Pozos de agua

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Pozo de agua subterránea en el acuífero aluvial Red
Pozo de agua subterránea en el acuífero aluvial Red River (North Fork) - Kevin Smith - WATER.USGS.GOV

Los pozos de agua representan una inversión segura y altamente rentable, cuya amortización se produce a corto plazo y se prolonga de por vida.

Tener agua propia con costes de mantenimiento y explotación mínimos podría justificarse frente al coste de conexión a la red de una instalación nueva. La mejor calidad de agua, además, permite prescindir de costosos tratamientos.

El agua que se obtiene de los pozos puede ser empleada para distintos fines, como el de abastecimiento, uso industrial, riego o para abrevaderos de ganado.

Tipos de pozos de agua subterránea

Tradicionalmente, existen varios tipos de pozos de agua subterránea aunque los más comunes son los pozos de tubo y los pozos taladrados.

Pozos tubulares

Los pozos de tubo son empleados principalmente en zonas aluviales cuando el agua subterránea está cerca de la superficie. La construcción de pozos tubulares se realiza insertando un tubo de pequeño diámetro en arena o grava, con un colador en el fondo para filtrar la arena y demás partículas.

Los pozos excavados constituyen una de las técnicas más sencillas para llegar al agua subterránea de acuíferos cercanos a la superficie del terreno

¿Cuál debe ser la profundidad de un pozo tubular?

La profundidad de un pozo de tubo debe ser tal que aproveche el espesor suficiente de los acuíferos encontrados en el sitio para obtener el rendimiento esperado. La profundidad real y el diseño de un pozo de tubo se realizan en el lugar en función de la decisión sobre qué formación se va a realizar y cuál se debe bloquear. Por esta razón, es necesario mantener un registro de los estratos encontrados a intervalos regulares de profundidad durante la perforación (gráfico de estratos o litho-log).

¿Cómo perforar un pozo de agua en un área aluvial?

Perforar un agujero de perforación esencialmente implica:

  • Perforar un agujero en el terreno
  • Retirar el material suelto de la superficie
  • Mantener el pozo recto y evitar su colapso.

La plataforma de perforación utilizada en un área aluvial se conoce como “plataforma rotativa”. Estas máquinas usan piezas de tubos metálicos huecos unidos para formar la “varilla de perforación” con la broca de perforación unida al extremo inferior. La varilla de perforación se gira verticalmente hacia abajo mediante un potente motor diesel montado en un camión u otro soporte. El orificio se corta con un cortador de bordes afilados, cuyo diámetro se mantiene deliberadamente unos pocos tamaños más grande que la varilla de perforación. El material suelto depositado dentro del agujero se vacía con una circulación continua de lodo formado mezclando agua con arcilla.

En el método  de rotación directa (Direct Rotary), el agua fangosa se bombea al orificio a través del hueco de las tuberías de perforación, permitiendo que el barro se eleve hasta la superficie del suelo a lo largo de la superficie exterior de la varilla de perforación que transporta los cortes de perforación con el flujo. El agua se usa en cantidades controladas para mantener la viscosidad del lodo de modo que pueda transportar suficientes recortes de perforación (principalmente arena) durante su circulación hacia arriba y también evitar que el colapso temporal del diámetro.

Por el contrario, en el método de rotación inversa, se permite que el agua ingrese en el orificio de perforación a lo largo de la superficie exterior de la varilla de perforación y es succionada hacia la superficie a través del hueco central de la varilla, que transporta los cortes de perforación.

Una Guía Técnica  de la CTCAC (Coordinación de Transferencia de Conocimientos de Apropiación Colectiva) recomienda una metodología de trabajo, condiciones de seguridad y la calidad de los materiales utilizados para construir pozos excavados y calzados para la captación de agua subterránea, para facilitar la realización de este tipo de obras.

La metodología propuesta consiste en realizar una excavación manual, desde la superficie, cuyas paredes se van consolidando con hormigón a medida que se incrementa la profundidad, metro a metro, hasta llegar al acuífero libre (“napa freática”), a profundidades no mayores a 20 m.

La perforación manual es una versión más simple de la técnica de rotación que utiliza trípode, cortador, achicador, cuerdas, aparejos, etc., y el proceso se opera manualmente. Las barras de perforación con el cortador se mantienen en posición vertical mediante un trípode y se rotan manualmente para cortar el orificio. Para eliminar los recortes de perforación, primero se sacan las varillas de perforación del orificio y luego se utiliza una plataforma de achique diseñada de manera indígena. El achicador es una tubería hueca pesada ligeramente cónica de 5-6 pies de longitud. El achicador se levanta y se deja caer un par de veces dentro del orificio para recoger los recortes de perforación dentro del espacio hueco del achicador. Una placa redonda soldada con una bisagra en el extremo inferior de la empacadora funciona como una puerta trampa, de modo que permite la entrada de los recortes de perforación dentro de la tubería de achique pero se cierra cuando se levanta.

Algunas veces para evitar el uso de un achicador que es un proceso lento, se usa una bomba de lodo de pistón de pistón manual (tipo Denki) para simular la acción del método rotativo directo para eliminar los recortes de perforación del agujero. Aunque es difícil pero no imposible construir un agujero de mano más allá de una profundidad de 200 pies con un diámetro de más de 6 pulgadas. La limitación emana del hecho de que girar y elevar frecuentemente las numerosas tuberías pesadas que forman la varilla de perforación más allá de una profundidad de 200 pies por medios manuales se vuelven bastante difíciles.

Para perforar un agujero de mano muy poco profundo en una formación relativamente suave, una longitud de tubo de 2 pulgadas de diámetro con un extremo inferior afilado (zócalo de tubo afilado) se golpea repetidamente hacia arriba y hacia abajo en un agujero poco profundo perforado inicialmente usando una barrena. El perforador crea un poco de presión dentro de la tubería colocando la palma en la parte superior de la tubería cuando comienza a descender y retira la palma cuando aterriza dentro del ánima, permitiendo que en el proceso salga agua fangosa de la tubería con algunos recortes de perforación que generalmente son arena fina.

¿Por qué algunos pozos perforados están completamente entubados mientras que otros apenas usan tubería de revestimiento?

En el área aluvial, toda la profundidad de un agujero debe ser entubada para evitar que colapse. Con el fin de permitir que el agua ingrese al pozo desde los acuíferos, se proporcionan aberturas pequeñas en forma de ranuras delgadas en ubicaciones apropiadas en la tubería de revestimiento. La carcasa se ensambla uniendo tubos en blanco y ranurados en las longitudes y secuencias deseadas de tal manera que, al insertarse, las tuberías ranuradas miren hacia los acuíferos que se van a taladrar y las porciones en blanco se mantengan contra formaciones no productivas. El extremo inferior de la tubería de revestimiento también se cierra con un “tapón inferior” para evitar la entrada de arena en el pozo durante el bombeo de agua desde el pozo. Dado que, todo el pozo en formaciones aluviales sueltas está provisto de una tubería de revestimiento, dichos pozos se conocen comúnmente como pozo de tubo.

El espacio anular entre el tubo de revestimiento y el orificio generalmente se llena con grava del tamaño de un guisante de tamaño uniforme hasta la parte superior del primer acuífero. El relleno de grava no se extiende hasta el nivel del suelo para evitar la entrada de agua contaminada a la formación desde la escorrentía superficial a través del espacio anular lleno de grava. La profundidad restante sobre el paquete de grava generalmente se llena con arcilla impermeable.

 

Pozos perforados

Los pozos perforados son agujeros perforados en roca dura que no colapsan por lo que no necesitan tubos de revestimiento. Sólo se entuba la parte superior más erosionada (denominada sobrecarga) el resto del agujero sin cubrir permite el flujo del agua hacia el pozo desde todas las formaciones que atraviesa.

Aunque algunos pozos de agua se sigan cavando empleando las manos, como en los tiempos del Antiguo Egipto, existen métodos más modernos y eficientes.

Hoy día, la mayor parte de los pozos de agua se construyen usando taladros o barrenos. Los pozos hechos con taladro pueden llegar a profundidades de más de 300 metros. Para llevar el agua hasta la superficie se suele instalar una bomba en el fondo del pozo.

¿Cómo encontrar agua en formaciones rocosas?

En una formación rocosa la única posibilidad de encontrar agua subterránea más allá de la zona meteorizada es un encuentro fortuito de fracturas profundas. Los servicios de un geohidrólogo son esenciales para decidir la profundidad límite de un pozo de perforación en el área de roca dura o recurrir a alguna agencias locales de perforación.

¿Cómo se perforan los pozos de agua en las formaciones de roca dura?

Las técnicas de perforación en un área aluvial y en un área de roca dura diferirían drásticamente.

  • Down the Hole Hammer (DTH): método más común en la perforación de roca dura. La broca de perforación con punta de material de corte muy duro (carburo de tungsteno o diamante industrial) se une a la varilla de perforación a través de un mecanismo de martillo en el medio. El giro de la variila de perforación y  la acción de martilleo constante en la broca se producen con aire comprimido.
  • Plataforma combinada:  al no utilizar la circulación de lodos los equipos DTH no son adecuados para perforar formaciones blandas (sueltas) por debajo de una cierta profundidad, sin que el agujero de perforación colapsase. La máquina de perforación utilizada específicamente para construir pozos de agua en un área que contiene una formación blanda (suelta) en la parte superior de espesor considerable seguida de rocas duras debajo se conoce como “plataforma combinada”. El taladro perforado dentro de la formación suelta se reviste con un tubo para evitar su colapso. Después se continúa la perforación con la técnica DTH dentro del estrato de roca.

Otras técnicas de perforación de roca dura son:

  • Perforación diamantina: se rota una broca hueca con diamantes (variedad industrial) utilizando un motor diesel para cortar y recoger muestras de núcleos dentro de la tubería de perforación
  • Perforación cáliz: el corte se logra haciendo girar la varilla de perforación junto con unas pocas bolas de metal duro que caen dentro del agujero como una herramienta de corte adicional. Estas técnicas de perforación son muy lentas, se utilizan principalmente en el sector de la minería y ya no se utilizan para perforar pozos de agua.

Legalización de pozos de Agua Subterránea

El trámite para la legalización de un pozo de agua en España (ya sea para abastecimiento, uso industrial,  riego o abrevadero de ganado) consta de varias partes, cada una de ellas competencia de instituciones diferentes.

  • Paso 1. Informar a la administración.
  • Paso 2. Autorización de obras de captación. Una vez en posesión de la concesión o de un informe favorable, es necesario tramitar la autorización de obras con la autoridad competente de cada Comunidad Autónoma .
  • Paso 3. Solicitud de la puesta en servicio. Una vez obtenida la autorización y tras la realización de las obras, es necesario solicitar la puesta en servicio para que el pozo quede plenamente operativo.

Más info:

Los pozos de agua subterránea son vitales para cualquier sociedad. En muchos lugares, los pozos proveen un suministro estable de agua para el uso doméstico e industrial. Cuando el agua superficial escasea, como en el caso de los desiertos, los pueblos no podrán sobrevivir sin el agua subterránea.

Dowsing consiste en el empleo de una barra o palo bifurcado para buscar y localizar agua subterránea popularizado por los zahoríes. La radiestesia es una ciencia muy antigua cuyo objeto es buscar y descubrir aguas subterráneas por medio de una varita, llamada varita de Moises. Los antiguos empleaban esta técnica, además, para descubrir tesoros ocultos e, incluso, infidelidades conyugales.

Breve guía para la perforación manual de pozos de agua, del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente de Perú. En ella se describen los componentes, materiales y herramientas de un equipo de perforación manual así como el procedimiento a seguir para la excavación con gran número de ilustraciones y fotografías.

 

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