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GRUPO 3
Katherine MendozaPriscila Obaco
Juan Pablo Paladines
Alexis López
Rubén NúñezLuis Paladines
Pedro José Ríos
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DEFINICIÓN
Captación subterránea
“Una captación de agua subterránea es toda
aquella obra destinada a obtener un ciertovolumen de agua de una formación acuíferaconcreta, para satisfacer una determinada
demanda”
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TIPOS DE CAPTACIONES
Captaciones horizontales
Captaciones verticales
Pozos abiertos o excavados
Pozos perforados o sondeos
Pozos radiales
Galerías filtrantes
Zanjas de drenaje
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Pozo vertical Pozo excavado o abierto
Sondeo o
perforación
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Galerías filtrantes
Las galerías filtrantes son túneles de sección reducida y ligera pendienteascendente que se internan en el interior de una montaña en busca depuntos inferiores al nivel freático que permitan un cierto caudal de aguade procedencia subterránea. La ejecución de estas galerías es muycostosa por lo que su empleo ha quedado reducido a casos muy
concretos. Las galerías filtrantes tienen su origen en los denominadoskanats que se desarrollaron hace 2700 años en América, Persia, Pakistán,Egipto. etc. Los kanats están constituidos por una galería conectada apozos de ventilación cada 50 - 100 m hasta encontrar un punto donde
aflora el agua que era conducirla por la propia galería hacia el exterior.Algunos kanats tienen casi 50 Km. de longitud y alcanzan una profundidadde hasta 120 m.
Captaciones horizontales
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Galerías filtrantes
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Galerías filtrantes
Algeria Libia
China Irán
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Zanjas de drenaje
En materiales no consolidados, cuando el nivel freático es poco
profundo, la captación del agua subterránea puede hacersemediante zanjas que son simplemente excavaciones lineales quellegan hasta el nivel de saturación. El agua se puede evacuar porgravedad si el terreno tiene suficiente pendiente o por bombeo dela propia zanja.
Zanja de drenaje
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Captaciones verticales
Bajo la denominación de pozos verticales pueden entenderseaquellos que se proyectan y construyen para obtener agua,por penetración vertical de la obra de captación en una capaacuífera, pudiendo disponer o no, de obras horizontales quefaciliten la entrada de agua en el pozo. La extracción del aguaen ellos se realiza, en general, por medio de bombas,
movidas por motores eléctricos.La profundidad que deba ser alcanzada por un pozo verticalvendrá definida fundamentalmente por las características dela formación a explotar; la profundidad a prever en un pozovertical esta condicionada por los datos obtenidos en:sondeos mecánicos, investigaciones geofísicas o en pozosanteriores. Un pozo vertical puede ser: perforado, excavado oradial.
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Pozos abiertos o excavados
Un pozo excavado se caracteriza, en general, por su gran diámetro (>1,50 metros) y por
el hecho de que en su construcción la mecanización es escasa o nula. La excavación depozos a mano fue el único sistema de construcción en tiempos pasados y sigue aúnutilizándose en aquellos lugares donde aún no ha llegado o no es posible lamecanización. Este tipo de pozo suele penetrar tan sólo ligeramente en la capaacuífera, debido a su carestía y gran diámetro.
MÉTODOS MÁS EMPLEADOS: “a pico y pala”, si bien pueden usarse explosivos,extracción con torno eléctrico u otro sistema mecanizado.
PROBLEMAS BÁSICOS: el achique del agua y la seguridad del personal debido alsifonamiento del fondo y desprendimientos.
CONSTRUCCIÓN: no suele usarse rejilla, sino que la entrada del agua es a través de
aberturas en el revestimiento (ladrillos u hormigón, juntas abiertas, etc.) y así los tiposde pozos excavados pueden ser: pozos de bomba sumergida, de bomba superior alnivel de agua, con cámara estanca para el alojamiento de bombas y para construcciónde drenes radiales.
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Los pozos excavados, pese a su carestía pueden ser una solución aceptable en lossiguientes casos:
En rocas débilmente fisuradas. En acuíferos poco permeablesEn acuíferos de muy poco espesorCuando en el interior del pozo debe instalarse maquinaria o han de realizarsetrabajos que requieran intervención humana. En los casos en los que se han de perforar drenes horizontales en el interior delpozo (pozos radiales).En los lugares y circunstancias en los que resulte más económico que un pozoperforado.
Pozos abiertos o excavados
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Constan de dos partes fundamentales: Un pozo vertical con pared de concreto reforzado y fondo de concreto en masa dediámetro comprendido entre 1,6 y 6,00 m.
Un conjunto de drenes horizontales, situados en uno o más niveles y conectadoscon el pozo vertical, en el que desaguan a través de válvulas de compuerta.
En comparación con los pozos verticales, los descensos dinámicos en los pozosradiales son notablemente inferiores. Esto hace que sean recomendables de modoespecial cuando se quieren extraer grandes caudales y/o cuando el acuífero saturado
presenta un espesor pequeño. Sin embargo, el coste de un pozo radial es elevado,por lo que suele aceptarse que solamente son económicamente viables a partir deapreciables caudales de bombeo.
Pozos radiales o de
drenes horizontales
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Pozos radiales o de
drenes horizontales
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Pozos perforados o sondeos
Se caracterizan por la mecanización casi completa desu perforación. Son de diámetros relativamentereducidos (40 - 80 cm., frecuentemente). El método deperforación será función, en general de la profundidada alcanzar, el diámetro necesario y la naturaleza del
terreno. De este tipo de pozo tratará el resto de lapresentación más adelante.
Á
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PARÁMETROS PARACONSTRUIR POZOS
VERTICALES Profundidad
Método de perforación
Entubado y cementación
Diámetro de entubado y perforación
Filtro (o rejilla) y relleno de grava (engravado)
Limpieza y Desarrollo
Corrosión e incrustación Protección sanitaria
Abandono de pozos
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Profundidad
Está definida por las características de laformación a explotar.
• En un acuífero libre se debe considerar si hayinterés de llegar a la capa impermeable (pozocompleto) o atravesar el acuífero parcialmente(pozo incompleto)
• En el caso de un acuífero confinado seaconseja su penetración completa
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Método de perforación
Perforación a percusión
Perforación a rotación con circulación directa
Perforación a rotación con circulación inversa
Tricono
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Entubado y cementación
El entubado se usa en la perforación a percusión en terrenos incoherentes, pero en laperforación a rotación se usan lodos de perforación para evitar los entubadosprovisionales.
El entubado definitivo de un pozo tiene como fin:
• Sostener las paredes de la perforación
• Constituir la conducción hidráulica que permite explotar al acuífero
La entubación de un pozo puede ser:
• Toda de un único diámetro
• De diámetros distintos, escalonados o en orden que decrece con el aumento de laprofundidad (entubaciones telescópicas)
Un entubado conlleva su correspondiente cementación. Esta tiene por objeto unir latubería de revestimiento con la pared del pozo para evitar que:
• Las aguas superficiales contaminen a las profundas
• Evitar conexiones entre los acuíferos
• Aumentar la resistencia del entubado
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Acople de una cañería con
extremos roscados
Cementación mediante
inmersión de la tubería
Cementación mediante
tubería de inyección
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Diámetro de entubado y perforación
Diámetro de entubado
En general, el entubado, se descompone en 2 tramos:• Donde entra el agua desde la capa acuífera
• Y el que enlaza el anterior con la superficie del terreno
Este último también alberga a la bomba de extracción, excepto en las aguas surgentes yentonces 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 extracción previsto en el pozo condiciona el diámetro de la tubería derevestimiento y de la bomba.
Diámetro de la perforación
El diámetro de la tubería será el que condicione el diámetro de la perforación del pozo.
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Filtro y relleno de grava
La parte esencial de un pozo es la zona de admisión de
agua. Esta zona no se entuba pero suele colocarse un
revestimiento en ella al que se llama REJILLA O FILTRO. Elfiltro es un caño o tubo con orificios, a través de los
cuales, ingresa el agua contenida en un acuífero. En
formaciones acuíferas no consolidadas o poco
consolidadas hace falta colocar una rejilla para retener los
materiales sueltos, permitiendo que el agua entre al pozo
sin pérdida de carga e impedir el paso de material finodurante el bombeo. Una rejilla bien colocada es aquella
que permita el pasaje de agua limpia de sólidos al pozo.
TIPOS DE FILTRO:
• Ranurados: uno de los más usados es el de tipo persiana.
• Agujereados
a- Cañería
ranurada con soplete.
b- Filtro tipo
persiana
a
b
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Filtro y relleno de grava
En algunos casos, es necesario colocar un
RELLENO DE GRAVA entre el filtro y la pared
del terreno perforado, para el correctofuncionamiento del pozo. Estos rellenos se
usan en caso de:
• Acuíferos de arenas finas y uniformes
• Formaciones muy estratificadas con
alternancia de materiales finos, gruesos ymedios
• Aguas muy incrustantes, etc
Características de una grava adecuada: bienredondeada y uniforme, sin clastos
calcáreos, menos del 2% de mica, con clastossilíceos y sin hierro ni arcilla. Filtro
GravaGrava
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Limpieza y Desarrollo
La limpieza y el desarrollo tienen por objeto corregir los daños y obstrucciones que se pudieron
haber ocasionado en la formación acuífera durante la perforación.LIMPIEZA: consiste en extraer los materiales ingresados a la perforacióndurante su ejecución, como los finos incorporados a la inyección al atravesarestratos limosos y/o arcillosos, o aquellos agregados artificialmente como labentonita. Los finos pueden eliminarse mediante la circulación con agua limpia, luego delentubado y engravado, o también mediante bombeo, con equipos provisorios, que posteriormente
serán reemplazados por la bomba definitiva. Los tamaños medianos (arena) suelen extraersecuchareando.DESARROLLO: consiste en extraer los granos finos (limo y arcilla) y losmedianos (arena fina), emplazados en el prefiltro de grava y en la formación productiva vecina almismo. Para ello es necesario generar un flujo de direcciones contrarias; o sea hacia fuera del filtropara facilitar la movilización de las partículas y luego hacia adentro, para que sean arrastradas alinterior del pozo y puedan ser extraídas.
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Limpieza y Desarrollo
Los métodos más empleados para el desarrolloson:
• Chorro de alta velocidad o jet
• Pistoneo
• Inyección de aire
• Bombeo
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Incrustación
Incrustación es la deposición de materiales extraños, más o menos adherentes, endiversas partes de las captaciones de agua, bien en el filtro, bien en el propio acuífero.
La presencia de incrustaciones generalmente se asocia a un descenso de los caudalesespecíficos (caudal por metro de descenso del nivel de agua). Las incrustaciones pueden
afectar a:-La zona filtrante de los pozos. Como consecuencia producen una reducción de lasuperficie efectiva de entrada de agua.- El propio acuífero. Rellenan sus poros y disminuyen su permeabilidad.
- Tuberías. Disminuyen la sección. Si se producen sobre la propia pared del pozo, enprincipio no afectan a la explotación del mismo (pueden molestar o impedir el montaje ydesmontaje de la bomba), pero si lo hacen en la tubería de impulsión, aumentan laspérdidas de carga del bombeo.
-http://www.miliarium.com/Proyectos/EstudiosHidrogeologicos/Anejos/Corrosion_Incrustaciones/Indice_Corrosion.htm
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Incrustación
Tipo de incrustaciones
• Precipitación de carbonatos: generalmente, su origen se asocia a una pérdida deanhídrido carbónico por el agua.
• Incrustación por óxidos e hidróxidos de hierro, magnesio y manganeso.
• Yeso: en el caso de aguas muy sulfatadas. En especial en tuberías de refrigeración
• Sílice: tampoco es muy frecuente. Aparece incrustada en otras incrustaciones y no esde precipitación química
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DesincrustaciónSe debe proceder a desincrustar un pozo cuando se note una disminución clara en loscaudales específicos. No conviene dejar que la incrustación progrese mucho, ya que
pueden aumentar considerablemente los problemas a la hora de proceder a sueliminación, e incluso llegar a hacerla inefectiva.
• ACIDIFICACIÓN: el tratamiento con ácido se utiliza para incrustaciones carbonatadas.Entre los diversos ácidos, el más usado es el ácido clorhídrico
• CLORACIÓN: Consiste en añadir cloro activo al agua de los pozos, bien en forma de gasdisuelto previamente disuelto en el agua o directamente. Mientras que los ácidosmatan las bacterias, pero no eliminan correctamente el limo orgánico asociado,mientras que el cloro activo oxida esos limos destruyéndolos. Lo más frecuentes esutilizar hipoclorito sódico en estado puro o disuelto en agua, aunque también seemplea dióxido de cloro.
• POLIFOSFATOS: Los polifosfatos son agentes tensoactivos similares a los detergentes,pero no espumantes. Su acción es la de dispersar las aglomeraciones de partículas, simedia simultáneamente una fuerte agitación.
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Corrosión
Es un conjunto de fenómenos que conducen a una destrucción de la superficie del material
corroído por su disgregación o puesta en solución. La corrosión en los pozos puedeacarrear su destrucción prematura o, al menos, al paro más o menos prolongado, parareponer las partes corroídas.
Causas de corrosión:En los pozos la mayoría de los procesos de corrosión se deben afenómenos electrolíticos, siendo esencial el modo de contacto del agua con los metales.No obstante, aparte de la corrosión electroquímica, pueden darse fenómenos de corrosión
bacteriana, corrosión química general y corrosión selectiva.
Las acciones a tomar son de dos tipos:• control de los agentes corrosivos• selección de materiales o recubrimientos
resistentes a la corrosión
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Protección sanitaria
En su estado natural, el agua subterránea es normalmente de buena calidad biológica.
Cuando el agua obtenida de un pozo está contaminada biológicamente seguro ha sido porcausas de negligencias humanas. Por eso es preciso seleccionar con cuidado el lugar deemplazamiento del pozo poniendo atención a la posible existencia de fosas sépticas,corrales, desagües, etc. También durante la construcción del pozo es aconsejable tomarmedidas de protección.Al finalizar la construcción se procede a desinfección con una solución concentrada de cloro,
disolviendo en el agua hipoclorito cálcico o sódico o Cl gaseoso.Luego de eliminado el cloro mediante bombeo (se bombea hasta que el agua no tenga olora cloro), se toma una muestra en un frasco de vidrio esterilizado de 200 cm3, con boca ytapa esmeriladas, que se llena para que no contenga aire, se lo rotula, se lo coloca en unaconservadora con hielo y, antes delas 24 horas, se lo lleva al laboratorio para su análisis bacteriológico.
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Abandono de pozos
La reglamentación define que un pozo abandonado es aquel cuyo uso ha sidopermanentemente descontinuado o que está en un estado irreparable tal que no puede serutilizado para los propósitos a que fue destinado ni para propósitos de observación. Previo aque un pozo de inyección subterránea sea abandonado, es necesario tomar una serie demedidas. Una de esas medidas es la obturación del Pozo. La obturación del pozo es la accióno proceso de detener el flujo de agua, petróleo o gas hacia dentro o hacia fuera de unaformación, a través de un orificio perforado o una instalación de inyección subterránea que
penetre esa formación.La obturación y abandono de pozos de inyección de una manera adecuada es esencial paraproteger las fuentes subterráneas de agua potable. Un pozo mal obturado puede permitir elflujo de contaminantes hacia esas fuentes de agua potable, con las consecuencias adversascorrespondientes. Es por esta razón que el inspector de pozos de inyección debe estarfamiliarizado con los reglamentos que rigen la obturación y abandono de pozos así como con
las tecnologías envueltas en ese proceso de obturación.El proceso de abandono de un pozo tiene dos fases: (1) preparación del pozo; (2)obturación del pozo.
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Desarrollo hidrogeología
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DESARROLLO HIDROGEOLOGÍA
Información básica:
Datos hidrometeorológicos
Fotogrametría, topografía y cartografíabásica
Mapas geológicos
Datos sobre puntos de aguaDatos sobre posibles fuentes decontaminación de los acuíferos.
Norma-Ecuador_1_EXIOS
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Criterios de diseño paracaptaciones de aguas
subterráneas Criterios generales:
• Con el objeto de mantener el nivel del empaque de grava o del rellenoestabilizante, se dejará una tubería de 50 mm de diámetro, colocada por afuera
del revestimiento del pozo, que vaya desde el borde superior o brocal, hasta elnivel donde se encuentran dichos materiales.
• Los equipos de bombeo que se instalen en el pozo, deben asegurar unasumergencia mínima de 1 m con respecto al nivel de bombeo. El dispositivo desucción de la bomba no deberá ubicarse frente a las secciones de rejilla.
• El diseño debe prever la instalación de sistemas de medición de niveles de aguaen el interior del pozo, manómetros en la línea de descarga y un dispositivo demedición de caudales.
Norma-Ecuador_1_EXIOS
r er os e se o para
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• La tubería de revestimiento debe sobresalir, por lo menos, 0,5 m por encima del piso de la caseta de bombeo, el cual debe ubicarse en un nivelsuperior al del terreno natural y al de la máxima inundación registrada.
• Cualquier respiradero o salida para mangueras o cables, debe prolongarse0,6 m sobre el piso de la caseta. El cruce de estos elementos por el brocaldel pozo debe ser hermético.
• Los extremos abiertos de las tuberías deben ser protegidos, para evitar laentrada de cuerpos extraños, polvo o animales.
•
Cuando se instale el equipo de bombeo, directamente sobre la tubería derevestimiento, debe asegurarse un ajuste hermético entre dichoselementos. Igual situación se debe prever cuando la bomba no estádirectamente sobre la boca del pozo, utilizando sellos herméticos deexpansión.
r er os e se o paracaptaciones de aguas
subterráneas
Norma-Ecuador_1_EXIOS