EXTRACCIÓN Y MANEJO DEL AGUA SUBTERRÁNEA

1. CONCEPTOS DE POZOS PROFUNDOS Y
ALJIBES
COMPENDIO EXTRACCIÓN Y MANEJO DEL AGUA
SUBTERRÁNEA
Ventajas del Agua Subterránea Comparada con
el Agua Superficial:
1. Es de mejor calidad bacteriológica.
2. Su explotación es más económica.
3. Está mejor protegida contra la contaminación.
4. No se afecta en los periodos largos de sequía.
5. Calidad bacteriológica estable que facilita los procesos de tratamiento.
6. Valoriza el terreno y hace productivas zonas secas.
7. Permite construir sistemas modulares para ampliarlos de acuerdo con los
requerimientos.
Mitos y Realidades sobre el Agua Subterránea.
¿Explotar el agua subterránea afecta el ambiente?
Si se explota de forma adecuada y sostenible, no tiene consecuencias negativas para el
ambiente. De lo contrario se puede causar un desequilibrio en los sistemas acuíferos.
Aunque sí existen ríos subterráneos, no es lo mismo que el agua subterránea. Esta se
encuentra bajo la superficie terrestre ocupando los espacios vacíos entre las partículas
de arena o grava. También aparece en las fisuras de las rocas más sólidas.
¿Un aljibe es lo mismo que un pozo profundo?
Los dos son depósito de agua. La diferencia es que los aljibes se encuentran por
encima del nivel freático de la tierra, su oferta de agua puede verse afectada por el
clima y su vida útil depende de las condiciones atmosféricas.

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Soluciones en agua subterránea
Primaria
Como fuente exclusiva para satisfacer las necesidades de agua de la población.
Secundaria
Complementa el sistema principal de acueducto para responder a la demanda o atender
poblaciones remotas.
Plan de Contingencia
Funciona como alternativa que responde en casos de emergencia por colapso del
sistema principal, por desastres naturales, épocas de sequía, derrames químicos, etc.
Agrícola
Responde como solución principal o secundaria a las necesidades del sector
agroindustrial.
Estadísticas mundiales
El 96% del agua disponible en el planeta
para consumo es de origen subterráneo.
En muchos lugares del mundo solamente con Aguas
Subterráneas es posible saciar la sed y regar los cultivos

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Las Aguas Subterráneas
Las aguas subterráneas provienen de la infiltración en el terreno de
las aguas lluvias o de lagos y ríos, que después de pasar la franja
capilar del suelo, circulan y se almacenan en formaciones geológicas
porosas o fracturadas, denominadas Acuíferos.
Los acuíferos desempeñan un papel fundamental tanto como
conductores de las aguas desde sus zona de recarga hasta lagos,
ríos, manantiales, pantanos, captaciones construidas por el hombre y
como almacenadores de estos recursos que posteriormente pueden
ser aprovechados para satisfacer las necesidades de abastecimiento
de sus usuarios.
Existen básicamente dos diferentes tipos de acuíferos los libres y los
confinados y eventualmente se encuentra un tercer tipo
denominados Semiconfinados.
Acuíferos Libres, son generalmente someros, donde el agua se
encuentra rellenando poros y fisuras por acción de la gravedad. La
superficie hasta donde llega el agua es denominada superficie freática
y en los pozos es conocida como nivel freático.
Acuíferos Semiconfinados se denominan semiconfinados cuando
las capas que lo limitan son de muy poco espesor o semipermeables.
Acuíferos Confinados, en estos acuíferos el agua se encuentra a
presión entre capas impermeables, de modo que si se extrae agua no
queda ningún poro vacío, sólo se disminuye la presión del agua que
colabora con la sustentación de todos los materiales, pudiendo en
casos extremos, llegar a producirse asentamientos del terreno. La
superficie virtual que se formaría si se perforaran infinitos pozos en el
acuífero confinado se denomina superficie piezométrica y dentro de
un pozo es conocida como nivel piezométrico.

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La Perforación De Pozos De Agua
Tipos de pozos de aguas subterráneas
Por el modo de perforación:

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Perforación por el método de percusión
El método de perforación por percusión puede compararse al efecto
que se produce cuando se golpea con un martillo un cincel colocado
sobre una superficie sólida. Un equipo de cable conduce una barra
pesada en forma de cincel que penetra a golpes en las formaciones.
Perforación por el método rotatorio
Este método es el más utilizado actualmente. La perforación se realiza
con brocas (mechas o barrenos, según la región) de diferentes tipos
de aceros, que se utilizan según el tipo de formación que va a ser
perforada, La broca va enroscada en el extremo inferior de una
columna de tubos de acero (o sarta de perforación) cuya longitud
aumenta a medida que se profundiza el pozo. Para subir y bajar la
columna de tubos se requiere de un punto de apoyo y para esto nos
sirve la torre de perforación del Taladro. La rotación se realiza en la
mesa rotaria, situada en la parte superior de la tubería, girando la
columna de tubos y la broca. Para retirar del pozo los fragmentos de
rocas cortados por la broca, se utiliza un sistema de circulación
cerrado de lodo (o barro) de perforación.
Lodo de Perforación
Es el conjunto de componentes líquidos que se introducen por la parte
central de la tubería de perforación, hasta ponerse en contacto con la
roca a perforar. Luego retorna por el espacio exterior entre la tubería y
las paredes del pozo.
Funciones del Lodo:
.- Acarrea todos los residuos (ripios) originados por el avance de la
broca.
.- Enfría y lubrica la broca y la sarta de perforación.
.- Estabiliza las paredes del pozo (forma revoque = la torta de lodo).
.- Controla las presiones de entrada de fluidos de las formaciones
hacia el pozo.
La Perforación de Pozos de Agua se realiza basada en dos
movimientos principales, percusión manual y rotación mecánica de la
broca y tubos de perforación, para facilitar las labores de perforación
es inyectado el lodo mediante la bomba de lodos, a continuación se
describen algunos aspectos generales sobre la perforación.

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La percusión es el movimiento repetido de la elevación y caída de las
barras de perforación, la elevación se realiza por medio de la torre de
perforación, a la cual está empotrado el motor que permite la rotación
de la tubería y la inyección de los lodos.
La rotación es el procedimiento por el cual la broca gira arrancando el
material rocoso por abrasión del mismo, el motor genera energía
mecánica que se ve reflejada en las rotaciones de la sarta de
perforación, al mismo tiempo la inyección de lodos va retirando los
detritos generados por todo el proceso de perforación, a continuación
los residuos generados por este proceso y extraídos por el lodo se
decantan en las fosas de lodos.
Etapa de Post- Perforación
Esta etapa consiste en la limpieza del pozo para extraer todo el lodo y
materiales en suspensión sobrantes de la circulación del lodo y
prepararlo para el entubado o encamisado, posteriormente se realiza
la construcción final del pozo y se procede a instalar la bomba de
extracción de agua. La limpieza del pozo se realiza instalando la
bomba de lodo a una fuente con abundante agua que se bombea a
través de la sarta de perforación hacia el fondo del pozo con el fin de
retirar remanentes de lodo y detritos, esto se hace hasta que el agua
salga lo más clara posible. Terminado este proceso, se procede a
retirar la sarta de perforación, el entubado se hace con el fin de evitar
que se derrumben las paredes del pozo y al mismo tiempo sirve como
filtro, esta tubería se ranura en secciones de 1 m con ranuras cada 5
cm y espaciado entre sección de 50 cm, se hace este procedimiento
para los últimos 12 metros de tubería en el fondo del pozo.
Finalizado el entubado del pozo, el espacio entre las paredes de la
perforación (diámetro externo), y el encamisado, se rellena con
gravilla seleccionada que actúa como filtro debido a su alta porosidad
y a la vez como sellante para las paredes del pozo y evitar derrumbes,
por último se instala la bomba de extracción de agua:

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La bomba que se instala en el pozo una vez finalizada su
construcción, es una bomba totalmente sumergible tipo lapicero, que
se encuentra comercialmente en potencias de 1,5 -2 y 3 HP en
adelante. Esta bomba trabaja con corriente eléctrica y su instalación
se realiza de la siguiente manera: se procede a hacer la conexión
eléctrica la cual debe quedar totalmente sellada para evitar la entrada
de agua, y se instala a su salida a un tubo de 2” de diámetro y se va
bajando por etapas de 6 m que es la longitud de cada tubo de PVC.
Una vez terminada la construcción final del pozo, se procede a
recoger toda la información necesaria que permita la caracterización
energética del pozo, exige una acción en detalle cada paso a seguir a
la hora de realizar los cálculos de energía requerida por la bomba
para obtener los mejores resultados en el bombeo desde el pozo,
buen caudal y calidad del agua.
DIFERENCIAS ENTRE UN ALJIBE Y UN POZO PROFUNDO
ALJIBES
Son pozos poco profundos generalmente excavados a mano y algunas veces
revestidos en piedra, ladrillo o cemento. El aljibe (del árabe hispano algúbb, y éste del
árabe clásico gubb), Es un pozo de algunos metros de profundidad en el cual se
decanta el agua del terreno en el que se encuentra construido y el de lluvia que cae
pudiendo extraerse de él mediante una cuerda con roldana y balde, básicamente es un
depósito destinado a guardar agua potable, procedente de la lluvia recogida de los
tejados de las casas o de las acogidas, habitualmente, que se conduce mediante
canalizaciones. Normalmente es subterráneo, total o parcialmente.

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PROFUNDOS DE AGUA (PPA)
Los pozos profundos de agua (PPA) son una obra de ingeniería hidráulica diseñada
para cubrir las necesidades de agua de una comunidad o varias, así como las
necesidades de la industria, sin la necesidad de acarrear el agua grandes distancias, a
nivel superficial y todo lo que ello implica, por lo cual los PPA son, sin llegar a la
sobreexplotación de los acuíferos, una solución para las necesidades más inmediatas
de dotación y abasto de agua potable, la cual; la mayor parte de las veces, viene con
una calidad aceptable para el consumo poblacional e industrial.
Variables que intervienen en el diseño final del pozo:
Profundidad. La profundidad en cada pozo varía según las características
hidrogeológicas del terreno en el cual se va a realizar la perforación, el nivel freático
determina la necesidad de realizar perforación a baja o alta profundidad conforme se
encuentre.
Esta es quizá, la variable más importante a tener en cuenta dentro del cálculo del
consumo energético del pozo para realizar la respectiva selección de la bomba que
permita mejores resultados, ya que, una columna de agua más alta sobre la bomba
generará más presión hidrostática sobre ella, y se necesitará más energía para llevar el
agua desde el punto donde se extrae hasta el tanque de almacenamiento donde se
deposita finalmente el líquido, debido a la fuerza que ejerce la columna en el área de
flujo.
Longitud de la tubería instalada. Otro elemento a tener en cuenta en el
análisis energético de los pozos perforados y en su diseño final es la longitud de la
tubería instalada.
Esta es importante, ya que dependiendo de la instalación a realizar, pueden aumentar o
disminuir las pérdidas asociadas a la tubería y a los accesorios.
Caudal y velocidad. El cálculo del caudal de agua que recorre un conjunto de
tuberías, que forman una red o un circuito, es importante para determinar las
necesidades de energía que harán que el agua circule por ellas en las condiciones
determinadas por el proyecto que se trate.
Para que las tuberías sean capaces de llevar un cierto caudal, a una velocidad limitada
lo que exige aplicar una cierta energía en el sistema, energía que depende de las
condiciones de circulación y de la red. Para que el agua circule entre dos puntos, desde
un punto inicial a un punto final, debe existir entre estos dos puntos una diferencia de
energía. Implica condiciones de distribución y almacenamiento rápido, lento o
mesurado.

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Potencia de la Bomba. Se podría decir que es el dato más valioso que
se debe obtener del análisis energético que se le realiza a cada pozo, pues de
este depende que haya o no buen flujo de agua,
CONSTRUCCIÓN POZO PROFUNDO DE AGUA:
Para poder iniciar una obra de perforación se deben tomar en cuenta los siguientes
puntos:
Estudio De Geofísica.
Consiste en evaluar las características geohidrológicas del subsuelo, la finalidad
específica del estudio consiste en determinar las posibilidades de explotación de agua
del subsuelo, por medio de la perforación de un pozo profundo.
Con base en lo anterior, localizar el mejor sitio para llevar a cabo la perforación de dicho
pozo, proponiendo la profundidad del mismo y los diámetros a los que deberá
programarse la obra.
Determinar la situación que actualmente presenta el Acuífero en cuestión, dentro del
territorio que ocupan los predios ejidales, partiendo de la información del subsuelo y de
los pozos cercanos que actualmente se encuentran en explotación.
Establecer las características geológico-estructurales y estratigráficas que gobiernan el
comportamiento del agua subterránea dentro de la zona de estudio.
Plantear las bases para la obtención de un modelo conceptual de funcionamiento del
acuífero, ubicando la ocurrencia y el movimiento del agua subterránea, de tal manera
que se fundamente la perforación de un nuevo pozo para uso agrícola.
Es importante considerar la dotación y el gasto mínimo requerido por el proyecto, pues
el estudio puede darnos avances acerca de la capacidad de satisfacción de las
necesidades del diseño.
CONSTRUCCIÓN (PERFORACIÓN)
PRELIMINARES.
· Desmontaje y preparación del terreno para la colocación de la máquina perforadora en
el punto previamente seleccionado.
En el caso de que se utilizara una máquina perforadora tipo rotaria, se debe excavar
una fosa de lodos en la cual se da viscosidad al lodo bentonítico el cual es inyectado en
la perforación. Se hacen los preparativos para preparar la obra, considerando la
duración de la construcción la cual puede variar, dependiendo de los tipos de materiales
que se vayan perforando.

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PERFORACIÓN EXPLORATORIA:
En esta etapa se perfora con una broca de dimensiones especificas (10” – 14”) para
determinar por medio del muestreo las condiciones geológicas reales del punto
seleccionado, al concluir la perforación exploratoria, se deberá correr un registro
eléctrico para confirmar las capacidades hidrológicas del punto seleccionado, si estos
resultados son los esperados para cumplir con el gasto de diseño se continua con el
proceso de terminación.
AMPLIACIÓN DE LA PERFORACIÓN:
La ampliación de la perforación incluye dimensiones que van de 15” a 32”, estos
pueden variar dependiendo de las dimensiones finales que se vayan a requerir en el
proyecto. Se lleva a cabo para dar el diámetro final de diseño de acuerdo a la capacidad
o volumen a extraerse.
TUBERIAS ADEME:
Tubo que recubre y protege la integridad de la obra (PPA) usualmente se utiliza acero al
carbón bajo norma “ASTM A53 grado B” aunque también puede ser usada tubería de
PVC, dependiendo de las características químicas del agua.
La tubería de ademe se divide en: tubería lisa y tubería ranurada, como su nombre las
describe, la tubería lisa es recta y se utiliza en las zonas en que no va a haber ningún
tipo de absorción o flujo de agua, por el contrario la tubería ranurada es la que permite
el paso del agua hacia la construcción del pozo profundo de agua, el tamaño del cedazo
dentro de la tubería ranurada es determinado por la granulometría del suelo perforado
(cuyos registros se llevan por el proceso de muestreo). Generalmente se utilizan
diámetros de ademe de entre 8 a 14” de diámetro.
ENTUBACION:
Proceso de inserción de la tubería de ademe dentro del pozo, es la espina dorsal del
proyecto siendo lo que va a evitar que haya algún tipo de colapso y permitiendo la
formación de un filtro de grava. Dentro de dicho proceso la unión de los tubos (que
generalmente vienen en longitudes de seis metros) tiende a ser la parte más sensible
dentro de dicho proceso, por lo cual debe efectuarse con un doble cordón de soldadura,
para garantizar su durabilidad durante la vida útil de la obra.
FILTRO DE GRAVA:
La sección anular entre la perforación y las tuberías se rellena con grava para la
formación de un filtro que permita mejorar la calidad de agua que es explotada del
acuífero, impidiendo el paso de partículas hacia el interior del pozo. La grava utilizada
puede ser natural de río o sílica y es seleccionada en diferentes medidas dependiendo
de la granulometría mostrada en los muestreos obtenidos durante la perforación.

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FINALIZACIÓN DEL POZO
DESARROLLO DEL POZO:
Es una actividad primordial en la construcción del pozo, que generalmente se repite
varias veces a lo largo de su vida útil, como parte de los trabajos de mantenimiento y
rehabilitación que todo pozo requiere, pues una vez que está fuera de operación y
habiendo movido hasta él un equipo de rehabilitación, es absurdo no desarrollar el
pozo, dada la mejora que experimenta en la mayoría de los casos. Se llama desarrollo a
la serie de acciones de carácter físico o químico, tendientes a lograr una mejor
eficiencia.
OBJETIVOS DEL DESARROLLO:
Por varias razones, el desarrollo es un procedimiento fundamental para la terminación
de un pozo nuevo y mejora sustancialmente el funcionamiento, de uno usado, sobre
todo si la construcción del mismo no fue técnicamente aceptable.
Generalmente, mediante el desarrollo se logran uno o varios de los siguientes objetivos:
• Mejorar la capacidad específica del pozo al limpiar las ranuras del cedazo y el filtro,
además de mejorar la permeabilidad del acuífero en el entorno de la zona filtrante.
• Estabilizar la formación arenosa alrededor del pozo, retardando su entrada a él, aun
cuando el diseño del filtro no fuera el adecuado.
• Se ha observado que pozos bien desarrollados, en zonas con aguas incrustantes o
corrosivas, tienen una vida útil más prolongada que aquellos que no fueron
desarrollados.
• En pozos perforados con máquina rotaria directa y Iodos bentoníticos, el desarrollo es
la única posibilidad de eliminar el enjarre de lodo, que disminuye la permeabilidad en el
entorno del pozo.
AFORO:
La prueba de aforo tiene por objeto establecer cual es el caudal óptimo al que se debe
explotar de un pozo. Es la operación que culmina la construcción del mismo, pero es
también una operación de rutina en la rehabilitación de pozos, ya que, por lo general,
los pozos rehabilitados cambian sus condiciones de operación y por consecuencia es
necesario conocerlo.
En un aforo se pueden diferenciar dos tipos de actividades a saber:
1) Las de instalación, operación y desmantelamiento de la bomba,
2) Los análisis e interpretación de los resultados de la prueba.

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EQUIPO DE BOMBEO
En los aforos se emplean tradicionalmente bombas tipo turbina y más recientemente
bombas tipo sumergibles, siempre y cuando sean capaces de alcanzar diversidad en
sus velocidades, por lo general entre 900 R.P.M y 2000 R.P.M. para las turbina; 2800
R.P.M. y 3500 R.P.M. para las sumergibles La columna debe tener la longitud necesaria
para que la bomba no succione aire al abatirse el nivel dinámico. Además de la bomba,
se debe contar con un tacómetro de contacto, una sonda, preferentemente eléctrica,
con cable suficiente, y un dispositivo de medición de caudal, que consiste, por lo
general, en un tubo con orificio calibrado y piezómetro.
Para realizar el aforo, se debe seleccionar una bomba capaz de entregar un caudal del
orden del 30 % superior al esperado para operar el pozo.
El resultado nos sirve para hacer una elección de equipo de bombeo considerando la
mejor eficacia y eficiencia.
RECOMENDACIONES
Es importante considerar los siguientes conceptos y tenerlos en cuenta para monitorear
las condiciones y evolución de la construcción.
PROFUNDIDAD TOTAL: Conforme pasa el tiempo las partículas en el agua se
precipitan al fondo del pozo por lo que se genera un azolve, el cual va quitando
profundidad a la construcción, por lo cual es importante saber el dato original y dar
seguimiento del mismo.
NIVEL ESTATICO: Nivel donde se encuentra el agua, coincide regularmente con el
nivel de aguas freáticas.
NIVEL DINAMICO: Cuando el equipo de bombeo es puesto en operación se hace una
nueva medición de nivel el cual nos permite determinar el nivel de abatimiento en el
pozo y si la bomba fue instalada a una correcta profundidad.

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