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Perforación de pozos de agua potable

La ingeniería de pozo en su amplio significado, consiste en la investigación hidrogeológica en los alrededores del sitio a perforar, así como la perforación propiamente dicha, equipamiento, operación y mantenimiento durante toda su vida útil, que como cualquier proyecto de abastecimiento y riego supera los 25 años.

 

En muchos lugares del país, es frecuente encontrar pozos con problemas constructivos, sean estos porque no fueron apropiadamente diseñados, debido a factores como la omisión de estudios hidrogeológicos – geofísicos para la ubicación del punto a perforar, el diseño hidráulico correspondiente (cálculo de las pérdidas de carga en el pozo como en el acuífero, determinación de la eficiencia del pozo, estimación de caudal óptimo, abatimiento máximo y nivel dinámico de diseño) y el diseño físico imprescindible (obtención del perfil litológico, determinar diámetro del entubado, diámetro de perforación, diseño del paquete de grava, abertura de rejilla, selección de tubería ranurada y cálculo de su longitud).

 

Muchas perforaciones realizadas evaden dicha ingeniería y solo aplican técnicas de perforación empíricas, que se reflejan en errores recurrentes como el arenamiento y hundimiento en el pozo, disminución del caudal de producción, abatimientos excesivos, los que aunados a las características  físico – químicas de las aguas, ocasionan deterioro de las tuberías ciegas y ranuradas; todo ello por no haber previsto un adecuado proceso de selección de equipos y materiales en el desarrollo de los pozos.

La amplia experiencia de DRILLCOM, permitirá salvaguardar la inversión de nuestros clientes, garantizándoles un diseño óptimo con el mayor aprovechamiento del recurso hídrico.

 

LA PERFORACIÓN DE UN POZO DE AGUA POTABLE contempla estudios previos de hidrogeología para determinar el potencial hídrico subterráneo de la zona de estudio, así como estudios de geofísica (tomografías eléctricas, SEVs y resonancia magnética protónica).

Posterior a ello, se definen dos etapas en el DISEÑO DEFINITIVO DE POZOS, siendo estas:

 

A) DISEÑO HIDRÁULICO

– Comprende el cálculo de pérdidas de carga tanto en el acuífero (BQ) como en el pozo (CQn). Para ello se halla la ecuación de rendimiento, para lo cual se han realizado mediciones en campo o prueba de caudales escalonados:

S = BQ + CQn

Figura 27. Cálculo de la ecuación de rendimiento del pozo – Software GWW (Groundwater Software for Windows)
  • De dicha prueba se obtiene el Caudal Óptimo (Qópt) y el Abatimiento Máximo (smáx)
  • Con el Caudal Óptimo se estimaran las pérdidas BQ y CQn de la ecuación de rendimiento.
  • Luego se calcula la eficiencia del pozo

Eficiencia = BQ / s

Finalmente se estima el Nivel Dinámico bajo la superficie a perforar. Para ello se recurre a la siguiente ecuación:

N.Dinámico = N.E. + SRegional + S

Esta última expresión sumada a la longitud total de la rejilla del pozo, permitirá definir La Profundidad de Perforación, así como la pérdida de carga total del pozo (m), la misma que determinará la potencia de la bomba sumergible a instalar.

DISEÑO FÍSICO

– Definir el modelo conceptual de la estratigrafía de la zona de estudio mediante el perfil litológico y el reporte del análisis granulométrico practicado a las muestras extraídas por cada capa o estrato.

Figura 28. Curva granulométrica del material extraído para el diseño del paquete de grava

– Determinar el diámetro del entubado con el valor del Caudal Óptimo.

– Determinar el diámetro de perforación, el cual es igual a:

perforación  =  ∅entubado+(3″ x 2)

– Diseñar el paquete de grava con la Curva Granulométrica y su CU (Coeficiente de Uniformidad). Para ello corregir la gráfica a CU £ 2.

 

– Con la Curva corregida leer el valor de D90%  y diseñar la abertura de la rejilla de captación del pozo.

– Seleccionar la tubería ranurada (Tipo Puente, Persiana, Ranura Continua o Fabricación Manual)

– Cálculo de la Longitud de la Tubería (Rejilla)

– Cálculo de la Longitud de la Tubería (Rejilla)

– Visto anteriormente se determinó la profundidad de perforación total del pozo.

Figura 29. Perforación del pozo mediante máquina de percusión – colocación del paquete de grava
Figura 30. Perforación del pozo a percusión y colocación de la tubería ranurada
Figura 31. Acabado final del pozo y prueba de bombeo

Instalado y finalizado el desarrollo del pozo, se realiza la prueba de bombeo a fin de caracterizar las propiedades hidrodinámicas del acuífero donde se ubica el pozo. Dichas propiedades podrán determinar el potencial hídrico del acuífero, su explotación y el comportamiento hidráulico del flujo subterráneo.

La prueba de descensos o de bombeo a caudal constante, y haciendo uso del software especializado, se obtendrán los siguientes gráficos

Figura 32. Análisis e interpretación - curva Theis with Jacob Correction
Figura 33. Análisis e interpretación dela Curva Theis & Jacob Recovery

Posterior a ello, a través de un análisis predictivo, se proyectará el nivel de interferencia de bombeo del pozo con otros vecinos, muy próximos a este. Para ello, haciendo uso de las propiedades hidrodinámicas calculadas anteriormente, y del mismo software, se modelará el radio de influencia del pozo, y sus posibles escenarios de afectación.

Figura 34. Valores de nivel estático y descensos en el pozo de observación
Figura 35. Curva predictiva de abatimientos en el pozo de bombeo en estudio observado desde un punto hipotético de interés
Figura 36. Abatimientos del pozo en estudio sobre un pozo vecino para un tiempo de 24 horas continuas de bombeo

Finalmente se elaboran los planos finales del pozo perforado a manera de memoria descriptiva y datos relevantes de la perforación