1. Diseño y Perforación de Pozos
Criterios de diseño
Métodos de
perforación
H. Jégat, CIDIAT
2. Diseño de pozos
Elementos de diseño:
Perforación (profundidad)
Tubería ciega (longitud, espesor, diámetro y
material)
Rejilla (ubicación, diámetro y aberturas)
Grava (volumen y granulometría)
Criterios
Obtener la mayor cantidad de agua posible de la
mejor calidad posible
Maximizar la eficiencia del pozo (> 85%)
Asegurar la vida útil del pozo (25-30 años)
3. Perforación
Profundidad:
Depende de la litología del subsuelo
Puede ser modificada durante la
perforación
Diámetro:
Depende del caudal que se piensa extraer
y del tipo de bomba que se va a usar
Mínimo fperf + 6”
4. Tubería de Revestimiento
LONGITUD
Profundidad de perforación - filtros
DIAMETRO
Diámetro de la bomba + 4 a 6 pulgadas
El Q esperado nos da el diámetro de la bomba
MATERIAL
Acero o PVC (calidad del agua, precio)
ESPESOR
Función de la profundidad
5. Rejilla (filtro)
Ubicación y Longitud
Frente a las capas permeables saturadas permanentemente
Depende del tipo de acuífero
Libre : 1/3 inferior
Confinado: 50 a 70 % del espesor
Diámetro
igual o inferior a la tubería
Aberturas
D10 de la grava
Material
Idéntico al de la tubería
6. Filtro (o empaque) de grava
3 funciones:
Relleno el espacio libre (evitar derrumbes)
Reducir la velocidad de aproximación (Darcy)
Impedir el paso del material fino
Indispensable si material fino y uniforme
(D10 <= 0.25 mm y CU <= 2.5)
Grava redonda y limpia
Necesidad de tuberías de recarga
Cuidado en la colocación
7. Normas INOS para grava de
pozos
- Silíceo, redondo y libre de fracturas
- Los granos planos y alargados no deben sobrepasar
el 2% del peso total
- La solubilidad en frió en una solución de ácido clor-
hídrico al 40 % durante 24 h, no debe superar el 5%
- Los tamaños básicos serán:
- No 1: entre 1/32” y 1/16” (0,8 – 1,6 mm)
- No 2: entre 1/16” y 1/8” (1,6 – 3,2 mm)
- No 3: entre 1/8” y ¼” (3,2 – 6,4 mm)
- No 4: entre ¼” y ½’ (6,4 – 12,8 mm)
10. Fluidos de perforación
3 funciones
Estabilizar el hueco
Enfriar la mecha
Evacuar el material perforado
Bentonita
“Arcilla, Cal”
Polímeros
Espuma
11. Bentonita
Arcilla muy fina
Dosificación de 15 a 30 Kg./m3
Densidad:
Desde 1 (agua) hasta 1,2 Kg./l (normal 1,08)
Viscosidad:
Medida con el embudo de Marsh (entre 35 y 45
seg.)
Tiempo para vaciar ¼ del volumen del embudo
12. Bombeo del fluido
Velocidad de ascenso
0,6 m/s para el agua, 0,35 m/s para la
bentonita
No debe pasar de 1,5 m/s para evitar
problemas de erosión
Tiempo de ascenso
Profundidad/velocidad
13. Fosas de perforación
Se usan dos fosas cuyas
dimensiones dependen
del tamaño del pozo.
Su volumen total deber
ser del orden de 3 veces
el volumen del pozo.
La primera es la fosa de
sedimentación o
decantación y la segunda
es la de bombeo.
15. Dimensiones de las fosas
1. Sedimentación
Ubicada a 2m de la perforación para evitar
problemas con la base del pozo (importante) a
través de un canal donde se toman las muestras
Ancho (m): 0,57 x volumen de la perforación en
litros
Largo: 1,25 x ancho
Profundidad: 0,85 x ancho
Típicamente: (0,2 m3 = 0,6 x 0,6 x 0,6m)
16. Dimensiones
2. Fosa de bombeo
Ancho igual al de la fosa de sedimentación
Largo: 2,5 x ancho
Profundidad: 0,85 x ancho
Típicamente: (1 m3 = 1,5x0,8x0,8 m)
19. Normas
La AWWA considera aceptable una desviación de la
vertical de 2/3 del diámetro interior de la cañería por
cada 100 pies (30 m) de pozo.
La EPA considera tolerable una desviación de la
vertical de hasta 1 grado por cada 50 pies (17 m) de
profundidad (+/- 30cm cada 17 metros).
El problema consiste en que un pozo de un diámetro
adecuado y suficientemente recto como para permitir
una correcta instalación de la bomba, puede ser
rechazado debido a la aplicación de estos estándares,
por errores de medición.
20. Medición de la verticalidad
Con uno tubo de 6 m de largo y de un
diámetro ¼” o ½” menor que el del
revestimiento, colgado a 3 m sobre el
hueco y perfectamente centrado.
Se prueba solamente la parte donde
pasará la bomba, ya que mas abajo, la
verticalidad no tiene ninguna influencia
sobre el rendimiento del pozo.
21. Medición de la verticalidad
Se hace bajar el tubo y cada 3 m (por
ejemplo) se mide la desviación del cable
con el centro del pozo
La desviación del pozo será igual a la
desviación de cable por la razón de la
profundidad del tubo sobre la altura del
punto fijo del cable (3 m)
23. Medición de la verticalidad
Existen aparatos mas sofisticados para tal fin:
Sonda de Verticalidad
La sonda incluye un magnetómetro de tres ejes para deducir
la orientación de la sonda en relación con el norte magnético
y tres acelerómetros para medir la inclinación.
Sonda de Verticalidad Giroscópica
La sonda incluye un giroscopio direccional montado sobre
una suspensión universal para realizar una medición
orientacional y dos acelerómetros para la inclinación.
24. Verticalidad y alineamiento
En resumen, lo importante es que la
bomba pueda funcionar sin problemas:
Problema mas importante para las bombas
turbinas
Pero también en las bombas sumergibles
ya que puede impedir la circulación del
agua y por ende el enfriamiento del motor.
25. Desarrollo
El desarrollo del pozo, una tarea difícil y
ardua, tiene como finalidad restituir las
condiciones naturales de los terrenos
atravesados de forma tal que las pérdidas de
carga solamente sean las que se provocan en
el acuífero las que como tales son lo que son,
es decir, inevitables y dependen de sus
características hidrogeológicas.
26. Desarrollo
Adicionalmente la faena de desarrollo tiene
como objetivo un ordenamiento del material
que se emplea como filtro de grava
provocando una gradación de mayor a menor
tamaño en la medida que nos alejamos del
pozo, lo que se traduce en una mejoría de su
porosidad efectiva y, consecuentemente, de
su permeabilidad.
27. Desarrollo
Finalmente el desarrollo tiene que lograr que
se extraiga desde el acuífero y del filtro de
grava, toda la arena y materiales más finos
de forma tal que cuando el pozo entre en
producción el agua salga exenta de partículas
finas abrasivas que dañen la bomba,
reacomoden el filtro de grava y permitan en
consecuencia incrementar la vida útil del
pozo.
29. Desarrollo
El hecho de que el agua salga cristalina y exenta de
arena no es necesariamente un indicador de que
el pozo ha sido bien terminado.
La única forma de establecer que el desarrollo se ha
completado, es calculando la eficiencia, además del
contenido de arena y de la turbiedad.
Si la eficiencia es baja, como suele ocurrir con
muchos pozos, se debe continuar con el desarrollo
hasta verificar fuera de toda duda de que ya no es
posible incrementarla con trabajos adicionales.
30. Términos de referencia
Es muy importante que los TDR y luego
el contrato incluya todas y cada una de
las especificaciones necesarias para
asegurar el “mejor pozo posible”.
La inspección es fundamental en todas
las etapas de la perforación.