Explotacion Del Agua Subterranea

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    07-Jan-2016

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  • Explotacion delsubterraneapor Vale Definicin de captacin y tipos Parmetros para construir pozos verticales

  • Definicion de captacion Una captacin de agua subterrnea es toda aquella obra destinada a obtener un cierto volumen de agua de una formacin acufera concreta, para satisfacer una determinada demanda

  • Tipos de captaciones Captaciones horizontales

    Captaciones verticales

    Pozos abiertos o excavados Pozos perforados o sondeos Pozos radiales Galeras filtrantes Zanjas de drenaje

  • Pozo verticalPozo excavado o abiertoSondeo o perforacin

  • Galeras filtrantesLas galeras filtrantes son tneles de seccin reducida y ligera pendiente ascendente que se internan en el interior de una montaa en busca de puntos inferiores al nivel fretico que permitan un cierto caudal de agua de procedencia subterrnea. La ejecucin de estas galeras es muy costosa por lo que su empleo ha quedado reducido a casos muy concretos. Las galeras filtrantes tienen su origen en los denominados kanats que se desarrollaron hace 2700 aos en Amrica, Persia, Pakistn, Egipto. etc. Los kanats estn constituidos por una galera conectada a pozos de ventilacin cada 50 - 100 m hasta encontrar un punto donde aflora el agua que era conducirla por la propia galera hacia el exterior. Algunos kanats tienen casi 50 Km. de longitud y alcanzan una profundidad de hasta 120 m.

  • Galeras filtrantes

  • Galeras filtrantesAlgeriaLibiaChinaIrn

  • Zanjas de drenajeEn materiales no consolidados, cuando el nivel fretico es poco profundo, la captacin del agua subterrnea puede hacerse mediante zanjas que son simplemente excavaciones lineales que llegan hasta el nivel de saturacin. El agua se puede evacuar por gravedad si el terreno tiene suficiente pendiente o por bombeo de la propia zanja.Zanja de drenaje

  • Pozos verticalesBajo la denominacin de pozos verticales pueden entenderse aquellos que se proyectan y construyen para obtener agua, por penetracin vertical de la obra de captacin en una capa acufera, pudiendo disponer o no, de obras horizontales que faciliten la entrada de agua en el pozo. La extraccin del agua en ellos se realiza, en general, por medio de bombas, movidas por motores elctricos.La profundidad que deba ser alcanzada por un pozo vertical vendr definida fundamentalmente por las caractersticas de la formacin a explotar; la profundidad a prever en un pozo vertical esta condicionada por los datos obtenidos en: sondeos mecnicos, investigaciones geofsicas o en pozos anteriores. Un pozo vertical puede ser: perforado, excavado o radial.

  • Pozos abiertos o excavadosUn pozo excavado se caracteriza, en general, por su gran dimetro (>1,50 metros) y por el hecho de que en su construccin la mecanizacin es escasa o nula. La excavacin de pozos a mano fue el nico sistema de construccin en tiempos pasados y sigue an utilizndose en aquellos lugares donde an no ha llegado o no es posible la mecanizacin. Este tipo de pozo suele penetrar tan slo ligeramente en la capa acufera, debido a su caresta y gran dimetro. MTODOS MS EMPLEADOS: a pico y pala, si bien pueden usarse explosivos, extraccin con torno elctrico u otro sistema mecanizado.PROBLEMAS BSICOS: el achique del agua y la seguridad del personal debido al sifonamiento del fondo y desprendimientos.CONSTRUCCIN: no suele usarse rejilla, sino que la entrada del agua es a travs de aberturas en el revestimiento (ladrillos u hormign, juntas abiertas, etc.) y as los tipos de pozos excavados pueden ser: pozos de bomba sumergida, de bomba superior al nivel de agua, con cmara estanca para el alojamiento de bombas y para construccin de drenes radiales.

  • Los pozos excavados, pese a su caresta pueden ser una solucin aceptable en los siguientes casos: En rocas dbilmente fisuradas, en las que al aumentar el dimetro se aumenta la probabilidad de cortar fisuras inclinadas y adems, al ser mayor la longitud de las fisuras interceptadas, el agua entra a menor velocidad y por lo tanto con menor perdida de carga. En acuferos poco permeables en los que el bombeo va a ser intermitente. En tal caso el pozo, adems de actuar como captacin, lo hace tambin corno depsito regulador. En acuferos de muy poco espesor, en los que para conseguir una velocidad de entrada adecuada no queda otro remedio que aumentar considerablemente el dimetro. Cuando en el interior del pozo debe instalarse maquinaria o han de realizarse trabajos que requieran intervencin humana, lo que exige un dimetro de unas ciertas dimensiones mnimas. En los casos en los que se han de perforar drenes horizontales en el interior del pozo (pozos radiales) y por tanto es necesario permitir el descenso de la maquinaria de perforacin. En los lugares y circunstancias en los que resulte ms econmico que un pozo perforado.

    Pozos abiertos o excavados

  • Constan de dos partes fundamentales: Un pozo vertical con pared de concreto reforzado y fondo de concreto en masa de dimetro comprendido entre 1,6 y 6,00 m. Un conjunto de drenes horizontales, situados en uno o ms niveles y conectados con el pozo vertical, en el que desaguan a travs de vlvulas de compuerta.

    En comparacin con los pozos verticales, los descensos dinmicos en los pozos radiales son notablemente inferiores. Esto hace que sean recomendables de modo especial cuando se quieren extraer grandes caudales y/o cuando el acufero saturado presenta un espesor pequeo. Sin embargo, el coste de un pozo radial es elevado, por lo que suele aceptarse que solamente son econmicamente viables a partir de apreciables caudales de bombeo. Pozos radiales o de drenes horizontales

  • Existen 2 mtodos para su CONSTRUCCIN: SISTEMA RANNEY: las perforaciones radiales se realizan con los mismos tubos filtrantes definitivos. Por tal razn dichos tubos han de ser de acero y con paredes gruesas. Las ranuras en ellos son de forma alargada en el sentido longitudinal de los mismos. SISTEMA FEHLMANN: utiliza tubos de perforacin de 267 mm. de dimetro, que se retiran despus de la colocacin de los filtros. Con ello se consigue que el material y la abertura de las ranuras de los tubos filtrantes puedan ser elegidos de acuerdo con las caractersticas qumicas del agua y con la granulometra y permeabilidad del acufero. Pozos radiales o de drenes horizontales

  • Pozos radiales o de drenes horizontales

  • Pozos perforados o sondeosSe caracterizan por la mecanizacin casi completa de su perforacin. Son de dimetros relativamente reducidos (40 - 80 cm., frecuentemente). El mtodo de perforacin ser funcin, en general de la profundidad a alcanzar, el dimetro necesario y la naturaleza del terreno. De este tipo de pozo tratar el resto de la presentacin ms adelante.

  • Parametros para construir pozos verticales Profundidad Mtodo de perforacin Entubado y cementacin Dimetro de entubado y perforacin Filtro (o rejilla) y relleno de grava (engravado) Limpieza y Desarrollo Corrosin e incrustacin Proteccin sanitaria Abandono de pozos

  • ProfundidadEst definida por las caractersticas de la formacin a explotar. En un acufero libre se debe considerar si hay inters de llegar a la capa impermeable (pozo completo) o atravesar el acufero parcialmente (pozo incompleto) En el caso de un acufero confinado se aconseja su penetracin completa

  • Mtodo de perforacinPerforacin a percusinPerforacin a rotacin con circulacin directaPerforacin a rotacin con circulacin inversa

  • Perforacin a percusinLa perforacin se realiza por el movimiento alternado (bajada y subida) de una masa pesada que en su cada va fracturando o disgregando la roca, desprendiendo de la misma trozos de variado tamao que despus son extrados con una cuchara de limpieza.TIPOS DE ROCAS: es el mejor mtodo para perforar rocas coherentes aunque sean fisuradas.Tipos de trpano

  • Perforacin a rotacin con circulacin directaLa perforacin se realiza por el giro o rotacin de una herramienta de corte que es impulsada por un varillaje. El detrito obtenido es extrado en superficie por medio de un fluido (lodo) que impulsado por una bomba circula en el interior del varillaje, para retornar al exterior, arrastrando el detrito entre la tubera y la pared del pozo. El lodo de perforacin es una suspensin de arcilla (montmorillonita) en agua, con los aditivos necesarios para cumplir las siguientes funciones:Tricono

  • Perforacin a rotacin con circulacin inversaEste sistema est mucho menos empleado que el de circulacin directa, pese a que para profundidades someras (menos de 100 m) posee ventajas apreciables. En este mtodo, el sentido del flujo de la inyeccin es contrario al de la circulacin directa.Funcionamiento: el cutting asciende por aspiracin y retorna al pozo por gravedad, a travs del espacio anular.Ventajas: El muestreo litolgico es ms representativo No requiere aditivos a la inyeccin Permite construir pozos de mayor dimetro

  • Entubado y cementacinA veces puede ser necesaria una entubacin provisional, durante la construccin del pozo, para sostener los horizontes ya perforados o en el caso que haya desprendimientos que obstruiran las herramientas de perforacin. En general se usan tuberas metlicas.El entubado se usa en la perforacin a percusin en terrenos incoherentes, pero en la perforacin a rotacin se usan lodos de perforacin para evitar los entubados provisionales. El entubado definitivo de un pozo tiene como fin: Sostener las paredes de la perforacin Constituir la conduccin hidrulica que permite explotar al acuferoLa entubacin de un pozo puede ser: Toda de un nico dimetro De dimetros distintos, escalonados o en orden que decrece con el aumento de la profundidad (entubaciones telescpicas)

  • Adems del dimetro del tubo hay que tener en cuenta el espesor de su pared (del pozo). Con respecto al espesor de la pared hay que tener en cuenta los esfuerzos que deben ser resistidos por la entubacin (peso propio, empujes laterales durante su instalacin).Finalmente, la correcta ejecucin de un entubado conlleva su correspondiente cementacin. Esta tiene por objeto unir la tubera de revestimiento con la pared del pozo para evitar que: Las aguas superficiales contaminen a las profundas Evitar conexiones entre los acuferos Aumentar la resistencia del entubado Entubado y cementacin

  • Acople de una caera con extremos roscadosCementacin mediante inmersin de la tuberaCementacin mediante tubera de inyeccin

  • Dimetro de entubado y perforacinDimetro de entubadoEn general, el entubado, se descompone en 2 tramos: Donde entra el agua desde la capa acufera Y el que enlaza el anterior con la superficie del terrenoEste ltimo tambin alberga a la bomba de extraccin, excepto en las aguas surgentes y entonces se distinguen otros dos tramos: Desde el exterior hasta la bomba Y desde la bomba hasta la entrada del agua al pozo El caudal de extraccin previsto en el pozo condiciona el dimetro de la tubera de revestimiento y de la bomba.Dimetro de la perforacinEl dimetro de la tubera ser el que condicione el dimetro de la perforacin del pozo.

  • Filtro y relleno de gravaLa parte esencial de un pozo es la zona de admisin de agua. Esta zona no se entuba pero suele colocarse un revestimiento en ella al que se llama REJILLA O FILTRO. El filtro es un cao o tubo con orificios, a travs de los cuales, ingresa el agua contenida en un acufero. En formaciones acuferas no consolidadas o poco consolidadas hace falta colocar una rejilla para retener los materiales sueltos, permitiendo que el agua entre al pozo sin prdida de carga e impedir el paso de material fino durante el bombeo. Una rejilla bien colocada es aquella que permita el pasaje de agua limpia de slidos al pozo.TIPOS DE FILTRO: Ranurados: uno de los ms usados es el de tipo persiana. Agujereadosa- Caera ranurada con soplete.b- Filtro tipo persianaab

  • Filtro y relleno de gravaEn algunos casos, es necesario colocar un RELLENO DE GRAVA entre el filtro y la pared del terreno perforado, para el correcto funcionamiento del pozo. Estos rellenos se usan en caso de: Acuferos de arenas finas y uniformes Formaciones muy estratificadas con alternancia de materiales finos, gruesos y medios Aguas muy incrustantes, etcCaractersticas de una grava adecuada: bien redondeada y uniforme, sin clastos calcreos, menos del 2% de mica, con clastos silceos y sin hierro ni arcilla.FiltroGravaGrava

  • Limpieza y DesarrolloLa limpieza y el desarrollo tienen por objeto corregir los daos y obstrucciones que se pudieron haber ocasionado en la formacin acufera durante la perforacin.LIMPIEZA: consiste en extraer los materiales ingresados a la perforacindurante su ejecucin, como los finos incorporados a la inyeccin al atravesarestratos limosos y/o arcillosos, o aquellos agregados artificialmente como labentonita. Los finos pueden eliminarse mediante la circulacin con agua limpia, luego del entubado y engravado, o tambin mediante bombeo, con equipos provisorios, que posteriormente sern reemplazados por la bomba definitiva. Los tamaos medianos (arena) suelen extraerse cuchareando.DESARROLLO: consiste en extraer los granos finos (limo y arcilla) y losmedianos (arena fina), emplazados en el prefiltro de grava y en la formacin productiva vecina al mismo. Para ello es necesario generar un flujo de direcciones contrarias; o sea hacia fuera del filtro para facilitar la movilizacin de las partculas y luego hacia adentro, para que sean arrastradas al interior del pozo y puedan ser extradas.

  • Limpieza y DesarrolloLa finalidad del desarrollo es incrementar la permeabilidad en la vecindad del filtro, para lograr que el pozo funcione con un elevado rendimiento. Los mtodosms empleados para el desarrollo son: Chorro de alta velocidad o jet Pistoneo Inyeccin de aire Bombeo

  • Limpieza y Desarrollo

  • IncrustacinIncrustacines la deposicin de materiales extraos, ms o menos adherentes, en diversas partes de las captaciones de agua, bien en el filtro, bien en el propio acufero.Las incrustaciones pueden ser duras o frgiles, actuando muchas veces a modo de cemento (p. ej., formacin de carbonatos). A veces se trata de lodos o rellenos pastosos o gelatinosos (p. ej., xidos de hierro o colonias de bacterias).La presencia de incrustaciones generalmente se asocia a un descenso de los caudales especficos (caudal por metro de descenso del nivel de agua). Lasincrustaciones pueden afectara:Lazona filtrantede los pozos. Como consecuencia producen una reduccin de la superficie efectiva de entrada de agua. - Elpropio acufero. Rellenan sus poros y disminuyen su permeabilidad. -Tuberas. Disminuyen la seccin. Si se producen sobre la propia pared del pozo, en principio no afectan a la explotacin del mismo (pueden molestar o impedir el montaje y desmontaje de la bomba), pero si lo hacen en la tubera de impulsin, aumentan las prdidas de carga del bombeo.http://www.miliarium.com/Proyectos/EstudiosHidrogeologicos/Anejos/Corrosion_Incrustaciones/Indice_Corrosion.htm

  • IncrustacinTipo de incrustaciones Precipitacin de carbonatos: generalmente, su origen se asocia a una prdida de anhdrido carbnico por el agua. Incrustacin por xidos e hidrxidos de hierro, magnesio y manganeso. Yeso: en el caso de aguas muy sulfatadas. En especial en tuberas de refrigeracin Slice: tampoco es muy fr...