tiene el acufero que se est captando.

Anclaje.

Son los elementos que se instalan en la boca del pozo para sostener la tubera de revestimiento desde la superficie, puesto que esta nunca debe quedar apoyada sobre el fondo de la perforacin sino colgada desde la superficie hasta que sea rellenado de grava. Garantiza la verticalidad del pozo y consiste en dos rieles de acero de dos a tres metros de largo cada uno apoyados sobre la superficie del terreno y soldados al tubo del pozo por medio de platinas de acero. Evitan cualquier

desplazamiento vertical de la tubera de revestimiento del pozo. Sobre el anclaje se construye la base de concreto en la cual se apoya la bomba.

MTODOS DE PERFORACIN DE POZOS.

Los mtodos de perforacin de pozos ms utilizados en nuestro medio son: Excavacin manual, percusin y sistemas de rotacin.

Excavacin manual.

Es una excavacin de tipo manual que se hace en el suelo para captar el primer nivel de aguas subterrneas que se encuentra en el subsuelo. Se les llama aljibes- y se construyen en dimetros entre uno y dos metros, revestidos con ladrillo, tubera de cemento o concreto y su profundidad puede llegar hasta 20 h1. Se utilizan para uso domstico en la zona rural. El agua se extrae con una pequea bomba o con balde. En la figura se puede observar un pozo excavado manualmente.

Mtodo de Percusin.

Este sistema utiliza una mquina de percusin mecnica y en la que se perfora con herramientas de cable, levantando y dejando caer una pesada sarta dentro del hueco. El barreno o broca que va en la punta inferior de la sarta, tritura la roca dura y la convierte en pequeos fragmentos. Estos fragmentos se mezclan con el agua existente en las capas que se van atravesando formando un lodo, el cual es retirado peridicamente con una cuchara para que la perforacin avance en forma normal. Esta cuchara es simplemente un tubo hueco con una vlvula de retencin, se sube y baja por medio de un cable de acero. Con esta cuchara se sacan las muestras de los materiales perforados a medida que se va profundizando. En la figura se observa un equipo de percusin.

Este sistema se utiliza especialmente en rocas duras donde los otros sistemas tienen muchas limitaciones. Tambin se utiliza en rocas o formaciones suaves pero con especial cuidado puesto que el fuerte golpeteo de la herramienta produce derrumbes en zonas inestables por lo que es necesario ir entubando el pozo en la medida en que avance la perforacin.

Mtodos de rotacin.

El mtodo de perforacin por rotacin consiste en perforar un hueco mediante la accin rotatoria de una broca y remover los fragmentos perforados con un fluido que se hace circular a medida que la perforacin avanza. Este fluido puede ser agua o lodo.

Para la perforacin por rotacin se utilizan mquinas mecnicas o hidrulicas y dependiendo de la forma de circulacin del fluido de perforacin se utilizan dos sistemas: circulacin inversa y circulacin directa. En la figura se observa una mquina de rotacin y la disposicin del sistema de circulacin directa.

Rotacin circulacin directa.

El mtodo de rotacin mediante circulacin directa utiliza como fluido o lquido de perforacin lodo bentontico, que es una mezcla de agua y bentonita (arcilla) que adquiere ciertas caractersticas de viscosidad y densidad durante la perforacin y tiene como funcin transportar en suspensin a la superficie los fragmentos o sedimentos perforados, forma una costra de lodo en las paredes del pozo para ir sellndolo y evitar derrumbes en zonas inestables.

La forma como circula el lodo de perforacin es la siguiente y se puede observar en la figura.

Esquema de funcionamiento

Se prepara el lodo en una piscina excavada en el suelo, cuando ya adquiere la viscosidad adecuada, se extrae con una bomba de Iodos de pistn de alta presin y se inyecta a travs de la tubera de perforacin que tiene en su borde inferior una broca ticnica, tipo "pia" que es la que perfora las capas del subsuelo. Esta broca tiene unos orificios por donde sale el lodo, refrigerndola, luego este sube verticalmente por el espacio anular entre el hueco perforado, que es del mismo dimetro de la broca que se est usando, y la tubera de perforacin, sale a la superficie y descarga a una piscina llamada de sedimentacin donde se depositan los sedimentos perforados. Por rebose el lodo sale y cae a la piscina de succin de donde se vuelve a bombear nuevamente continuando su circulacin en el circuito. Las muestras de las capas perforadas se toman en la boca del pozo con una canastilla. Se colectan metro a metro se lavan y se almacenan en bolsas numeradas conforme a su profundidad para levantar el perfil litolgico del pozo.

Este sistema es el ms utilizado en nuestro medio, se puede emplear en cualquier tipo de formacin o rocas, es bastante seguro pero es de mucho cuidado sobre todo en el manejo del lodo, el cual debe ser extrado totalmente una vez se construya el pozo. Sino se extrae todo afectar el rendimiento del pozo porque los filtros y los acuferos quedaran taponados.

Ventajas: Se puede utilizar en cualquier tipo de roca o formacin.

El lodo controla bien la estabilidad de las paredes del pozo.

No tiene lmites de profundidad, depende de la capacidad del equipo de perforacin.

Desventajas:

Se debe perforar el mismo hueco en dimetros crecientes. Varias ampliaciones dentro del mismo hueco.

Hay que extraer totalmente el lodo de perforacin porque sella los acuferos.

Desarrollo ms exigente y costoso.

El muestreo es ms exigente.

Rotacin circulacin inversa.

En este sistema el fluido de perforacin utilizado es AGUA LIMPIA Y su sentido de circulacin es inverso o contrario al utilizado en la circulacin directa. El esquema de funcionamiento se puede observar en la siguiente figura.

Esquema de funcionamiento

El agua se almacena en una piscina excavada en el suelo de un tamao mayor que las utilizadas para el lodo, por medio de un canal superficial se conduce por gravedad hasta la boca de la perforacin, bajando por el espacio anular comprendido entre el hueco que se perfora y la tubera de perforacin. Para que haya circulacin, el agua y el material perforado se extrae con una bomba centrifuga de gran dimetro o un compresor. El agua pasa por una abertura grande que tiene la broca en su interior y sale succionada por la tubera de perforacin hasta la superficie descargando en la piscina donde, por sedimentacin, se separa el material perforado del agua, que por rebose regresa nuevamente al pozo. En el tubo de descarga de la bomba se toma la muestra del material perforado con una canastilla. Las brocas utilizadas en este sistema pueden ser tricnicas pero las ms comunes son del tipo aleta, de acero. Estas brocas van cortando las capas que se atraviesan en la perforacin, no las tritura ni las muele, razn por la cual este sistema se utiliza nicamente en formaciones suaves o blandas. Las muestras obtenidas no se alteran y se extraen tal como se encuentran en el subsuelo. Como no se trituran salen completas.

Su muestreo es muy confiable y preciso porque la muestra obtenida sale bombeada rpidamente y el material tal como es. Otra gran ventaja de este sistema es que se perfora en dimetros definitivos desde el inicio haciendo ms rpido el proceso de construccin y al no .utilizar lodo, el desarrollo del pozo es ms rpido y sencillo.

Ventajas: Muestras iguales a como estn en el subsuelo

Rpida perforacin

No utiliza lodo, luego la limpieza del pozo es ms rpida

Pozos ms eficientes

Desventajas: Mxima profundidad de perforacin 200 m

No se puede utilizar en rocas o formaciones duras

Requiere mucha agua disponible en el sitio

Muy riesgoso en zonas inestables.

ETAPAS A DESARROLLAR EN LA CONSTRUCCIN DE UN POZO PROFUNDO.

Para que el participante logre entender en forma fcil como se construye un pozo se har una descripcin sencilla de las labores que se realizan en cada una de las etapas de construccin con un equipo de perforacin por rotacin.

Localizacin.

En la localizacin de un pozo de abastecimiento pblico lo ms importante a tener en cuenta es:

Altura topogrfica. En lo posible se debe localizar en un sitio alto para ganar presin al distribuir el agua. Sin embargo, muchas veces el mejor sitio para perforar un pozo se localiza en las partes bajas. El agua se debe buscar donde est, no donde la queremos y a veces no hay. Es mejor conducir el agua por tubera que garantiza un suministro continuo, a un pozo deficiente que no produce la cantidad de agua necesaria.

Localizacin de focos de contaminacin. Se deben ubicar todos los focos de contaminacin cercanos al sitio del pozo, como rellenos sanitarios, basureros, lagunas de tratamiento de aguas residuales domsticas, municipales e industriales, tanques spticos y sus campos de infiltracin si los tienen, pozos de absorcin, letrinas y todos los sistemas que descarguen aguas residuales al suelo o a otro pozo de agua abandonado. Tambin se deben tener en cuenta las estaciones de servicio de venta de combustibles, por el peligro de la filtracin de los tanques enterrados o de cualquier otro tipo de tanque enterrado o en superficie que tenga materiales txicos.

La distancia mnima que debe existir entre un pozo y una letrina, un tanque sptico o un pozo de absorcin es de 50 metros.

La distancia mnima que debe existir con un relleno sanitario, basurero, un tanque enterrado con txicos, lagunas es de 500 m.

Estas distancias se deben tomar como indicativas solamente y sirven como normas generales de

proteccin. Esta distancia depende de las caractersticas del suelo y del subsuelo, de su capacidad de eliminar o dejar mover los contaminantes. Tener en cuenta la localizacin de la planta de tratamiento y el tanque de almacenamiento en el caso de que estn construidos. Cuando an no se han construido lo mejor es tener toda la infraestructura junto al pozo: sistema de tratamiento y tanque de almacenamiento. Si el pozo es de reemplazo debe quedar a una distancia mnima de 50 m del antiguo, el cual debe ser sellado rigurosamente.

Sello sanitario. En un pozo de abastecimiento pblico la construccin del sello sanitario es lo que primero se debe hacer para evitar cualquier riesgo de contaminacin desde el inicio de la perforacin. Inicialmente se hace una perforacin de un dimetro tal que permita la instalacin de un tubo metlico de un dimetro mayor que la tubera de revestimiento del pozo ms el filtro de grava. En el espacio anular entre el hueco perforado y el tubo metlico se instala una lechada de cemento de un espesor mnimo de tres pulgadas. Su profundidad depende de las caractersticas de diseo del pozo. El cemento debe ser inyectado con una bomba por medio de tubera. El fondo del sello debe quedar apoyado sobre una roca o capa impermeable, como arcilla, para garantizar un mayor grado de impermeabilizacin.

Perforacin. La perforacin se realiza con un equipo de rotacin, por el sistema de circulacin directa, se utilizan brocas tricnicas, tipo pia y el fluido de perforacin es lodo bentontico. Inicialmente se hace un sondeo exploratorio en dimetro pequeo 8" o 12" hasta la profundidad total, luego despus de definido el diseo del pozo se ampla a los dimetros y profundidades definitivas. Los controles ms importantes que se deben llevar son: Rata de perforacin para determinar la dureza del terreno. Viscosidad y densidad del lodo de perforacin para mantener la circulacin de lodo en forma constante. Recoleccin de las muestras de las capas perforadas para hacer el diseo del pozo. Cantidad de bentonita utilizada. Lo importante en este proceso es que se mantenga una circulacin constante del lodo de perforacin que garantice la extraccin de los sedimentos perforados y la estabilidad de las paredes del pozo.

Muestreo y columna litolgica. Las muestras de las capas atravesadas en la perforacin se colectan metro a metro, en la boca del pozo, luego de limpiarlas un poco se almacenan en bolsas plsticas y se van enumerando

conforme a la profundidad donde se vayan encontrando. As se obtiene lo que se llama el perfil "estratigrfico o litolgico" del pozo, el cual es importante para su diseo. Las muestras se analizan macroscpicamente en el campo y se representan grficamente. Las muestras de arena que vayan a ser captadas con filtros deben ser analizadas para determinar su granulometra y disear el tamao del filtro de grava. En la figura se observa una columna o perfil litolgico de un pozo.

Registro elctrico

Una vez terminado el sondeo exploratorio se toma el registro elctrico del pozo que consiste en bajar una sonda dentro de la perforacin. La sonda est conectada por medio de un cable a un equipo elctrico que est en la superficie del terreno, mediante el cual se enva una corriente elctrica. Este aparato registra la RESISTIVIDAD y la DIFERENCIA de POTENCIAL de las capas atravesadas en la perforacin, parmetros asociados a la calidad de agua que contienen los acuferos. Grfica dos curvas, una enfrentada a la otra con respecto a la profundidad. Los valores de la resistividad sedan en ohmios-metro y la diferencia de potencial en milivoltios. De estas dos curvas, la curva de resistividad es la ms importante, es la que ms informacin aporta en los siguientes aspectos:

Los acuferos de agua dulce y las rocas densas masivas, tienen una resistividad ms alta que la mayor parte de las otras formaciones. Las gravas y arenas tienen resistividades entre 20 y 150 ohmios - m y las rocas densas, mayores a 250 ohmios - m.

Las arcillas tienen las resistividades mas bajas que las dems formaciones, entre 5 y 15 ohmios m.

Cuando un acufero tiene agua dulce pero su porosidad es baja, las resistividades son parecidas a las de rocas densas.

Esto se puede comprobar mediante el anlisis de la rata de perforacin de estas capas la cual debe ser baja.

Los acuferos que tienen agua salina, tienen resistividades parecidas a las arcillas, es decir bajas.

Las curvas de Resistividad (R) y de Diferencia de Potencial (Sp) permiten localizar en forma precisa la profundidad a la cual se encuentra los acuferos con sus respectivos espesores.

Existe otra tcnica complementaria a estos registros que es la medida de los RAYOS GAMA, lo cual permite diferenciar bien las capas de arcilla de las arenas.

En la figura se observan los diferentes tipos de curvas para diferentes tipos de rocas.

Diseo del pozo

Las bases tcnicas para disear un pozo son:

Perfil estratigrfico. Permite observar fsicamente las caractersticas de cada uno de las capas perforadas y su localizacin en profundidad.

Registro elctrico. Permite localizar en forma precisa la ubicacin de los acuferos, sitios donde se instalan los filtros de captacin del agua.

Anlisis granulomtricos de los acuferos a captar. En caso de que estn compuestos por arenas o areniscas. Con base en estos anlisis se debe determinar el tamao del filtro de grava cuya funcin es retener la arena del acufero captado. Con base en el tamao de la grava se selecciona la abertura de las ranuras del filtro.

Rata de perforacin del sondeo exploratorio. Permite definir la dureza de las capas perforadas.

Calidad qumica del agua de la zona. Con base en la cual se debe seleccionar la calidad del material de la tubera de revestimiento, especialmente de los filtros para garantizar una larga vida til del pozo.

Parmetros hidrulicos de los pozos de la zona. Si se conocen se puede determinar en forma aproximada el abatimiento que presentar el pozo para determinado caudal y as definir a partir de que profundidad se instalan los filtros y la profundidad de instalacin de la bomba.

Por ejemplo, si la capacidad especfica de un pozo cercano arque se va a construir es del orden de 5 Lt/seg/m.

Si al pozo a disear se le piensa extraer un caudal de 20 Lt/seg.

Donde s es el abatimiento, a este valor se le suma el nivel esttico promedio de la zona y se obtiene el nivel de bombeo aproximado que va tener el pozo. Suponiendo que el nivel esttico es de 10 metros.

NB = s +NE

NB = 4 m + 10m = 14 metros

La bomba se debe instalar por debajo de esta profundidad para que siempre quede sumergida en el agua y funcione en forma eficiente. El primer filtro superior del pozo se debe instalar por debajo de la bomba.

Dimetro del pozo.

El dimetro del pozo lo define el tamao o dimetro de la bomba que se piensa instalar en el pozo.

Dimetro del pozo = dimetro de la bomba + 42

Con el valor del caudal requerido del pozo se busca en un catalogo de fabricantes de bombas para pozo profundo, la bomba que produzca este caudal a mxima eficiencia. La bomba seleccionada tiene dimensiones especficas como el dimetro, el cual determina el dimetro definitivo del pozo puesto que la bomba debe ser instalada en su interior.

Dimetro de los filtros.

Con el caudal requerido se halla el rea abierta total Que deben tener los filtros estimando una

velocidad de paso del agua de 3 cm/seg. Se selecciona el dimetro del filtro tal que de acuerdo a su longitud iguale a esta rea.

En los catlogos de fabricantes de filtros se especifican las reas abiertas para diferentes tipos y tamaos de abertura.

Tipo de filtros.

Los filtros ms utilizados son los del tipo rejilla de ranura continua, troquelados tipo persiana y ranurados, construidos en acero inoxidable, acero al cobre o PVC. Los de acero inoxidable y PVC son los ms recomendables por qu son resistentes a la corrosin, se incrustan poco y permiten fuertes tratamientos qumicos contra la incrustacin sin deteriorarse ante el ataque de algunos de estos que son muy corrosivos como los cidos. Los de PVC. son los mejores en cuanto a control de corrosin e incrustacin por ser inertes, hasta los 100 m de profundidad funcionan en forma excelente. Su desventaja es la baja resistencia y fragilidad. Tambin se utilizan como filtros tubos de acero ranurados con soplete, son econmicos pero bastante deficientes, producen contaminacin del agua por disolucin del hierro del material ya que son fcilmente atacados por aguas corrosivas. En la siguiente figura se observa la diferencia entre 2 tipos de filtros.

Los dimetros ms comunes de filtros y tuberas de revestimiento de pozos de acuerdo al caudal a extraer son los siguientes:

Perfil de diseo del pozo.

La profundidad del pozo, la longitud y ubicacin de los filtros se determinan con base en el perfil litolgico y el registro elctrico.

Se representa el perfil litolgico grficamente y se compara con el registro elctrico a la misma escala en profundidad y se obtiene el perfil del pozo como se ve en la figura 10.

Los filtros se ubican en frente de los acuferos seleccionados a captar y su longitud depende del caudal a extraer y del dimetro seleccionado.

La profundidad del pozo se define una vez que se contabilice la suficiente longitud de filtros para obtener el caudal requerido.

Seleccin del filtro de grava.

Los pozos que captan acuferos constituidos por arenas deben ser provistos de un empaque o filtro de grava para evitar mediante retencin el paso de arena, el cual es uno de sus principales enemigos y tambin del equipo de bombeo. Un pozo que produzca arena es un pozo mal diseado o mal construido y tiene una vida til corta.

De all el cuidado que se debe tener al seleccionar el tamao y material del filtro de grava.

Los pasos a seguir para su seleccin son:

1. Se hacen los anlisis granulomtricos (curvas) de los acuferos a captar. Se selecciona el acufero formado por la arena ms fina y con base en su curva granulomtrica se escoge la gradacin o tamao del filtro de grava.

2. Debe multiplicarse el tamao de arena correspondiente al 70% de retencin por un factor

entre 4 y 6. Se usa cuatro (4) cuando la arena es fina y uniforme y seis (6) si es gruesa y no uniforme. Este valor obtenido se grfica sobre la horizontal correspondiente al 70% de retencin de la grava y se obtiene un punto que viene a ser el primero de la curva que va a representar la gradacin del filtro de grava.

3. Por tanteo se trazan curvas suaves que pasen por este punto y 4. Tengan valores de coeficiente de uniformidad menores de 2,5.

Cu = d 40 (tamiz que retiene el 40%) d 90(tamiz que retiene el 90%)

Se selecciona la curva que tenga el menor coeficiente de uniformidad. El tamao de grava seleccionado es el tamao del tamiz o tamices que abarcan esta curva. En la figura se puede observar la curva tpica del anlisis granulomtrico de una arena y el tanteo para trazar la curva de la grava y seleccionar su tamao.

Como ltimo paso se selecciona un tamao de abertura de la ranura del filtro que sea capaz de retener el 90% ms del filtro de grava.

La grava debe ser limpia, lavada, redondeada, y uniforme y de material silceo o de cuarzo.

El espesor del filtro de grava debe ser mnimo de 3 pulgadas y mximo de 8 pulgadas, el ms recomendable es de 5 pulgadas.

Seleccionado el dimetro del pozo y el espesor del filtro de grava, se define el dimetro al cual debe ser ampliado el hueco perforado hasta la profundidad previamente establecida.

Por ejemplo, si un pozo se va a revestir en un dimetro de 122, el dimetro de perforacin definitivo

debe ser de 202 o 22

2 para que quede un espacio anular de 52 o 6

2 de espesor para instalar el

filtro de grava.

Entubado del pozo.

Consiste en instalar la tubera de revestimiento dentro del hueco perforado. Antes de entubar, la tubera y los filtros se acondicionan en la superficie del terreno de acuerdo al diseo establecido. Se soldn en tramos de una longitud acorde a la altura de la torre de la mquina de perforacin. La soldadura utilizada debe ser la apropiada de acuerdo al tipo de material a soldar (acero al carbn, inoxidable, etc.). Una vez que se termine de arreglar, la tubera se mide para constatar su fidelidad al perfil de diseo, se revisan los cordones de soldadura, mnimo dos (2) por cada pega y su estado en general, quedando lista para su instalacin.

El entubado del pozo se debe realizar en forma continua, la tubera debe bajar libremente y en cada unin o pega soldada se debe mantener y chequear la verticalidad con un nivel. Se instala tramo por tramo hasta que al final, la tubera queda colgada del gancho del winche de la mquina de I perforacin, se centra y se asegura en la superficie mediante un anclaje compuesto por dos rieles i de acero de 3 metros de longitud aproximada cada uno, que se apoyan en el terreno y se soldn al pozo por medio de platinas de acero. La tubera nunca se debe apoyar en el fondo de la perforacin. Entre el fondo de la perforacin y la profundidad mxima de revestimiento del pozo, se deben dejar unos diez (10) metros de tolerancia para que los sedimentos que puedan caer durante el entubado se depositen en el fondo y no vayan a impedir el descenso de la tubera. En la figura se observa la instalacin del revestimiento de un pozo.

Instalacin del filtro de grava

El filtro de grava se debe instalar en el espacio anular comprendido entre la perforacin definitiva y la tubera de revestimiento.

Antes de instalarlo, se debe uniformizar la viscosidad del lodo de perforacin que an permanece dentro del pozo. Se instala la tubera de perforacin por dentro de la de revestimiento del pozo y se pone a circular el lodo, cuando su viscosidad se uniformice, se inyecta agua para disminuirla a un punto tal que permita el libre descenso de la grava en el espacio anular. La grava se instala por gravedad desde la superficie, a pala, lentamente para garantizar su descenso hasta el fondo del pozo. Labor que se realiza en forma continua para que el espacio anular quede lleno hasta la superficie.

El volumen del filtro de grava es fcil calcularlo: Se calcula el volumen de la perforacin que es de forma cilndrica, luego se calcula el volumen que ocupa la tubera de revestimiento. La diferencia entre estos dos volmenes es el volumen mnimo de grava que debe entrar en el pozo. Es muy importante que la grava quede continua desde el fondo hasta la superficie, porque la creacin de vacos en el filtro de grava es un problema que a veces es difcil de solucionar.

Desarrollo del pozo

El desarrollo del pozo tiene como objetivo lograr el mximo rendimiento posible, es decir la mayor capacidad especfica (O/s).

El abatimiento que se produce en un pozo se representa con la siguiente ecuacin:

Donde el coeficiente B representa las prdidas de carga en el acufero captado, es decir, son propias.del acufero en su estado natural de flujo laminar y C el coeficiente de prdidas de carga en el pozo cuando se bombea. En el desarrollo del pozo lo que se busca es que el valor de este

coeficiente C sea muy pequeo, que tienda a cero, para lograr la mxima eficiencia de rendimiento del pozo.

Para lograr esto es necesario:

Eliminar todo el lodo de perforacin.

Eliminar finos (arenas o sedimentos finos) en un entorno suficientemente grande alrededor de los filtros del pozo.

Estabilizar naturalmente la formacin y el filtro de grava instalado.

Disolver y remover la costra de bentonita formada sobre las capas acuferas durante la perforacin y el entubado.

Cmo se logra?

Existen varios mtodos para el desarrollo de pozos y de acuerdo al sentido del flujo dentro de ellos se clasifican en:

Unidireccionales

Son los que se aplican en una sola direccin del flujo, hacia afuera del pozo (figura 14).Los mas utilizados son:

Auto desarrollo

Bombeo intermitente

Sobre bombeo

Aplicacin de CO2 slido

Estos mtodos no son muy eficientes puesto que no garantizan la extraccin total del lodo de perforacin ni la estabilidad del filtro de grava y las formaciones.

Mtodos bidireccionales

El flujo se aplica en dos direcciones hacia adentro y hacia afuera del pozo y el acufero. Los ms utilizados son:

Con aire comprimido (compresor)

Pistoneo con barra de peso y cable.

Pistoneo e inyeccin simultnea de aire con compresor

Inyeccin de agua a presin con bomba.

Estos mtodos son los ms eficientes y deben ser realizados con el equipo de perforacin o una mquina similar ms pequea llamada "mquina de desarrollo" y un compresor.

El mtodo ms eficiente y prctico que se esta utilizando en la actualidad es una combinacin de varios de ellos y se realiza en varias etapas as:

Aplicacin de agua a presin, con la bomba de Iodos del equipo de perforacin, en frente de cada filtro para extraer el lodo de perforacin. El aditamento a travs del cual se inyecta el agua a presin se puede observar en la figura.

Pistoneo e inyeccin simultnea de aire comprimido con compresor en frente de cada filtro.

Aplicacin de dispersantes qumicos de lodo bentontico para disolver y remover la costra de bentonita presente en las paredes y alrededor del pozo.

Segundo y ltimo pistoneo con inyeccin simultnea de aire con compresor en frente de cada filtro.

Agitacin y sobrebombeo con la bomba de prueba.

Cmo es el pistn?

Es un aditamento compuesto por tres (3) empaques de caucho de un dimetro un poco menor que el dimetro del pozo o filtro que se est desarrollando. Estos empaques se ajustan por medio de platinas de acero para que queden lo suficientemente rgidos. Una vez armado, el pistn se acopla a la tubera de bombeo del compresor que tiene su extremo inferior abierto para que el agua y los sedimentos extrados salgan a travs de ella a la superficie. En la figura se puede observar el pistn y la manera de armario.

o

Cules son las caractersticas del compresor?

La capacidad del compresor a seleccionar depende de cuatro factores:

Profundidad del pozo

Dimetro del pozo

Profundidad del nivel esttico

Capacidad de produccin del pozo

En la prctica se ha establecido que un compresor que tenga una presin disponible de 1 00 a 125 PSI (lbs. /pulg

2) y una capacidad de volumen de 250 pies

3/minuto es suficiente para desarrollar

pozos hasta de 400 m de profundidad. El compresor funciona como una bomba de flujo intermitente. El aire se inyecta dentro del agua y como tiene ms baja densidad, arrastra el agua estableciendo el flujo hacia afuera del pozo.

El aire se inyecta al pozo a travs de una tubera de acero o hierro galvanizado de un dimetro entre %" y 1 %" que se instala por dentro de la tubera de bombeo a la cual esta acoplado el pistn.

Para que el agua y los sedimentos puedan ser extrados hasta la superficie es fundamental que la lnea de aire est sumergida dentro del agua como mnimo en un 60% de su longitud total, en caso contrario el agua no alcanzar a salir a la superficie. En la figura 18 se pueden observar las condiciones de instalacin y operacin del sistema.

Cmo funciona el conjunto pistn-compresor? Para manipular todo el conjunto (pistn, tubera de descarga y lnea de aire) se necesita tener un equipo que permita subir y bajar toda esta herramienta dentro del pozo en forma enrgica para que el pistn, que se hace pasar sobre la superficie de los filtros nicamente, pueda realizar su funcin de empujar el agua y los sedimentos hacia adentro de los acuferos cuando baja y de succionarlos cuando sube. Esta funcin enrgica que ejerce el pistn alrededor de los filtros y del pozo en s, es lo que hace que cualquiera inestabilidad o vaco que tenga el filtro de grava se pueda destruir hasta estabilizarlo. Tambin se logra la extraccin total del lodo y los sedimentos finos que existen alrededor del pozo. La funcin del compresor es extraer los sedimentos rpidamente por bombeo agilizando las labores de desarrollo. El equipo utilizado para el desarrollo del pozo antes mencionado: Mquina de desarrollo, compresor, pistn y tuberas es el mismo que se utiliza para el mantenimiento de pozos. Antes de realizar la etapa final de desarrollo del pozo que se hace con la bomba de prueba, se debe hacer un chequeo del pistoneo filtro por filtro para verificar que el agua salga limpia sin sedimentos en suspensin y el filtro de grava est totalmente estabilizado. En la figura se puede observar un acufero desarrollado por pistoneo. La etapa final del desarrollo se realiza con la bomba de prueba y consiste en bombear el pozo en forma intermitente a caudales variables para terminar de extraer los sedimentos que an permanezcan en este. Esta etapa generalmente no demora ms de 6 u 8 horas hasta que el agua salga completamente limpia, siempre y cuando las labores anteriores se hayan hecho en forma eficiente. Despus de esta etapa el pozo queda listo para la prueba de bombeo.

Acufero desarrollado por pistoneo con filtro tipo rejilla

Prueba de bombeo

La prueba de bombeo tiene dos objetivos:

- Calcular los parmetros hidrulicos de los acuferos, Transmisividad (T) y Coeficiente de Almacenamiento (8) para conocer su comportamiento hidrulico.

- Calcular los parmetros hidrulicos del pozo: abatimiento (s), caudal (Q) y capacidad especfica (Q/s) para establecer el rendimiento del pozo y seleccionar el equipo de bombeo.

El equipo necesario para realizar una prueba bombeo es el siguiente:

Una bomba con motor sumergible o motor en la superficie.

Un dispositivo de aforo para medir el caudal del pozo.

Un medidor de nivel de agua (sonda elctrica).

Una vlvula de compuerta para regular el caudal.

Una tubera de pequeo dimetro para meter el cable de la sonda.

Cronmetro para llevar el control del tiempo durante la prueba.

Tacmetro para medir la velocidad de la bomba.

Hoja de reporte de datos (cartera de prueba de bombeo).

Qu medidas hay que realizar?

Niveles de agua: Nivel esttico y Niveles de bombeo

Caudal.

Tiempo.

Velocidad la bomba

Cmo se miden los niveles del agua?

Los niveles se miden con una sonda elctrica que consiste en un electrodo conectado a travs de un cable a una linterna que emite una corriente. Cuando el electrodo toca el agua, cierra el circuito y la aguja del ampermetro se mueve. Una vez se meta la sonda en el pozo y se registre un nivel de agua, se marca el ca