ESTUDIO TÉCNICO: Explotación de las aguas subterráneas

Explotación de las aguas subterráneas

 

Este articulo pertenece la siguiente serie de entradas:

  1. RECURSOS HIDROGEOLÓGICOS
  2. LOS ACUÍFEROS
  3. HIDROGEOQUÍMICA
  4. RELACIÓN ENTRE AGUAS SUBTERRÁNEAS Y SUPERFICIALES
  5. PROSPECCIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
  6. EXPLOTACIÓN DE LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS
  7. PROBLEMAS MEDIOAMBIENTALES DERIVADOS DE LA EXPLOTACIÓN DE LOS ACUÍFEROS

6. Explotación de las aguas subterráneas

6.1. Captaciones de aguas subterráneas

Actualmente cuando hablamos de captaciones para la explotación de aguas subterráneas, se suele entender implícitamente que se trata de pozos perforados verticales, en especial de pequeño diámetro (150-200mm.). Sin embargo hay otros muchos sistemas constructivos que permiten el mismo propósito tales como los pozos excavados o de gran diámetro, los pozos de drenes radiales, las zanjas de drenaje y las galerías filtrantes o “minas de agua”.

Perforaciones verticales o pozos de pequeño diámetro

Entendemos por pozos verticales todas aquellas captaciones que se proyectan para obtener agua mediante bombeo del subsuelo y se construyen por penetración vertical de la obra en un manto acuífero.

Para proyectar un pozo vertical de pequeño diámetro, es necesario considerar los siguientes parámetros:

  • Profundidad del pozo
  • Método de perforación
  • Entubación
  • Diámetro del pozo
  • Engravillado
  • Desarrollo
  • Protección sanitaria
  • Criterios de control y vigilancia

La profundidad del pozo vendrá definida fundamentalmente por las características de la formación geológica permeable a explotar. Si se trata de un acuífero libre se deberá considerar el interés de alcanzar su zócalo impermeable.

Si se trata de un acuífero cautivo se aconseja su perforación completa hasta alcanzar otros niveles impermeables, o incluso sobrepasarlos para captar nuevos acuíferos confinados y sumar sus caudales.

Los métodos de perforación de pozos construidos mediante el uso de máquinas perforadoras son los siguientes:

  • Perforación a percusión
  • Perforación a rotación con circulación directa
  • Perforación a rotopercusión neumática
  • Perforación a rotación con circulación inversa

El diámetro de perforación del pozo será el mismo desde la superficie del terreno hasta la profundidad a la cual se tendrá que colocar la bomba. Este diámetro deberá permitir el paso de la bomba con el espacio recomendable que vendrá condicionado por sus características de fabricación. El diámetro de la tubería de revestimiento condicionará el diámetro aconsejable en la perforación del pozo. En rocas compactas se suele perforar a 200 mm. de diámetro y colocar un entubado de PVC de 180 mm. de diámetro y de más de 7 atmósferas. En materiales poco coherentes (arenas, gravas, etc.) se perfora a 300- 500 mm. de diámetro, entubándose con rejillas de hierro de 250-450 mm. de diámetro.

La entubación de un pozo después de perforado se realizará de acuerdo con la naturaleza de los terrenos atravesados. El entubado debe aguantar la presión de las paredes verticales del pozo y servir de conductor para el agua que se extraerá con la bomba de su interior. Para evitar que las aguas superficiales puedan contaminar las profundas los primeros metros del entubado (emboquille) deben ser ciegos, mientras que la tubería filtrante (con orificios) debe disponerse justo enfrente de las capas permeables que aporten agua a la captación.

El entubado se hace generalmente con tuberías metálicas aunque actualmente se está generalizando la tubería de PVC de resistencia superior a siete atmósferas. Cuando los terrenos son arenosos el entubado de las capas drenantes deberá realizarse con tubería “de puentecillo” para evitar la entrada de finos que puedan estropear las bombas y anegar el pozo.

El engravillado es necesario cuando se trata de acuíferos en arenas finas y uniformes o en materiales incoherentes. En estos acuíferos no es suficiente la colocación de una rejilla o tubería de puentecillo para el correcto funcionamiento del pozo, sino que se hace necesario también colocar un relleno de gravas, “tipo garbancillo”, en el espacio anular que queda entre la pared del terreno perforado y la tubería de revestimiento.

El desarrollo del pozo tiene como misión principal limpiar las grietas y los orificios drenantes de las rocas, de los residuos y lodos de la perforación, para obtener el mejor caudal específico posible y se favorece su vida útil. Los métodos que se utilizan son: Sobrebombeo, lavado a contracorriente, aire comprimido, pistoneo, acidificación, fracturación hidráulica, nieve carbónica y utilización de explosivos.

La protección sanitaria, junto con los criterios de control y vigilancia, se aplicará posteriormente por el usuario una vez que el pozo haya sido finalizado y comience su explotación racional para un determinado suministro. Si el agua se emplea para el abastecimiento humano es muy recomendable la creación de un perímetro de protección sanitaria en la zona superficial influenciada por los bombeos, que podría extenderse a toda la zona de recarga o de alimentación del acuífero, evitando los sobrebombeos y prohibiendo los vertidos incontrolados de productos tóxicos, las basuras, las fosas sépticas y otros focos contaminantes.

Pozos excavados o de gran diámetro:

Son los pozos tradicionales, realizados manualmente “a pico y pala” o con máquinas retroexcavadoras, martillos neumáticos y explosivos. Por lo general tienen diámetros entre 1,5 y 5 metros y están revestidos de tubos o bloques de hormigón prefabricados, piedras, ladrillos, etc. Su profundidad es moderada y no excede a la del manto acuífero subsuperficial, por lo que sólo se utilizan para explotar acuíferos libres de poco espesor, localizados en terrenos poco consolidados (arenas, gravas, etc.) o en rocas fisuradas y/o meteorizadas superficialmente (pizarras, granitos, etc.).

Pozos de drenes radiales:

Se les conoce con diversos nombres, tales como pozos de drenes horizontales, pozos radiales, pozos horizontales y pozos colectores. En cualquier caso corresponden siempre a un mismo tipo funcional en el que se distinguen dos partes: Un pozo vertical de gran diámetro y un conjunto de drenes o perforaciones horizontales que salen de su fondo en el que desaguan a través de válvulas de compuerta. Los dos sistemas de construcción más utilizados son el tipo Ranney y el tipo Fehlmann, en acuíferos libres de materiales detríticos conectados con las aguas subálveas de los ríos.

Zanjas de drenaje:

Cuando el nivel freático es poco profundo y los materiales están meteorizados y/o no consolidados, la captación del agua se puede hacer mediante zanjas colectoras que llegan al nivel de saturación. Se realizan con máquinas retroexcavadoras hasta profundidades de 3-10 metros y se rellenan de gravas a través de las cuales se puede evacuar el agua por gravedad dándole al fondo una pequeña inclinación. Es frecuente que en la zanja se instale también una tubería filtrante con orificios apropiados al material granular que la rodea.

Galerías filtrantes o minas de agua:

Se realizan en regiones montañosas hasta alcanzar la zona de saturación y con una cierta pendiente del suelo para evacuar el agua al exterior por gravedad. Sus dimensiones serán suficientes para que se pueda entrar y trabajar sin dificultades en su realización y en su mantenimiento posterior.

6.2. Pruebas de bombeo: Aforos.

Una vez que ha sido finalizada una captación, resulta muy fácil realizar una prueba de bombeo y conseguir un aforo aproximado de su caudal manteniendo durante 72 horas la posición del nivel piezométrico estabilizada.

La determinación del caudal de un pozo nos dará la información que necesitamos para seleccionar el tipo de bomba, para conocer el suministro de agua disponible y para calcular los costes de mantenimiento del bombeo.

Los caudales de las aguas subterráneas se miden en litros/segundo. Se dice que una captación produce 1 l/seg. cuando es capaz de suministrarlo ininterrumpidamente las 24 horas al día sin provocar un descenso acusado del nivel piezométrico local. Con él se puede abastecer una población de unos 300 habitantes, regar por goteo unas 4 Ha., o dar de beber al equivalente de 3000 cabezas de ganado ovino.

 

Este articulo pertenece a Juan Gil Montes al que desde aquí agradecemos su aportación, pueden encontrar mas información relacionada en jugimo.blogspot.com.es


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