UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFACULTA DE CIENCIAS FISICASE.A.P. DE INGENIERIA MECANICA DE FLUIDOS

CURSOIrrigaciones

Segundo TrabajoCARACTERSTICAS DE POZOS PARA AGUAS SUBTERRNEAS

ALUMNOngel Enrique Fernndez Castro

PROFESORDr. Aristides Ramon Serruto Colque

Semestre 2015 ILima Per

I. INTRODUCCION

El recurso hdrico, a nivel nacional, est siendo altamente afectado por la presin humana, agravando cada vez ms su disponibilidad (cantidad y calidad). Estos factores de presin son fundamentalmente la sobrexplotacin de acuferos, el vertimiento de sustancias contaminantes a los cuerpos de agua, los cambios en el uso del suelo tales como la deforestacin, las prcticas agrcolas inadecuadas, el incremento de urbanizaciones en zonas de produccin hdrica, entre otros.Este decrecimiento en la disponibilidad hdrica aunando a un alto ndice de crecimiento poblacional, generan conflictos los cuales estn incrementando y que tienden a agravarse; si no se toman las medidas necesarias, como la regulacin del uso del agua a travs de mecanismos de planificacin normativas y leyes que permitan su proteccin y su distribucin en forma racional, que se refleja tambin en la sobreexplotacin del recurso agua del subsuelo.En ese sentido, es necesario conocer como es que se genera el agua subterrnea en el subsuelo; por que es tan importante como reserva de agua dulce; si existe algn misterio en su origen magmtico o profundo; o si es considerado ms que una fase o etapa del ciclo del agua. A veces se olvida esta obviedad y se explotan las aguas de una regin como si nada tuvieran que ver con las precipitaciones o la escorrenta superficial con resultados indeseables.

II. NOCIONES DE HIDROGEOLOGALa hidrogeologaEs la ciencia que estudia el ciclo del agua en la naturaleza y su evolucin en la superficie de la tierra y en el suelo, bajo sus tres estados fsicos, gaseoso, lquido y slido. La hidrologa estudia la fase del ciclo del agua que comienza con la llegada del agua a la superficie de la tierra. Encierra por consiguiente: Las precipitaciones, las aguas superficiales, la evapotranspiracin, la infiltracin y las aguas subterrneas.La hidrologa de las aguas subterrneas o hidrogeologa, se define como el estudio del origen, ocurrencia, reparticin y distribucin del agua debajo de la superficie del suelo, estudia adems los movimientos inherentes a ella.

El ciclo hidrolgico del aguaSe denomina ciclo hidrolgico del agua al movimiento permanente del agua desde la tierra hasta la atmsfera y su regreso a la tierra. El agua puede presentar tres estados: slido, lquido y gaseoso. A su vez el ciclo hidrolgico presenta diversas etapas, como son: evaporacin, transpiracin, condensacin, escorrenta y percolacin.Evaporacin: Cuando la lluvia cae en el suelo caliente se evapora. El agua de los ros, lagos y mares se evapora por la accin del sol. La transpiracin es una evaporacin pues el agua proveniente de las plantas y de los animales va a la atmsfera.Escorrenta superficial: Cuando parte de la lluvia cae sobre la superficie de la tierra y forman corrientes, que llegan a los ros, lagunas, mares, etc.Escurrimiento subterrneo: Ocurre cuando parte del agua penetra (se percola) en el suelo, formando manantiales, pozos, etc.Condensacin (precipitacin): El agua evaporada que forma las nubes, al llegar a zonas fras, se condensa y cae en forma de lluvia.Grfico 1. El ciclo hidrolgico del agua

Clasificacin de las aguas naturales segn el ciclo hidrolgicoEl ciclo del agua evoluciona en tres medios diferentes: la atmsfera, la superficie del suelo y el subsuelo. De esta manera tenemos la siguiente clasificacin:Aguas atmosfricas o metericas: Conformada por las lluvias, nieve, granizo, humedad, nubes.Aguas superficiales: Conformada por escurrimientos, ros, lagos y mares.Aguas subterrneas: Conformada por el agua que percola a travs de los estratos de la tierra y recibiendo un tratamiento natural, conforma los ros subterrneos (acuferos).En el cuadro siguiente muestra la distribucin del agua en el planeta.

Cuadro 10. Distribucin del agua en el planeta

TIPO DEAGUAUBICACIN%CARACTERSTICAS

SALADA97,5%a. Ocanos94.08Cubren el 71% de la superficie de la tierra.

b. Aguas subterrneas salobres y lagos de agua salada.5.92Incluye a los mares interiores.

AGUA DULCE 2,5%a. Hielo y nieve.69.61En forma de glaciares y capas de nieve permanentes.

b. Aguas freticas.30.00La mayor parte en acuferos profundos de difcil acceso.

c. Lagos y ros.0.25Los lagos representan la mayora.

d. Suelos, humedales y biota.0.10Agua contenida en lodos, humedad del suelo, pantanos, flora y fauna.

e. Vapor de agua en la atmsfera.0.04Vapor y nubes, representa seis veces ms que todos los ros del mundo.

AGUAS SUBTERRNEASGeneralidadesEl agua que se infiltra en el suelo se denomina agua subsuperficial, pero no toda se convierte en agua subterrnea. Tres son los hechos fundamentales que tienen relacin con esta agua. Primero, que puede ser devuelta a la superficie por fuerzas capilares y evaporada hacia la atmsfera, ahorrndose as gran parte de su recorrido dentro del ciclo hidrolgico descrito. Segundo, que puede ser absorbida por las races de las plantas que crecen en el suelo, ingresando de nuevo a la atmsfera, a travs del proceso de la transpiracin. Tercero, que la que se ha infiltrado profundamente en el suelo, puede ser obligada a descender por la fuerza de gravedad hasta que alcance el nivel de la zona de saturacin que constituye el depsito de agua subterrnea y que abastece de la misma a los pozos.

Las aguas de infiltracin penetran en el suelo y el subsuelo. Para el estudio de las aguas subterrneas el suelo y el subsuelo no pueden ser separados y constituyen un complejo nico.Es preciso conocer que, desde el punto de vista geohidrolgico, existen dos grandes tipos de rocas:

. Las rocas con permeabilidad de intersticios o de pequea permeabilidad, como las arenas y las gravas.

. Las de permeabilidad de fisuras o de gran permeabilidad, donde el tipo predominante es la roca calcrea.Siendo una formacin permeable aquella que adems de ser porosa, tiene los poros conectados entre si, por lo que permite que se almacene agua y se desplace a travs de ella.

Distribucin vertical de las aguas subterrneasPara comprender las manifestaciones del agua subterrnea, se requiere estudiar la distribucin vertical de esta dentro de los materiales geolgicos subsuperficiales o formaciones. A mayor o menor profundidad todos los materiales de la corteza terrestre, son normalmente porosos. Los poros o aberturas pueden encontrarse parcial o totalmente saturados de agua.

Grfico 2. Distribucin vertical del agua subterrneaa) Zona de aireacinEs el estrato superior, en donde los poros o aberturas estn slo parcialmente llenos de agua. Esta zona se divide en tres franjas:

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- 18 -. La humedad del suelo: Es importante para la agricultura, puesto que suministra el agua necesaria para el crecimiento de las plantas.. La franja intermedia: Escapa del alcance de la races de la mayora de las plantas.Su espesor vara de acuerdo con los tipos de suelo y de la vegetacin.. La franja capilar: Slo en algunos casos las races de las plantas alcanzan esta franja. El espesor de esta franja vara en razn inversa a la granulometra y depende del tamao de los granos del material.

b) Zona de saturacinSe encuentra por debajo de la zona de aireacin, los poros o aberturas se encuentran completamente llenos de agua. Tambin se le llama zona de agua sostenida. Es el dominio de las aguas subterrneas pudiendo alimentar los pozos y las fuentes. Las aguas de percolacin se localizan en esta zona, llamaremos a esta zona de saturacin Capa o Manto Acufero.La parte superior, lmite de la zona de saturacin es una superficie de equilibrio, la presin del agua es igual, en todos los puntos, a la presin atmosfrica; es la superficie libre de las aguas subterrneas o Nivel Fretico.Podemos decir entonces que la zona de saturacin es aquella comprendida bajo el nivel fretico.

EL ACUFEROSe llama formacin acufera a cualquier estrato geolgico capaz de almacenar y transmitir agua. Por consiguiente, para que un pozo produzca agua se necesita que est en contacto con una formacin acufera.Las formaciones gneas y metamrficas por lo general no dan paso al agua debido a que son poco permeables. Estas formaciones slo permiten el paso del agua a travs de grietas o canales formados en ellas.Las rocas y formaciones de tipo sedimentario constituyen la mayora de los acuferos, debido a que son los ms porosos y las ms permeables.Una definicin simple de acufero es la siguiente: Es la capa superior del agua subterrnea.Tipos de acuferoa) Acuferos de nivel freticoSon los acuferos que tienen la parte superior del agua contenida en ellos a presin atmosfrica. En los pozos perforados en estos acuferos se encuentra el agua tan pronto como se llegue a la zona saturada, constituyendo este nivel de saturacin al nivel esttico del agua.b) Acuferos artesianosSon los acuferos que tienen el agua sometida a presin por encontrarse entre dos capas impermeables que la confinan. Cuando al hacer una perforacin se rompe la capa confinante superior, el agua sube hasta el nivel esttico, que est determinado por un agente de recarga (ro, lago, etc.) en contacto con el acufero.Funciones del acuferoLas funciones ms importantes que realiza un acufero son dos: Almacenar agua y transmitir agua. Este almacena agua sirviendo como depsito y transmite agua como lo hace un conducto. Los poros o aberturas de una formacin acufera le sirven tanto de espacio de almacenamiento como de red de conductos.El agua subterrnea se mueve constantemente a travs de distancias extensas y desde las rea de recarga hacia las de descarga. El desplazamiento es muy lento con velocidades que se miden en metros por da o metros por ao. Como consecuencia de ello y del gran volumen que su porosidad representa, un acufero retiene enormes cantidades de agua en almacenamiento inestable.El siguiente cuadro resume algunas caractersticas de los pozos artesianos y freticos.Cuadro 11. Caractersticas de los pozos artesianos y freticosTipo de acuferoCmo se encuentra la superficie del agua?Tipo de pozo

FreticoA presin atmosfrica (normal)Pozo raso

ArtesianoA una presin mayor que la atmosfricaPozo artesiano o profundo

En el grfico siguiente pueden apreciarse los tipos de acuferos mencionados.

Grfico 3. Tipos de acuferos

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POZOS PARA ABASTECIMIENTO DE AGUADefinicinUn pozo para abastecimiento de agua es un hueco profundizado en la tierra para interceptar acuferos o mantos de aguas subterrneas.TiposLos pozos se clasifican en cinco tipos de acuerdo con el mtodo de construccin.

Pozo excavadoAquel que se construye por medio de picos, palas, etc., o equipo para excavacin como cucharones de arena. Son de poca profundidad y se usan donde el nivel fretico se encuentra muy cercano a la superficie. Su principal ventaja es que pueden construirse con herramientas manuales, adems su gran dimetro proporciona una considerable reserva de agua dentro del pozo mismo.

Pozo taladradoAquel en que la excavacin se hace por medio de taladros rotatorios, ya sean manuales o impulsados por fuerza motriz. Su principal ventaja es que pueden construirse con herramientas manuales, adems su gran dimetro proporciona una considerable reserva de agua dentro del pozo mismo.

Pozo a chorroAquel en que la excavacin se hace mediante un chorro de agua a alta velocidad. El chorro afloja el material sobre el cual acta y lo hace rebalsar fuera del hueco.

Pozo clavadoAquel que se construye clavando una rejilla con punta, llamada puntera. A medida que esta se calva en el terreno, se agregan tubos o secciones de tubos enroscados. Son de pequeo dimetro.

Pozo perforadoLa excavacin se hace mediante sistemas de percusin o rotacin. El material cortado se extrae del hueco con un achicador, mediante presin hidrulica, o con alguna herramienta hueca de perforar, etc.

Cada tipo de pozo tiene sus ventajas particulares, que pueden ser, la facilidad de construccin, tipo de equipo requerido, capacidad de almacenamiento, facilidad de penetracin o facilidad de proteccin contra la contaminacin.

PERFIL DE UN POZODurante los trabajos de perforacin y perfilaje, toda la informacin obtenida servir de base para definir cul es el programa a ser cumplido para la finalizacin del pozo. El objeto es obtener de una ubicacin de filtro la mayor productividad posible; este perfil es trazado a partir de los registros del perforador, del avance de la perforacin en metros.