Trabajo de Investigacin: Parte II

Trabajo de Investigacin: Parte II

Trabajo de Investigacin: Parte II

Universidad de San CarlosFacultad de ArquitecturaConstruccin 4Arq. Vinicio GonzalesC. 2011 15127Reyes Prez Mara Beln

ContenidoTEMA 5: AGUA POTABLE Y FUENTES DE ABASTECIMIENTO6AFORO DE NACIMIENTOS O FUENTES SUPERFICIALES Y SUBTERRANEAS (POZOS)6Agua superficial6Tipos de aguas superficiales6Aguas superficiales en estado natural7Agua subterrnea7Tipos de acuferos8Segn su estructura8Recarga9Descarga11AGUA SUPERFICIAL12AGUA SUBTERRNEA13CICLO HIDROLGICO DEL AGUA15FASES DEL CICLO HIDROLGICO15Precipitacin15Escorrenta superficial15Infiltracin16Evapotranspiracin16Escorrenta subterrnea16REDES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE16Dispositivo de desinfectacin.17Tanque Elevado17POZOS MECNICOS Y ARTESANALES18Perforacin de pozos mecnicos18Pasos para la construccin de pequeos reservorios26Pasos para la construccin de un pozo artesanal30AFORO32POZOS MECNICOS Y ARTESANALES33TEMA 6: EQUIPOS DE BOMBEO Y VALVULAS USADAS EN SISTEMAS DE CAPTACION Y DISTRIBUCION34GENERALIDADES SOBRE TIPOS DE BOMBAS, SUMERGIBLES, EQUIPO HIDRONEUMATICO, HIDROCELDAS. BOMBEO HACIA TANQUES35BOMBAS HIDRULICAS35Bombas hidrodinmicas36Bombas centrifugas36Formas de conexin de las bombas37Conexin de bombas en serie37Conexin de bombas en paralelo37Equipo Hidroneumtico38COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRONEUMTICO39LAS BOMBAS39TANQUE A PRESIN40TANQUES ELEVADOS40GENERALIDADES41SISTEMA GRAVITATORIO: con tanque elevado41SISTEMA PRESURIZADO: con cisterna, sin tanque elevado41TANQUE ELEVADO42TANQUES DE ALMACENAMIENTO42NORMA IS. 010 (RNE)43ALMACENAMIENTO Y REGULACIN43ELEVACIN44SIMBOLOGA:45CAPACIDAD REQUERIDA45EL REGLAMENTO NACIONAL DE CONSTRUCCIN DEL PER, INDICA LO SIGUIENTE:45DIMENSIONAMIENTO DE LA CISTERNA Y DEL TANQUE ELEVADO45UBICACIN46SISTEMAS DE ALIMENTACIN QUE USAN TANQUE ELEVADO46Alimentacin red-tanque elevado (por gravedad)46Sistema de abastecimiento de agua por presin46Tanques elevados47ASPECTOS CONSTRUCTIVOS47Tanque de agua47Tipos de tanques48TANQUES PREFABRICADOS48PRINCIPIOS DE CLCULO Y POTENCIA DE LOS EQUIPOS51DISEO Y CLCULO DE ELEMENTOS Y CIRCUITOS NEUMTICOS51CAUDAL EN UNIDADES DE MANTENIMIENTO53Potencia de la bomba:56Prdidas accesorios:57BOMBAS CENTRIFUGAS65BOMBAS HELICOIDALES66VLVULAS67TEMA 7: AGUAS NEGRAS70SISTEMA DE DRENAJE70TUBERA DE CONCRETO70TUBERA DE P.V.C.71DISEAR LA RED DE EVACUACIN72Generalidades72Caracterizacin y cuantificacin de las exigencias72Diseo73TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES79FOSAS SPTICAS, POZOS DE ABSORCIN Y SISTEMAS DE DRENAJES SUPERFICIALES83ZANJAS Y POZOS DE INFILTRACIN O ABSORCIN86MANEJO DE BASUREROS Y TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES (LIXIVIADOS)89Lixiviados89FASES DEL TRATAMIENTO BIOLGICO90VENTAJAS DEL TRATAMIENTO BIOLGICO91PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES100TEMA 8: AGUAS PLUVIALES102RECOLECCIN DE AGUA PLUVIAL102CAPTACIN DE AGUAS PLUVIALES102TUBERA DE CONCRETO, PVC Y METAL104TEMA 9: SANEAMIENTO107SISTEMAS DE SANEAMIENTO DEL MEDIO107SISTEMA DE RECICLAJE107SISTEMAS DE SANEAMIENTO DEL MEDIO EN REAS RURALES110SISTEMAS DE AGUA Y SANEAMIENTO RURAL110RELLENOS SANITARIOS112Relleno sanitario mecanizado113Relleno sanitario semi-mecanizado113Relleno sanitario manual114PRINCIPIOS BSICOS DE UN RELLENO SANITARIO114CONCLUSIONES116RECOMENDACIONES117BIBLIOGRAFIA118

TEMA 5: AGUA POTABLE Y FUENTES DE ABASTECIMIENTO

AFORO DE NACIMIENTOS O FUENTES SUPERFICIALES Y SUBTERRANEAS (POZOS)Agua superficial

Aguas superficialesson aquellas que circulan sobre la superficie del suelo. Esta se produce por la escorrenta generada a partir de las precipitaciones o por el afloramiento deaguas subterrneas. Pueden presentarse en forma correntosa, como en el caso de corrientes,rosyarroyos, o quietas si se trata delagos,reservorios,embalses,lagunas,humedales,estuarios,ocanosymares.1Para propsitos regulatorios, suele definirse al agua superficial como toda agua abierta a la atmsfera y sujeta a escorrenta superficial. Una vez producida, el agua superficial sigue el camino que le ofrece menor resistencia. Una serie de arroyos, riachuelos, corrientes y ros llevan el agua desde reas con pendiente descendente hacia un curso de agua principal.

La calidad del agua est fuertemente influenciada por el punto de la cuenca en que se desva para su uso. La calidad de corrientes, ros y arroyos, vara de acuerdo a los caudales estacionales y puede cambiar significativamente a causa de las precipitaciones y derrames accidentales. Los lagos, reservorios, embalses y lagunas presentan en general, menor cantidad de sedimentos que los ros, sin embargo estn sujetos a mayores impactos desde el punto de vista de actividad microbiolgica. Los cuerpos de agua quietos tales como lagos y reservorios, envejecen en un perodo relativamente grande como resultado de procesos naturales. Este proceso de envejecimiento est influenciado por la actividad microbiolgica que se encuentra relacionada directamente con los niveles de nutrientes en el cuerpo de agua y puede verse acelerada por la actividad humana.

Tipos de aguas superficiales

Se pueden sistinguir dos tipos de aguas superficiales. Aguas lticas o corrientesSon las masas de agua que se mueven siempre en una misma direccin como ros, manantiales, riachuelos, arroyos. Aguas lnticasSe denominan aguas lnticas a la interiores quietas o estancadas tales como los lagos, lagunas, charcas, humedales y pantanos.

Desde otro punto de vista pueden clasificarse en:Artificiales o muy modificadasLas aguas superficiales pueden clasificarse como artificiales, (una masa de agua superficial creada por la actividad humana) o muy modificadas, (se trata de una masa de agua superficial que, como consecuencia de alteraciones fsicas producidas por la actividad humana, ha experimentado un cambio sustancial en su naturaleza).

En estos casos las aguas superficiales se ven involucradas en alguno de los siguientes casos:

Se han producido cambios importantes en las caractersticas hidromorfolgicas de la masa de agua. Esto se produce cuando se construyen obras destinadas a lanavegacin,instalaciones portuariaso actividades recreativas, suministro deagua potable,produccin de energaoriego, regulacin del agua, proteccin contra inundaciones, drenaje de terrenos u otras actividades de caracter ecomico o no.

Los beneficios derivados de las caractersticas artificiales o modificadas de la masa de agua no puedan alcanzarse razonablemente, debido a las posibilidades tcnicas o a costes desproporcionados para alcanzarlos, respetando la presenvacin ambiental de la zona. Deben estudiarse otras alternativas mejores para el aprovechamientode los recursos hdricos, que constituyan una opcin medioambientalmente mejor.

Aguas superficiales en estado natural

Se definen asi las masas de agua suoerficial que no han sido modificadas por acciones antrpicas.Clasificacin de las aguas superficialesLa categorizacin de las masas de aguas superficiales tiene la finalidad de facilitar la gestin de cada una de ellas. Uno de los primeros pasos en la caracterizacin de cada cuenca hidrogrfica es la diferenciacin de las masas de agua superficial en categoras.

Un criterio de clasificacin muy importante para los cursos de agua es la que establecelas condiciones de uso de cada uno de los ros o arroyos, con la finalidad de prevenir la contaminacin de los cursos de agua. Agua subterrnea

Afloramiento de agua subterrnea en un pozo

Elagua subterrnearepresenta una fraccin importante de la masa deaguapresente en loscontinentes. Esta se aloja en losacuferosbajo la superficie de la Tierra. El volumen del agua subterrnea es mucho ms importante que la masa de agua retenida enlagosocirculante, y aunque menor al de los mayoresglaciares, las masas ms extensas pueden alcanzar millones dekm(como elacufero guaran). El agua del subsuelo es un recurso importante y de este se abastece a una tercera parte de la poblacin mundial,1pero de difcil gestin, por su sensibilidad a lacontaminaciny a la sobreexplotacin.

Es una creencia comn que el agua subterrnea llena cavidades y circula por galeras. Sin embargo, no siempre es as, pues puede encontrarse ocupando losintersticios(poros ygrietas) delsuelo, delsustrato rocosoo delsedimentosin consolidar, los cuales la contienen como unaesponja. La nica excepcin significativa, la ofrecen las rocas solubles como lascalizasy losyesos, susceptibles de sufrir el proceso llamadokarstificacin, en el que el agua excavasimas,cavernasy otras vas de circulacin, modelo que ms se ajusta a la creencia popular.Acufero.

Tipos de acuferosSegn su estructura

Tipos de acuferos.

Desde el punto de vista de su estructura, ya se ha visto que se pueden distinguir los acuferos libres y los acuferos confinados.En la figura de al lado se ilustran los dos tipos de acuferos: ro o lago(a), en este caso es la fuente de recarga de ambos acuferos. suelo poroso no saturado(b). suelo poroso saturado(c), en el cual existe una camada de terreno impermeable(d), formado, por ejemplo porarcilla, este estrato impermeable confina el acufero a cotas inferiores. suelo impermeable(d). acufero no confinado(e). manantial(f); pozoque capta agua del acufero no confinado(g). pozoque alcanza elacufero confinado, frecuentemente el agua brota como en un surtidor o fuente, llamadopozo artesiano(h).

Segn su textura

Desde el punto de vista textural, se dividen tambin en dos grandes grupos: los porosos y fisurales.En los acuferos porosos el agua subterrnea se encuentra como embebida en una esponja, dentro de unos poros intercomunicados entre s, cuya textura motiva que existe "permeabilidad" (transmisin interna de agua), frente a un simple almacenamiento. Aunque las arcillas presentan una mxima porosidad y almacenamiento, pero una nula transmisin o permeabilidad (permeabilidad porosidad). Como ejemplo de acuferos porosos, tenemos las formaciones de arenas y gravas aluviales

En los acuferos fisurales, el agua se encuentra ubicada sobre fisuras odiaclasas, tambin intercomunicadas entre s; pero a diferencia de los acuferos porosos, su distribucin hace que los flujos internos de agua se comporten de una manera heterognea, por direcciones preferenciales. Como representantes principales del tipo fisural podemos citar a los acuferos krsticos.

Segn su comportamiento hidrodinmico.

Por ltimo, desde un punto de vista hidrodinmico, de la movilidad del agua, podemos denominar, en sentido estricto:

AcuferosBuenos almacenes y transmisores de agua subterrnea (cantidad y velocidad) (p.ej.- arenas porosas y calizas fisurales). AcuitardosBuenos almacenes pero malos transmisores de agua subterrnea (cantidad pero lentos) (p.ej.- limos). AcucludosPueden ser buenos almacenes, pero nulos transmisores (p.ej.- las arcillas). AcufugosSon nulos tanto como almacenes como transmisores. (p.ej.- granitos o cuarcitas no fisuradas).

Segn su comportamiento hidrulicoAcufero subestimado o libreEs aquel acufero que se encuentra en directo contacto con la zona subsaturada del suelo. En este acufero la presin de agua en la zona superior es igual a la presin atmosfrica, aumentando en profundidad a medida que aumenta el espesor saturado.Acufero cautivo o confinadoSon aquellas formaciones en las que el agua subterrnea se encuentra encerrada entre dos capas impermeables y es sometida a una presin distinta a la atmosfrica (superior). Slo recibe el agua de lluvia por una zona en la que existen materiales permeables, recargaalctonadonde el rea de recarga se encuentra alejada del punto de medicin, y puede ser directa o indirecta dependiendo de si es agua de lluvia que entra en contacto directo con un afloramiento del agua subterrnea, o las precipitaciones deben atravesar las diferentes capas de suelo antes de ser integrada al agua subterrnea. A laszonas de recargase les puede llamarzonas de alimentacin. Debido a las capas impermeables que encierran al acufero, nunca se evidenciarn recargas autctonas (situacin en la que el agua proviene de un rea de recarga situada sobre el acufero), caso tpico de los acuferos semiconfinados y los no confinados o libres (freticos).Acufero semi-confinadoUn acufero se dice semi-confinado cuando el estrato de suelo que lo cubre tiene una permeabilidad significativamente menor a la del acufero mismo, pero no llegando a ser impermeable, es decir que a travs de este estrato la descarga y recarga puede todava ocurrir.Recarga

El agua del suelo se renueva en general por procesos activos derecargadesde la superficie. La renovacin se produce lentamente cuando la comparamos con la de los depsitos superficiales, como los lagos, y los cursos de agua. El tiempo de residencia (el periodo necesario para renovar por completo un depsito a su tasa de renovacin normal) es muy largo. En algunos casos la renovacin est interrumpida por la impermeabilidad de las formaciones geolgicas superiores (acuitardos), o por circunstancias climticas sobrevenidas dearidez.

En ciertos casos se habla deacuferos fsiles, estos son bolsones de agua subterrnea, formados en pocas geolgicas pasadas, y que, a causa de variaciones climticas ya no tienen actualmente recarga.

El agua de lasprecipitaciones(lluvia,nieve,...) puede tener distintos destinos una vez alcanza el suelo. Se reparte en tres fracciones. Se llamaescorrentaa la parte que se desliza por la superficie del terreno, primero como arroyada difusa y luego como agua encauzada, formando arroyos y ros. Otra parte del agua se evapora desde las capas superficiales del suelo o pasa a la atmsfera con latranspiracinde los organismos, especialmente lasplantas; nos referimos a esta parte comoevapotranspiracin. Por ltimo, otra parte se infiltra en el terreno y pasa a ser agua subterrnea.

La proporcin de infiltracin respecto al total de las precipitaciones depende de varios factores:

Lalitologa(la naturaleza del material geolgico que aflora e la superficie) influye a travs de su permeabilidad, la cual depende de la porosidad, del diaclasamiento (agrietamiento) y de la mineraloga del sustrato. Por ejemplo, los minerales arcillosos se hidratan fcilmente, hinchndose siempre en algn grado, lo que da lugar a una reduccin de la porosidad que termina por hacer al sustrato impermeable.

Otro factor desfavorable para la infiltracin es unapendientemarcada.

La presencia devegetacin densainfluye de forma compleja, porque reduce el agua que llega al suelo (interceptacin), pero extiende en el tiempo el efecto de las precipitaciones, desprendiendo poco a poco el agua que moja el follaje, reduciendo as la fraccin de escorrenta y aumentando la de infiltracin. Otro efecto favorable de la vegetacin tiene que ver con las races, especialmente las races densas y superficiales de muchas plantas herbceas, y con la formacin desuelo, generalmente ms permeable que la mayora de las rocas frescas.

La velocidad a la que el agua se mueve depende del volumen de los intersticios (porosidad) y del grado de intercomunicacin entre ellos. los dos principales parmetros de que depende lapermeabilidad. Los acuferos suelen ser materiales sedimentarios de grano relativamente grueso (gravas, arenas, limos, etc.). Si los poros son suficientemente amplios, una parte del agua circula libremente a travs de ellos impulsada por lagravedad, pero otra queda fijada por las fuerzas de lacapilaridady otras motivadas por interacciones entre ella y lasmolculasminerales.En algunas situaciones especiales se ha logrado larecarga artificialde los acuferos, pero este no es un procedimiento generalizado, y no siempre es posible. Antes de poder plantearse la conveniencia de proponer la recarga artificial de un acufero es necesario tener un conocimiento muy profundo y detallado de la hidrogeologa de la regin donde se encuentra el acufero en cuestin por un lado y por otro disponer del volumen de agua necesario para tal operacin.

TrnsitoUno de ellos es el flujo hipodrmico o "interflujo" es aquel que circula de modo somero y rpido por ciertas formaciones permeables de escasa profundidad, por lo general, ligada a alveos fluviales (acuferos sublveos); que proceden de una rpida infiltracin, una alta velocidad de transmisin (conductividad hidrulica), y un retorno hacia el cauce superficial. Por lo que estos flujos ms intervienen en el balance neto de las aguas superficiales (o de escorrenta superficial) que en las aguas subterrneas donde slo interviene como balance transitorio. De este modo, estos flujos suelen ir ligados al propio flujo en el ro, dndose a veces al ro el nombre de cauce intermitente, ya que lo que se observa en el ro es que este tiene tramos con agua y tramos secos.Descarga

El agua subterrnea mana (brota) de forma natural en distintas clases desurgenciasen las laderas (manantiales) y a veces en fondos del relieve, siempre all donde el nivel fretico intercepta la superficie. Cuando no hay surgencias naturales, al agua subterrnea se puede acceder a travs depozos, perforaciones que llegan hasta el acufero y se llenan parcialmente con el agua subterrnea, siempre por debajo del nivel fretico, en el que provoca adems una depresin local. El agua se puede extraer por medio debombas. El agua tambin se desplaza a travs del suelo, normalmente siguiendo una direccin paralela a la del drenaje superficial, y esto resulta en una descarga subterrnea al mar que no es observada en la superficie, pero que puede tener importancia en el mantenimiento de losecosistemas marinos.Sobreexplotacin

Los pozos se pueden secar si el nivel fretico cae por debajo de su profundidad inicial, lo que ocurre ocasionalmente en aos de sequa, y por las mismas razones pueden secar los manantiales. El rgimen de recarga puede alterarse por otras causas, como lareforestacin, que favorece la infiltracin frente a la escorrenta, pero an ms favorece la evaporacin, o por la extensin depavimentosimpermeables, como ocurre en zonas urbanas e industriales.

El descenso del nivel fretico medio se produce siempre que hay una extraccin continuada de agua en el acufero. Sin embargo este descenso no significa que el acufero est sobreexplotado. Normalmente lo que sucede es que el nivel fretico busca una nueva cota de equilibrio en que se estabiliza. La sobreexplotacin se produce cuando las extracciones totales de agua superan a la recarga.

En algunas partes del mundo la ampliacin de los regados y de otras actividades que consumen agua se ha hecho a costa de acuferos cuya recarga es lenta o casi nula. Esto ha tenido algunas consecuencias negativas como el secado de manantiales y zonas hmedas o laintrusin salinaen acuferos costeros. En algunos casos la sobreexplotacin ha favorecido la intrusin de agua salina por la proximidad de la costa, provocando la salinizacin del agua e indirectamente la de los suelos agrcolas.

Contaminacin del agua subterrneaEl agua subterrnea tiende a serdulceypotable, pues la circulacin subterrnea tiende a depurar el agua de partculas y microorganismoscontaminantes. Sin embargo, en ocasiones stos llegan al acufero por la actividad humana, como la construccin defosas spticaso laagricultura. Por otro lado la contaminacin puede deberse a factores naturales, si los acuferos son demasiado ricos en sales disueltas o por laerosinnatural de ciertas formaciones rocosas.

La contaminacin del agua subterrnea puede permanecer por largos perodos de tiempo. Esto se debe a la baja tasa de renovacin y largo tiempo de residencia, ya que al agua subterrnea no pueden aplicarse le fcilmente procesos artificiales dedepuracincomo los que se pueden aplicar a los depsitos superficiales, por su difcil acceso. En caso de zonas locales de contaminacin se pueden realizarremediacin de acuferosmediante la tcnica debombeo y tratamiento, que consiste en extraer agua del acufero, tratarla qumicamente, e inyectarla de vuelta al acufero.

Entre las causas antropognicas (originadas por los seres humanos), debidas a la contaminacin estn la infiltracin denitratosy otrosabonos qumicosmuysolublesusados en la agricultura. Estos suelen ser una causa grave de contaminacin de los suministros en llanuras de elevada productividad agrcola y densa poblacin. Otras fuentes de contaminantes son las descargas de fbricas, los productos agrcolas y los qumicos utilizados por las personas en sus hogares y patios. Los contaminantes tambin pueden provenir de tanques de almacenamiento de agua, pozos spticos, lugares con desperdicios peligrosos yvertederos. Actualmente, los contaminantes del agua subterrnea que ms preocupan son los compuestos orgnicos industriales, comodisolventes,pesticidas,pinturas,barnices, o los combustibles como lagasolina.

En cuanto a los abonos qumicos minerales, losnitratosson los que generan mayor preocupacin. Estos se originan de diferentes fuentes: la aplicacin defertilizantes, los pozos spticos que no estn funcionando bien, las lagunas de retencin de desperdicios slidos no impermeabilizadas por debajo y la infiltracin de aguas residuales o tratadas. El envenenamiento con nitrato es peligroso en los nios. En altos niveles pueden limitar la capacidad de lasangrepara transportaroxgeno, causandoasfixiaen bebs. En eltubo digestivoel nitrato se reduce produciendo nitritos, que son cancergenos.El agua subterrnea en reas costeras puede contaminarse por intrusiones deagua de mar(Intrusin salina) cuando la tasa de extraccin es muy alta. Esto provoca que el agua del mar penetre en los acuferos de agua dulce. Este problema puede ser tratado con cambios en la ubicacin de los pozos o excavando otros que mantengan el agua salada lejos del acufero de agua dulce. En todo caso, mientras la extraccin supere a la recarga por agua dulce, la contaminacin con agua salada sigue siendo una posibilidad.

AGUA SUPERFICIAL

El agua superficial es aquella que se encuentra circulando o en reposo sobre la superficie de la tierra. Estas masas de agua sobre la superficie de la tierra, forma ros, lagos, lagunas, pantanos, charcas, humedales, y otros similares, sean naturales o artificiales. El agua superficial es la proveniente de las precipitaciones, que no se infiltra ni regresa a la atmsfera por evaporacin o la que proviene de manantiales o nacimientos que se originan de las aguas subterrneas.

Las aguas superficiales pueden estar fluyendo constantemente como los ros o estar en reposo como los lagos y lagunas. El escurrimiento se da sobre la tierra debido a la gravedad y a la inclinacin del terreno. As cuando el agua cae del cielo (o se precipita, por ejemplo en forma de lluvia) la que no se infiltra, escurre en la direccin de la pendiente (hacia abajo) hasta que llega a los ros y lagos.

Un ro es una corriente natural de agua que fluye con continuidad y siempre por gravedad discurre de las partes altas hacia las bajas. Posee un caudal determinado y finalmente desemboca en el mar, en un lago o en otro ro, en este ltimo caso se le denomina afluente.

Un lago es un cuerpo de agua dulce o salada sin conexin con el mar. Es un componente ms del agua superficial del planeta. Un lago es un lugar en donde el agua superficial que procede de los escurrimientos de la lluvia (y posiblemente de filtraciones del agua subterrnea) se ha acumulado debido a una depresin del terreno, creada normalmente por fallas geolgicas. Algunos se forman por la obstruccin de valles debido a desplomes en sus laderas. Otros lagos son de origen volcnico. En un lago las velocidades del ro disminuyen, y por consiguiente se produce sedimentacin, evaporacin e infiltracin. Dependiendo de las dimensiones del lago, su forma y profundidad especialmente, se producirn corrientes, tanto horizontales como verticales que le darn sus caractersticas especiales como ecosistemas.

La mayora de los lagos generalmente tiene un ro de entrada y otro de salida. En algunos casos especiales, la salida superficial no existe y a este tipo de cuenca se le conoce como ENDORREICA. Tambin se pueden formar lagos artificialmente por la construccin de una presa. En ingeniera se denomina presa o represa a un muro grueso de piedra, cemento u otro material, que se construye a travs de un ro, arroyo o canal para almacenar el agua y elevar su nivel, con el fin de regular el caudal para:

Controlar inundaciones Aprovechamientos de riego, Agua potable Generacin hidroelctrica Turismo

O idealmente para una combinacin de dos o ms usos (Multiusos).

Los intercambios de agua entre los depsitos de agua superficial y los acuferos son importantes. Los ros usualmente empiezan como pequeos arroyos y aumentan el caudal a medida que fluyen hacia el mar. El aumento del agua que se produce en su camino hacia el mar, especialmente en la poca seca, frecuentemente proviene del agua subterrnea. Tambin es posible que las corrientes viertan agua al subsuelo en algunos puntos.

Los mares son aguas superficiales pero saladas. Existen tres categoras de mares: mares litorales, mares interiores o cerrados y los mares abiertos.

AGUA SUBTERRNEA

El agua subterrnea es parte de la precipitacin que se filtra a travs del suelo hasta llegar al material rocoso que est saturado de agua. El agua subterrnea se mueve lentamente hacia los niveles bajos, generalmente en ngulos inclinados (debido a la gravedad) y eventualmente llegan a los arroyos, los lagos y los ocanos.

Las aguas subterrneas se forman a partir de la infiltracin de las lluvias y por aportes de los cursos superficiales. Viajan en forma vertical por la fuerza de la gravedad, generalmente hasta encontrar un piso impermeable, y luego discurren horizontalmente hasta desaguar en los colectores mayores que la llevaran al mar para reiniciar su ciclo.

En este trnsito se alojan en los espacios intersticiales de los sedimentos del subsuelo y formar los yacimientos de agua subterrnea o acuferos. Su existencia y comportamiento depende de factores como el clima, el relieve, la red de avenamiento, la naturaleza de los suelos, la estratigrafa, etc.

La gravedad "jala" al agua hacia el centro de la Tierra. Esto significa que el agua de la superficie tratar de filtrarse hacia dentro de la tierra.

La roca que se encuentra debajo de la superficie de la Tierra es el cimiento. Si todos los cimientos consistieran de un material denso como el granito slido, entonces an la gravedad no podra atraer el agua hacia las partes bajas. Pero los cimientos de la Tierra consisten en muchos tipos diferentes de roca, tales como roca que contiene granos de cuarzo, granito y piedra caliza. El cauce de ro tambin puede quebrarse o fracturarse, creando espacios que pueden llenarse de agua. Y algunos cimientos que contienen piedra caliza, se disuelven con el agua, lo cual resulta en grandes cavidades que se llenan de agua.

Un acufero es un terreno rocosopermeabledispuesto bajo la superficie, en donde se acumula y por donde circula el agua subterrnea. En un acufero "libre" se distinguen:

Una zona de saturacin, que es la situada encima de la capa impermeable, donde el agua rellena completamente los poros de las rocas. El lmite superior de esta zona, que lo separa de la zona vadosa o de aireacin, es el nivel fretico y vara segn las circunstancias: descendiendo en pocas secas, cuando el acufero no se recarga o lo hace a un ritmo ms lento que su descarga; y ascendiendo, en pocas hmedas.

Una zona de aireacin o vadosa, es el espacio comprendido entre el nivel fretico y la superficie, donde no todos los poros estn llenos de agua.

Cuando la roca permeable donde se acumula el agua se localiza entre dos capasimpermeables, que puede tener forma de U o no, vimos que era un acufero cautivo o confinado. En este caso, el agua se encuentra sometida a unapresinmayor que laatmosfrica, y si se perfora la capa superior, fluye como un surtidor, tipopozo artesiano.

Perforando el terreno hasta la zona de saturacin es como se obtiene un pozo ordinario, mientras que, como vimos, la formacin de un manantial surgente opozo artesianose produce en un acufero cautivo, cuando elnivel piezomtrico"virtual" aflora en la superficie y las aguas surgen al exterior.CICLO HIDROLGICO DEL AGUA

El ciclo hidrolgico se podra definir como el proceso que describe la ubicacin y el movimiento del agua en nuestro planeta".Es un proceso continuo en el que una partcula de agua evaporada del ocano vuelve al ocano despus de pasar por las etapas de precipitacin, escorrenta superficial y/o escorrenta subterrnea.

El concepto de ciclo se basa en el permanente movimiento o transferencia de las masas de agua, tanto de un punto del planeta a otro, como entre sus diferentes estados (lquido, gaseoso y slido). Este flujo de agua se produce por dos causas principales:laenerga Solary lagravedad.

FASES DEL CICLO HIDROLGICO

EvaporacinEl ciclo se inicia sobre todo en las grandes superficies lquidas (lagos, mares y ocanos) donde la radiacin solar favorece que continuamente se forme vapor de agua. El vapor de agua, menos denso que el aire, asciende a capas ms altas de la atmsfera, donde se enfra y se condensa formando nubes.

PrecipitacinCuando por condensacin las partculas de agua que forman las nubes alcanzan un tamao superior a 0,1 mm comienza a formarse gotas, gotas que caen por gravedad dando lugar a las precipitaciones (en forma de lluvia, granizo o nieve).

RetencinUna parte del agua de precipitacin vuelve a evaporarse en su cada y otra parte es retenida por la vegetacin, edificios, carreteras, etc., y luego se evapora.Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda retenida en charcas, lagos y embalses (almacenamiento superficial) volviendo una gran parte de nuevo a la atmsfera en forma de vapor.Escorrenta superficialOtra parte circula sobre la superficie y se concentra en pequeos cursos de agua, que luego se renen en arroyos y ms tarde desembocan en los ros (escorrenta superficial). Esta agua que circula superficialmente ir a parar a lagos o al mar, donde una parte se evaporar y otra se infiltrar en el terreno.

InfiltracinUna parte de la precipitacin llega a penetrar la superficie del terreno (infiltracin) a travs de los poros y fisuras del suelo o las rocas, rellenando de agua el medio poroso.

EvapotranspiracinEn casi todas las formaciones geolgicas existe una parte superficial cuyos poros no estn saturados en agua, que se denomina zona no saturada, y una parte inferior saturada en agua, y denominada zona saturada. Una buena parte del agua infiltrada nunca llega a la zona saturada sino que es interceptada en la zona no saturada. En la zona no saturada una parte de este agua se evapora y vuelve a la atmsfera en forma de vapor, y otra parte, mucho ms importante cuantitativamente, se consume en la transpiracin de las plantas. Los fenmenos de evaporacin y transpiracin en la zona no saturada son difciles de separar, y es por ello por lo que se utiliza el trmino evapotranspiracin para englobar ambos trminos.

Escorrenta subterrneaEl agua que desciende, por gravedad-percolacin y alcanza la zona saturada constituye la recarga de agua subterrnea.

El agua subterrnea puede volver a la atmsfera por evapotranspiracin cuando el nivel saturado queda prximo a la superficie del terreno. Otras veces, se produce la descarga de las aguas subterrneas, la cual pasar a engrosar el caudal de los ros, rezumando directamente en el cauce o a travs de manantiales, o descarga directamente en el mar, u otras grandes superficies de agua, cerrndose as el ciclo hidrolgico.

El ciclo hidrolgico es un proceso continuo pero irregular en el espacio y en el tiempo. Una gota de lluvia puede recorrer todo el ciclo o una parte de l. Cualquier accin del hombre en una parte del ciclo, alterar el ciclo entero para una determinada regin. El hombre acta introduciendo cambios importantes en el ciclo hidrolgico de algunas regiones de manera progresiva al desecar zonas pantanosas, modificar el rgimen de los ros, construir embalses, etc.

El ciclo hidrolgico no slo transfiere vapor de agua desde la superficie de la Tierra a la atmsfera sino que colabora a mantener la superficie de la Tierra ms fra y la atmsfera ms caliente. Adems juega un papel de vital importancia: permite dulcificar las temperaturas y precipitaciones de diferentes zonas del planeta, intercambiando calor y humedad entre puntos en ocasiones muy alejados.

REDES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

Se conoce como red de abastecimiento de agua potable al sistema que permite que llegue el agua desde el lugar de captacin al punto de consumo en condiciones correctas, tanto en calidad como en cantidad. Este sistema se puede clasificar por la fuente del agua en: agua de mar, agua superficial; esta procede de lagos o ros, agua de lluvia almacenada, agua subterrnea y las aguas procedentes de manantiales naturales. Es importante tener en cuenta que esta agua antes de ser enviadas a las viviendas se transformar en agua potable, dependiendo el origen de estas, se le har un proceso de saneamiento y desinfeccin. Ahora bien, el sistema que utiliza aguas superficiales consta de cinco partes principales como son la captacin, el almacenamiento de agua bruta, el tratamiento, almacenamiento de agua tratada y red de distribucin. Este sistema se considera como la red de abastecimiento de agua potable mas completa.

Almacenamiento de agua bruta: este se utiliza cuando la fuente de agua no tiene un caudal que le supla el agua necesaria durante todo el ao. Para ello es que se construyen los embalses, este puede almacenar el agua de los arroyos y ros que no garantiza en todo momento el caudal. Captacin: es el puesto inicial del sistema de abastecimiento, para la captacin de aguas subterrneas se realiza en pozos, para aguas superficiales se realiza mediante las bocatomas, estos dos tipos de aguas son las mas empleadas para abastecer agua a las poblaciones. Tratamiento: aqu se procede a purificar las aguas. Este tratamiento cambiar dependiendo la calidad del agua bruta. Para el tratamiento del agua potable se debe tener en cuenta los siguientes componentes:

Reja: gracias a este se evita el paso del material grueso ya sea flotante o de arrastre de fondo. Desarenador: evita el paso de materiales de tamao fino Floculadores: aqu se le aade qumicos para la decantacin de materiales muy finos. Decantadores: este separa una porcin elemental del material fino. Filtros: gracias a este el material en suspensin se retira totalmente.

Dispositivo de desinfectacin.

Almacenamiento de agua: este almacena un volumen necesario de agua, el cual ser utilizado para casos de emergencia, un ejemplo de estos casos son los incendios. Esta agua se almacena en tanques, estos pueden ser elevados o apoyados en el suelo. Red de distribucin: esta red comienza en los tanques de agua tratada y termina en el hogar de la persona que utilice el sistema.

Por otra parte, cuando nos referimos al impacto que el sistema de abastecimiento de agua tiene en el ambiente, es importante conocer que en el sector de la salud y del bienestar de muchas personas su impacto es muy efectivo.

Tanque Elevado

Lostanques de aguason un elemento fundamental en unared de abastecimiento de agua potable, para compensar las variaciones horarias de la demanda deagua potable. Puesto que lasplantas de tratamiento de agua potablefuncionan mejor si tienen poca variacin delcaudaltratado, conviene mantener aproximadamente constante el caudal. Las plantas de tratamiento se dimensionan por lo tanto para que puedan producir la cantidad total de agua que la ciudad o pueblo consume a lo largo del da, y los tanques absorben las variaciones horarias: cuando hay poco consumo (como en la noche) se llenan, y cuando el consumo es mximo (como, por ejemplo, a la hora de cocinar) se vacan.

Los tanques deagua, desde el punto de vista de su uso, pueden ser:Pblicos, cuando estn localizados de forma tal en la ciudad que pueden abastecer a un amplio sector de estaPrivados, cuando se encuentran al interior de las viviendas, o en el terreno de un edificio de apartamentos, y sirven exclusivamente a los moradores de este.

Desde el punto de vista de su localizacin, los tanques de agua pueden ser: Enterrados (subterrneos). Apoyados sobre el suelo (de superficie). Areos (por encima del nivel de los techos).

Estos tres tipos de tanques pueden llegar a tener grandes dimensiones, hasta varios miles dem3Elevados en torres (dentro de la categora de tanques areos), a estos se les llama tambin torres de agua. Estos tanques tienen la funcin de asegurar en la red la presin adecuada, en los perodos de pico de consumo.

Tanque de apartamento (dentro de la categora de tanques de superficie), Son tanques de agua instalados dentro de los apartamentos debido al racionamiento de agua por causa de la escases del lquido vital. Algunos surten el agua por gravedad y otros lo hacen ayudados por un sistema de bombeo compacto.

POZOS MECNICOS Y ARTESANALESPerforacin de pozos mecnicos

Mtodo de percusin Este mtodo lleva a cabo la perforacin dejando caer con regularidad un pesado grupo de herramientas dentro del agujero, el barreno fractura la roca dura y la convierte en pequeos fragmentos, cuando se est perforando en materiales suaves y no consolidados la accin de vaivn de las herramientas entremezcla con agua las partculas, formando as un lodo. El agua para formarlo es agregada al agujero cuando no se encuentra presente en la formacin que se est penetrando.

El lodo debe ser retirado conforme se va acumulando mediante una bomba de arena o una cuchara ya que retarda la velocidad de penetracin.El grupo completo de herramienta de perforacin se compone de cuatro elementos: el barreno, la barra de pesos, las tijeras de perforar y el porta-cable giratorio.

La barra le imprime un peso adicional al barreno y el efecto de su longitud ayuda a mantener un agujero recto cuando se perfora en roca dura.

Las tijeras consisten en un par de barras articuladas. Cuando el barreno se empieza a quedar aprisionado se utilizan las tijeras para aflojar la herramienta es para lo nico que sirven.

El porta-cable giratorio establece la conexin de las herramientas al cable.

Los elementos de la un grupo de herramienta se acoplan entre s mediante extremos roscados de la designacin estndar API American Petroleum Institute

El cable que sostiene las herramientas de perforacin se denomina lnea de perforar. Por lo general el dimetro vara entre 5/8 y 1 y su torcido es en sentido izquierdo.

La lnea de perforar se hace pasar por una polea que se haya en la cumbre del mstil o torre de donde desciende al cabrestante llegando al tambor principal de arrollado.

La cuchara est formada por un tramo de tubo con una vlvula de retencin en el fondo. La vlvula puede ser del tipo plano o del tipo de dardo.

La bomba de arena es una cuchara dotada de un mbolo el cual al desplazar hacia arriba, produce un vaco que abre la vlvula y succiona la arena o el lodo que contiene los fragmentos, hacindolo penetrar al tubo.

La lnea de arena pasa sobre una polea separada, en la cumbre de la torre y luego desciende hasta su tambor de arrollado.

La accin de sube y baja es impartida a la herramienta de perforar y al cable, por un brazo excntrico, para llevar a cabo el proceso de perforacin.

Mtodo californiano Utiliza los mismos principios que el mtodo de percusin, con excepcin de tres aspectos: una pesada cuchara denominada cucharn de lodo, se utiliza al mismo tiempo como barreno y como cuchara; en lugar de tubera estndar de acero, se usa como ademe tubos cortos de acero laminado, se emplean a su vez gatos hidrulicos para introducir el ademe.

El lodo debe ser retirado conforme se va acumulando mediante una cuchara, ya que retarda la velocidad de perforacin.

Mtodo de rotacin Consiste en hacer un agujero mediante la accin rotatoria de un trpano y remover los fragmentos que se producen con un fluido que continuamente se hace circular, conforme el trpano penetra en los materiales de la formacin. El trpano se coloca en la punta de un grupo de tubera, el lodo de perforacin es bombeado a travs de la tubera expulsado por las boquillas de sta, el lodo entonces fluye hacia la superficie a travs del espacio anular que se halla alrededor de la tubera.

Despus el fluido es conducido a un foso de sedimentacin y de ah a otro de reserva, en este es nuevamente succionado por la bomba una vez que su contenido de fragmentos se halla sedimentado.

En este sistema se utilizan dos tipos generales de trpanos que son: el de rodetes dentados, trpano para roca, y el de arrastre que comprende el tipo de cola de pescado o el de tres aletas. Desde el interior del trpano y en la parte superior de cada rodete, se hace dirigir un chorro de fluido de perforacin que lava las superficies que han sido cortadas.

En terrenos rocosos, es necesario instalar la barra de peso, ya que esta proporciona un mayor empuje al grupo de herramientas y consecuentemente aumenta la velocidad de perforacin en este tipo de terrenos.

Mtodo rotatorio de circulacin inversa Este mtodo se efecta invirtiendo la circulacin del fluido de perforar, el extremo de aspiracin de la bomba, en lugar del de descarga se conecta al vstago giratorio a travs del eslabn superior, y de ah a la tubera de perforacin, el fluido de perforacin se desplaza hacia arriba por dentro de la tubera y es descargado por la bomba al foso de sedimentacin.

El fluido retorna al agujero mediante flujo gravitacional, en esta forma se desplazar hacia abajo, a travs del espacio anular que rodea a la tubera hasta alcanzar el fondo del agujero.

Perforacin a chorro Sistema de percusin a chorro, hasta el presente su utilizacin se ha visto limitada en gran parte a perforar pozos de 7.5 y 10 cm. Hasta profundidades de 60m. Las herramientas de este mtodo consisten de un trpano de forma de cincel fijada al extremo inferior de una un grupo de tubera, el agua de perforacin fluye en forma ascendente por el espacio anular que se encuentra alrededor de la tubera de perforacin, arrastrando as los fragmentos en suspensin, el agua descarga en la superficie del terreno y de ah es conducida al foso de sedimentacin.

Mtodo de percusin hidrulica Tambin denominado mtodo de la barra hueca, usa una barra de un grupo igual que el mtodo de percusin a chorro.

El trpano es tambin similar con la diferencia que se halla provisto de una vlvula de retencin, intercalada entre el trpano y el extremo inferior de la tubera de perforacin. La perforacin se ejecuta levantando y dejando caer conjuntamente las barras y el trpano mediante carreras cortas y sbitas.

El agua que contiene en suspensin los fragmentos o cortaduras entra a travs de los orificios del trpano. Cuando ste es halado, la vlvula de retencin se cierra y atrapa el fluido contenido en ella. Este movimiento alterno continuo produce la accin de bombeo que eleva el fluido, donde descarga en un tanque de sedimentacin, el agua se hace retornar desde el tanque de sedimentacin al agujero, completando as el ciclo de circulacin del fluido.

Mtodo de perforacin con taladro ste comprende la excavacin del material, para lograr la profundidad del hoyo mediante el uso de un taladro, el material que se va excavando se recoge en un cucharn cilndrico que se halla dotado en el fondo de una cuchillas cortantes, el cucharn se conecta al extremo inferior de un vstago giratorio, el cul pasa a travs de un gran engranaje anular, el que a su vez le imprime el movimiento de rotacin como si fuese la mesa rotatoria.

Este sistema de perforacin ha encontrado aplicacin ante todo en aquellos lugares en que las formaciones arcillosas no se derrumban y permiten la instalacin de la tubera que servir de ademe.

Perforacin rotatoria con aire comprimido El equipo rotatorio de perforacin que utiliza aire comprimido como fluido de perforar en lugar de lodo, constituye un avance muy moderno en la industria de la perforacin de pozos. Este sistema se hace circular aire a presin por la tubera de perforacin, el cual escapa por las aberturas del trpano subiendo luego por el espacio anular que rodea a la tubera, el aire que se desplaza a gran velocidad dentro del anillo arrastra los fragmentos hasta la superficie o los expulsa de la fisuras de la roca.

Este procedimiento slo se puede aplicar a formaciones consolidadas, las mquinas rotatorias diseadas para este tipo de trabajo vienen equipadas con una bomba convencional de lodo adems de un compresor de aire de gran capacidad. Los trpanos para roca, del tipo de rodetes, similares a los que se disean para la perforacin basado en lodo, pueden tambin utilizarse cuando se perfora con aire.

El otro tipo de herramienta y trpano que se utiliza en el sistema rotatorio con aire comprimido, consiste de un martinete neumtico que se halla colocado en el extremo inferior de la tubera. ste combina el efecto percusivo de la perforacin con herramienta de cable, con la accin rotatoria de los equipos respectivos. El trpano consiste de un martinete con incrustaciones de carburo de tungsteno.

Formacin de la camada filtrante Conforme avanza la perforacin se va formando en las paredes del agujero un filtro de lodo o camada filtrante.

Este revestimiento de condicin plstica, constituido por limo, arcilla y coloides se forma debido a un efecto filtrante cuando la presin del fluido de perforacin expulsa una parte del agua de ste. sta condicin plstica reduce la prdida del fluido hacia las formaciones permeables.

La camada filtrante en ningn momento podra evitar el colapso del pozo, la resistencia al colapso se mantiene mediante la presin hidrosttica del fluido dirigida radialmente hacia afuera.

Fluidos de perforacin Puede ser desde una agua lodosa hasta una mezcla viscosa hbilmente preparada con materiales adecuados. Las funciones esenciales del fluido de perforacin son: Proteger las paredes del agujero del socavamiento. Recoger los fragmentos del fondo del pozo. Sellar las paredes del agujero, para reducir la prdida de circulacin. Mantener los fragmentos en suspensin cuando la circulacin cesa. Enfriar y limpiar el trpano.

Pozos hincados o clavados Estos pozos slamente pueden construirse en formaciones suaves que se encuentren libres de guijarros o de cantos. Se perforan por lo general hasta profundidades de 15 metros y an mayores, cuando las condiciones son favorables.

Los pozos clavados son bombeados por lo general utilizando la presin atmosfrica. En tales casos, el nivel esttico debe hallarse a una profundidad de 4.5 metros por debajo de la superficie. Si se utiliza tubera de 5 centmetros o mayor, se pueden utilizar ciertos tipos de bomba, tales como de eyector o chorro, o la de cilindro, para bombear agua de profundidades mayores.

Las punteras pueden clavarse o hincarse desde la superficie del terreno hasta profundidades de 9 metros. Mediante mtodos manuales, dependiendo de la compacidad del suelo. Ya sea que el hincado se efecte a mano o mediante una mquina, el primer paso consiste en abrir un agujero, con taladro manual, de una profundidad ligeramente mayor que la longitud de la puntera.

Voladura de cantos Los cantos o grandes guijarros con que se tropieza a casi cualquier profundidad retrasan el trabajo y aumentan el costo de perforacin.La voladura con dinamita, para reventar las rocas que producen la obstruccin, es la manera usual de afrontar la situacin. El procedimiento vara dependiendo de que se est usando el mtodo de percusin o el de rotacin.

Por el mtodo de percusin se ha introducido un ademe de 30 cm. o ms grande, hasta una profundidad en que los guijarros o cantos impiden continuar la perforacin.

Estas grandes piedras no se pueden fracturar por el impacto producido por el barreno; deben emplearse explosivos.

Para colocar el explosivo se introduce una un grupo de 20cms de dimetro dentro del ademe ms grande penetrando el tubo unos 3 m dentro del nido de piedras, el explosivo debe colocarse en el fondo del agujero de 20 cm, y cubrirse con unos 90 cm, de arena. Enseguida, si es posible el agujero deber llenarse de agua, evitando as que la formacin trate de ascender conforme la tubera de 20 cm, es halada hacia arriba. Est tubera deber ser levantada por lo menos 1.5 m, para protegerla.

El objetivo es despedazar las piedras para que las herramientas de perforacin realicen el resto del trabajo.

La cantidad de explosivo debe ser calculada; no existe una medida exacta, los perforadores colocan una cantidad moderada con el propsito de no provocar una explosin muy grande que no permita seguir perforando el pozo.Cuando se utiliza el mtodo de perforacin rotatoria y se tropieza con cantos que el trpano no puede penetrar, se debe instalar una un grupo de tubera como preparacin de la voladura de los cantos luego se introduce por debajo de la tubera un trpano de tamao adecuado para intentar perforar por debajo del tubo.

Se debe llenar el agujero con un lodo tan viscoso como lo permita la bomba por lo menos unos 3 m del fondo y se prosigue con la perforacin a una rotacin lenta.

Cuando se ha perforado un agujero lo suficientemente grande como para permitir la colocacin de la carga explosiva por debajo de la tubera sta puede acomodarse y detonarse en la misma forma descrita para el caso de la percusin.

Eleccin de la tubera de ademe Los productos tubulares de acero se designan de varias maneras, tales como tubos, conductos, tubera, caera y ademe. La tecnologa empleada para describir el tamao y otras caractersticas de estos productos tubulares, ha incrementado conforme lo ha hecho la demanda y sus aplicaciones.

La tubera de acero ms apropiada para los diversos objetivos relacionados con la perforacin de pozos, es la que se fabrica de acuerdo a la especificaciones del American Petroleum Institute, por lo general se prefiere la tubera sin costura y soldada elctricamente.

La tubera de revestimiento API se fabrica de clases A y B; estas dos designaciones se refieren a las resistencias del material, a la tensin y fluencia.

Los tubos de clase A, deben tener una resistencia a la tensin de por lo menos 3,360 Kg/cm2 , en tanto que la tubera clase B debe ser de una resistencia a la tensin de 4,200 Kg/cm2, cualquiera de ambas clases es satisfactoria para emplearla en la perforacin de pozos.

Cementacin de tubera de ademe Esto representa rellenar el espacio alrededor de la tubera, por lo general el que se halla entre la tubera y el agujero, con una pasta adecuada de cemento o de arcilla. Si la construccin del pozo incluye un ademe interior y otro exterior, la cementacin puede hacerse entre los dos ademes, adems de poder sellar cualquier abertura que pudiese existir por fuera del ademe exterior.

El trmino cementacin es utilizado por los perforadores para describir toda operacin de mezclar y colocar la pasta.

Dosificacin de la pasta de cemento La relacin agua cemento para obtener una pasta adecuada debe ser de unos 22 a 27 litros de agua. Por cada bolsa de cemento de 50 Kg. se pueden utilizar arcillas bentonticas en proporciones que van de 1.5 a 2.7 kg por bolsa de cemento, en cuyo caso debern utilizarse 29 litros de agua por bolsa.La bentonita ayuda a mantener en suspensin las partculas de cemento, reduciendo as la contraccin y mejorando la fluidez de la mezcla. Es preferible mezclar primero la bentonita con el agua, agregando luego el cemento a esa suspensin.

Verticalidad y alineamiento de pozos Es importante que un pozo se halle tanto recto como a plomo, lo cual no se puede garantizar, el perforador puede mantener el alineamiento del pozo dentro de ciertos limites prcticos si ejerce un cuidado razonable.

La verticalidad puede ser verificada con una plomada y que la rectitud se verifique con un calibrador cilndrico de 12 metros de longitud y de un dimetro ligeramente menor que el del ademe del pozo.

De los dos factores mencionados la rectitud del pozo es de mayor importancia, puesto que es la que determina si una bomba de tipo turbina vertical puede o no instalarse en el pozo hasta la profundidad deseada.

Las condiciones causantes de que los pozos se tuerzan o se hallen fuera de plomo son la siguientes: carcter del material del subsuelo que se atraviesa mientras se perfora, alineamiento del tubo que se usa como ademe, y la fuerza de empuje aplicada a la tubera de perforacin, cuando se usa el sistema rotatorio.

Lo recomendable es verificar el alineamiento del agujero varias veces cuando estn perforando un pozo de profundidad sustancial. Esto es especialmente muy corriente en la perforacin por percusin.

Se puede economizar tiempo y dinero cuando se toman las medidas necesarias para corregir el alineamiento del pozo tan pronto como se observe alguna tendencia de ste a torcerse.

Instalacin de rejillas La instalacin de la rejilla constituye uno de los elementos esenciales de la completacin de un pozo. Las etapas tales como la cementacin del ademe dentro del agujero, instalacin de la rejilla, desarrollo y desinfeccin son todas parte de la terminacin de un pozo.

Los procedimientos empleados para instalar rejillas dependen del diseo del pozo y del mtodo que se haya utilizado al perforarlo. Cuando se perfora por el mtodo de percusin, el procedimiento que ms se aplica es el de retraccin del ademe.

Los elementos bsicos consisten en hacer descender la rejilla por dentro del ademe hasta la profundidad total del pozo, y luego, retraer el ademe en una distancia suficiente para que deje expuesta la rejilla en el intervalo productor del acufero.

Lo ms importante al instalar la rejilla es que el ademe debe ser de buena calidad, para poder hacerlo descender hasta el fondo y despus poder halarlo en tanto que se desee que la rejilla quede expuesta.

El tipo telescpico de rejillas de pozo, se desarroll en un principio para facilitar la colocacin en los pozos perforados por el mtodo de percusin.La rejilla se fabrica del tamao exacto que permita introducirla por dentro de la tubera estndar del dimetro correspondiente, al igual que las secciones de un telescopio, por ejemplo, una rejilla de un dimetro de 15 cm, tiene el tamao justo para ser introducida en un tubo estndar de 15 cm.

Para el mtodo de perforacin por rotacin, tambin es utilizada la instalacin de rejillas por retraccin del ademe, la principal diferencia con este mtodo es que el ademe debe suspenderse a nivel del terreno durante el desarrollo del pozo mediante el empleo de abrazaderas y cuas, como no existe friccin por fuera de la tubera, sta no se mantendr en posicin por s sola, hasta que el material de la formacin derrumbe y la aprisione.

En el mtodo de instalacin de rejilla por achicamiento, la rejilla es acondicionada en su extremo inferior con una zapata de extraccin o con una manga abierta, se hace descender mediante el ademe, en forma telescpica.

El objetivo que se persigue con el mtodo de achicamiento, es el de desplazar y remover la arena que se encuentra por debajo de la rejilla, de modo que sta se asiente conforme la arena es desplazada. El peso que proporciona la tubera de extraccin ayuda a que la rejilla se asiente, cuando el peso de sta por s sola es insuficiente.

Pozo con filtro artificial de grava Un pozo acondicionado con un filtro artificial de grava, difiere de otro que haya sido desarrollado naturalmente, en que en el primero se coloca una envoltura alrededor de la rejilla, formada por arena o grava de gradacin especial, este filtro sustituye a la zona hidrulicamente gradada y de alta permeabilidad que se forma en el procedimiento convencional de desarrollo.

Ambos tipos de pozos si se han construido adecuadamente son eficientes y estables. La decisin sobre cual sistema deber usarse se basa en consideraciones relativas al costo y a las condiciones que se encuentren.

Los procedimientos para la instalacin de las rejillas en aquellos pozos dotados de un filtro artificial de grava, comprenden el centrar la rejilla dentro de un agujero ampliado y a la colocacin del material del filtro.

Colocacin del filtro de grava Un aspecto importante de la colocacin de los filtros de grava es el referente al uso de un mtodo que impida la separacin de las partculas gruesas y finas que forman la mezcla gradada. Un pozo que expulse arena puede ser el resultado de la segregacin de los diversos tamaos de grano, aunque el material utilizado tenga la gradacin apropiada.

Sellado del espacio anular En la mayor parte de los pozos que tienen filtro artificial de grava se requiere algn tipo de sello por encima de la grava para cerrar el espacio anular entre el extremo superior de la tubera de extensin y el interior del ademe instalado en el intervalo superior del pozo. Este sello evita el movimiento ascendente de la grava cuando el pozo se est bombeando.

Extraccin de rejillas A veces se presentan situaciones en las que es necesario extraer una rejilla del pozo. La extraccin de una rejilla sin levantar al mismo tiempo el ademe de pozo, es desde luego, posible slamente en aquellos casos en los que la instalacin original ha sido realizada por el mtodo de colocar la rejilla de forma telescpica por dentro del ademe.

La necesidad de extraer una rejilla puede deberse a

Incrustacin y cementacin de la arena de la formacin en el torno a la rejilla, por la accin de cierta materia que no puede eliminarse mediante algn tratamiento qumico aplicado en el sitio. Corrosin que haya daado la rejilla y que cause que el pozo comience a arrojar arena. Abandono del pozo, por lo que se desea utilizar en un pozo nuevo.

Las rejillas de 10 cm y mayores, se extraen utilizando una tubera de dimetro menor aprisionada por dentro de la rejilla mediante un tapn de arena.

La arena es colocada cuidadosamente en el espacio entorno a la tubera para halar y la pared interior de la rejilla, forma una abrazadera que sirve como conexin estructural entre ambas. El tapn de arena constituye la mejor y ms confiable manera de transmitir la fuerza aplicada para halar la rejilla.

Colocacin del tapn de arena Cuando la tubera de extraccin se ha hecho descender hasta una profundidad cercana al fondo de la rejilla, se vaca la arena dentro del espacio anular comprendido entre ambos. La arena debe vaciarse lenta y uniformemente alrededor de toda la periferia. La cantidad de arena debe de ser la suficiente como para llenar la rejilla en un intervalo de unos dos tercios de longitud. Debe tenerse mucho cuidado de calcular bien la cantidad de arena y no colocar tanta que llegue a derramarse por sobre el extremo superior de la rejilla.

El desarrollo y acabado del pozo comprende todas aquellas etapas de su complementacin encaminadas a eliminar los materiales finos del acufero y como consecuencia, a limpiar abrir o ensanchar los pasajes de la formacin, de modo que el agua pueda entrar al pozo ms libremente. El desarrollo constituye una labor esencial del verdadero acabado de un pozo de agua.Con ello se obtienen tres ventajas que son: El desarrollo repara cualquier dao u obstruccin que haya sufrido la formacin como consecuencia derivada de los efectos de la perforacin. El desarrollo aumenta la porosidad y la permeabilidad de la formacin natural en los alrededores del pozo.

El desarrollo estabiliza la formacin granular en torno a la rejilla, de manera que el pozo descarga agua libre de arena.

Pasos para la construccin de pequeos reservorios

Paso 1 - Seleccin del lugarEl lugar de construccin del reservorio (muro de contencin y rea que ocupar el pequeo lago) debe ser seleccionado tomando en cuenta algunas caractersticas importantes (Vase Recuadro en la pgina siguiente),como forma de garantizar mayor eficiencia tcnica y econmica para el mismo.

Caractersticas deseables para el lugar de construccin del reservorioFondo del cauce y taludes laterales rocosos e impermeables para proporcionar mejor anclaje y sustentacin del muro de contencin y evitar prdidas de agua por infiltracin.

Cauce angosto para reducir costos de construccin y formar un lago ms profundo y con espejo de agua ms pequeo, generando mayor columna de agua y evitando prdidas por evaporacin.Cercana de nacimientos que proporcionan buenos caudales de agua, sin que el lago formado inunde dichos nacimientos y produzca efecto de tapn.

Cota que permita sacar el agua del reservorio por gravedad y para el uso que se plantea.Lo ms cercano posible a los puntos de utilizacin, como forma de evitar costos de conduccin y distribucin del agua.

Paso 2 - Demarcacin del lugar del muro de contencin

La ubicacin exacta del muro de contencin se demarca con estacas o piedras y pita. El muro de contencin debe tener la forma de un leve arco en contra de la corriente de agua, para darle ms resistencia. Los laterales del muro recibirn la mayor fuerza ejercida por la corriente, pero estarn mejor ancladas contra los taludes. La posicin de la compuerta debe ser igualmente identificada y marcada.

Paso 3 - Limpieza del lugar

El lugar establecido para la construccin del muro de contencin debe ser limpiado hasta encontrar la base rocosa. Los sedimentos, piedras sueltas, algas y otros detritos deben ser retirados. A los lados, igualmente se debe excavar el talud para que el muro de contencin est bien anclado en l, de preferencia sobre pared rocosa.

Paso 4 - Picado de las rocas

La superficie rocosa que permanece bajo agua normalmente est cubierta de algas, musgos yotros organismos. Se debe picar con una barra toda la superficie lisa para que haya un buen contacto y amarre entre la base rocosa y la mezcla de cemento del muro de contencin.

Paso 5 - Construccin de la base

Consiste en establecer una base de concreto (mezcla de 1 cemento/ 2 arena, piedras e hierro) con el propsito de nivelar el fondo del cauce, principalmente en el lugar de contruccin de la compuerta.

Esta base constituye el fondo de la compuerta y debe tener un ancho de 0.50 m y no ms de unos 0.20 m de altura en relacin al fondo del cauce, como forma de evitar el asolvamiento del reservorio. Su largo depende del ancho del cauce; sin embargo, tomando en cuenta el invierno copioso, debe tener un mnimo de 1.50 m, para que todo el caudal pueda pasar por la compuerta abierta.

Paso 6 - Construccin del muro de contencin

Encima de la base se construye el muro de contencin, utilizando piedras, hierro y una mezcla fuerte (2 de arena:1 de cemento), dejando el espacio de la compuerta. El muro debe tener una altura mxima de 1.50 m (reservorios ms altos necesitan tcnicas de ingeniera ms sofisticadas y seguras), ancho basal de 0.50 m y ancho superior no menor de 0.35 cm.

El muro de contencin debe ser repellado por el lado en donde acumular el agua para evitar infiltraciones y fugas. Igualmente, las rocas laterales deben tener sus grietas rellenas, si no por all puede haber fuga de agua. No se debe olvidar instalar en la parte baja del muro de contencin, inmediatamente por encima de la base, un tubo de buen dimetro (4 ms) para la toma de agua.

Paso 7 - Canaleta de la compuerta

Durante la construccin del muro y repellado, hay que dejar una canaleta de unos 5 cm de profundidad por 5 cm de ancho y de la altura del muro, ubicadas frente a frente, para la instalacin de la compuerta.

El espesor de las tablas de la compuerta debe ser inferior al ancho de la canaleta, tomando en cuenta que la madera se hincha al saturarse de agua. Para fijar las tablas se pueden usar cuas laterales por el lado de abajo.

Paso 8 - Construccin de la caja de toma de agua interna

En la boca interna del tubo de toma de agua, se construye una cajita de cemento de ms o menos 0. 50 m de ancho por 0.50 m de largo y 0.50 m de alto, con una tapa de cemento. E n la p a r e d lateral del lado del talud, se instala una malla fina de metal (por ejemplo, 2 mm) que tiene la funcin de colador. Dicha malla debe estar en la pared lateral mencionada para no recibir la fuerza directa de la corriente. En la boca del tubo, se coloca otra malla tipo cedazo como un colador ms fino.

Caractersticas y manejo de la compuertaEn reservorios ubicados en el cauce de quebradas y pequeos ros, es muy importante el tipo de compuerta, su ubicacin y dimensiones. Ello, porque durante el invierno el caudal debe tener libre paso, con el objetivo de evitar el asolve del volumen del reservorio y consecuente prdida de su funcin.

Tomando en cuenta lo anterior, la compuerta del reservorio debe tener las siguientes caractersticas:

Estar ubicada en el lugar del cauce donde se concentra el caudal de crecida. Es el punto en que el agua pasa con mayor velocidad durante la crecida. Ello permitir que los sedimentos arrastrados pasen por el reservorio sin asolvarlo y que haya menos presin sobre el muro de contencin. Por lo general, en tramos rectos del curso, este punto se ubica en la parte central del cauce. Tener una base lo ms cercana posible al fondo del cauce (mximo de unos 0.20 m de altura) para no crear una barrera al arrastre de fondo y, por ende, un volumen de asolvamiento. Tener un ancho de unos 0.5 m (base del muro de contencin) y una largura no menor de 1.5 m.

Ser fcilmente movible (tablas de madera unas sobre otras), para que los usuarios puedan manejarla fcilmente, de la siguiente manera:

Cerrarla luego de terminado el perodo lluvioso en el comienzo de noviembre, con el objetivo de captar y almacenar una parte del curso de agua remanente. Abrirla paulatinamente, quitando las tablas una a una, desde arriba hacia abajo, en la medida en que el curso de agua va mermando. Ello en razn de que el caudal del curso de agua debe permanecer aguas abajo, es decir, no se puede captar y almacenar toda el agua del curso. Cada vez que el agua ya no rebalsa la compuerta, se debe sacar una tabla. Abrirla totalmente antes de que las primeras tormentas de mayo puedan traer sedimentos y asolvar el reservorio.

De preferencia, tener las dimensiones que soporte el paso del caudal mximo crtico del curso de agua. Sin embargo, ello no es fundamental, puesto que en una crecida grande el agua puede pasar por encima del muro de contencin. Si la compuerta esta abierta no habr problemas de asolvamiento.

Paso 9 - Construccin de la caja de toma de agua externa

En la parte externa del muro de contencin, en la boca de salida del tubo de toma de agua, se construye otra cajita de cemento de iguales dimensiones, con una tapa. Esta tapa debe estar sellada con una mezcla leve para evitar prdida de agua y poder ser abierta para limpieza peridica. Tambin es posible construirla con una altura superior al nivel mximo de agua, no necesitndose en este caso sellar la tapa. En la parte frontal de esta cajita, se instalan los tubos fijos para conexin con las mangueras de conduccin de agua. Estos tubos deben ser preferentemente de metal.

Construccin de pozos artesanales superficiales

Hay muchas situaciones en que el agua no aflora a la superficie. En estos casos, es necesario perforar pozos que alcancen la capa fretica. Estos pozos son llamados artesanales (construidos a mano) o superficiales, aunque, a veces, presenten ms de 20-25 m de profundidad.

Por lo general, los pozos artesanales presentan agua de buena calidad, a pesar de que no sean muy prcticos al momento de extraerla, tal como ocurre en el caso de las fuentes superficiales.

Problemas que con frecuencia presentan los pozos artesanales:Desplome de las paredes no rocosas causado por el subir y bajar del agua entre invierno y verano y, algunas veces, por sismos.Contaminacin por la descomposicin de hojas y hasta animales silvestres o domsticos que caen al interior del mismo, al ser mantenidos sin una buena proteccin en la superficie.Contaminacin causada por sedimentos cuando el pozo est dentro de quebradas o sin proteccin en la superficie.

Pasos para la construccin de un pozo artesanal

Paso 1 - Ubicacin del pozo

Definir el lugar exacto para construir un pozo y asegurar que encuentre buena vena de agua es una tarea incierta.

Hay tcnicas que ofrecen una idea ms segura de posible presencia de la capa fretica ms cercana a la superficie.

Sin embargo, no se puede asegurar que se encuentre una vena de agua que pueda mantener un pozo til. La observacin de la zona es importante.

Al final del verano, los puntos con vegetacin arbrea ms verde pueden indicar reas con posible humedad ms cercana a la superficie. En este sentido, el conocimiento de los lugareos es de gran ayuda. Por el lugar seleccionado para el pozo no deben pasar correntadas de agua en el invierno.

Paso 2 - Medicin del pozo

Se debe establecer y marcar el dimetro del pozo (1.25 m como mnimo). El dimetro inicial debe tomar en cuenta tres aspectos:Leve reduccin del dimetro con la profundidad, lo cual aumenta la resistencia de las paredes.Reduccin de unos 25 cm de dimetro con la construccin del brocal.Permitir la labor ms o menos cmoda para el perforador.

Paso 3 - Perforacin del pozo y proteccin en la zona de la capa freticaDependiendo del tipo material que forma el terreno, varan algunos aspectos de la construccin del pozo.

En terreno rocoso establePerforacin superior del pozo Dado que el terreno est formado por material estable y resistente, el mismo material sostendr las paredes del pozo. Un brocal con paredes internas que alcance 1.0 m de profundidad ser suficiente para sostener y proteger la boca del pozo.

El brocal puede ser de piedra y mezcla o de ladrillos y mezcla, empotrado sobre una base lateral del pozo.

Perforacin intermedia del pozo

En la perforacin intermedia, entre el brocal y la tabla de agua, se debe dar gradualmente una leve reduccin al dimetro del pozo, para llegar abajo a que ste tenga entre 60 y 80 cm. Un menor dimetro en el fondo del pozo contribuye a elevar la columna de agua y facilitar su retirada, si el pozo es pobre de caudal.

Perforacin y proteccin en la zona de la capa fretica El cambio de nivel de agua provocado por el uso o por las diferencias de caudal entre invierno y verano causan el desplome de las paredes. Si las paredes profundas del pozo se perciben poco estables, aunque rocosas(talpuja, por ejemplo), es fundamental la construccin de un brocal con ladrillos y mezcla o piedras y mezcla.

Es importante que el brocal cubra toda la altura de la columna de agua, desde el fondo hasta el nivel mximo de agua en el invierno.

En la zona de nacimiento de agua, el brocal debe tener hoyos a travs de los cuales el agua pueda fluir libremente.

El pozo debe ser perforado hasta que el perforador, con el auxilio de un balde, ya no logre mantener el fondo suficientemente seco para seguir la labor.

En terreno con perfil de material inestable

Considerando el material inestable del terreno (ceniza volcnica, arena, cascajo, suelo suelto, etc.), es fundamental, como medida de seguridad, que el brocal, en este caso, alcance toda la extensin del pozo y se construya a medida que se hace la perforacin.

Se puede utilizar ladrillo o piedra con mezcla.Otra posibilidad es usar tubos de cemento (tubos de alcantarilla), los cuales se van bajando a medida que se va perforando el pozo. En este caso, el dimetro del pozo ser siempre igual.

Paso 4 - Proteccin de la superficie

Sobre la boca del pozo se debe construir un brocal con el objetivo de aislarlo del ambiente, aumentar la seguridad para las personas y facilitar la utilizacin del pozo. El brocal superficial se construye sobre el brocal interno con unos 50 cm de altura y un planchn de cemento robusto.

Paso 5 - Acera y resumidero

Alrededor del brocal se debe construir una acera recolectora de agua desperdiciada, de por lo menos 80 cm de ancho, conectada a una canaleta y un resumidero. Esta estructura tiene la funcin de evitar el humedecimiento del terreno alrededor de la boca del pozo y la consiguiente prdida de su estabilidad.

AFOROAforar el agua consiste en medir el caudal del agua. En vez de caudal tambin se puede emplear los trminos gasto, descarga y a nivel de campo riegos.

Importancia. La medicin o aforo de agua del ro o de cualquier curso de agua es importante desde diferentes puntos de vista, como: Saber la disponibilidad de agua con que se cuenta. Distribuir el agua a los usuarios en la cantidad deseada. Saber el volumen de agua con que se riegan los cultivos. Poder determinar la eficiencia de uso y de manejo del agua de riego.

Mtodos de aforo. Son varios los mtodos que se pueden emplear para aforar el caudal del agua, estando la mayora de ellos basados en la determinacin del rea de la seccin mojada transversal y la velocidad media.

POZOS MECNICOS Y ARTESANALESEn la actualidad, la mayor parte de los pozos de agua que se construyen son perforados mecnicamente, debido a las caractersticas generales que stos presentan.Se tiene algunos trminos que se utilizan para su diseo, los cuales es importante conocerlos, tales como:

Nivel esttico del agua:Es la distancia que existe desde la superficie del terreno o de algn punto de referencia hasta el nivel del agua del pozo (ver figura 14). Se considera tambin como el nivel original del acufero en donde el agua permanece dentro de un pozo, cuando no se est aplicando ninguna forma de extraccin o bombeo.

Nivel dinmico o de bombeo:Se refiere al nivel del agua del pozo conforme avanza el bombeo; el nivel tiende a bajar rpida o lentamente de acuerdo a la explotacin que se est realizando.

Abatimiento:Es el descenso que experimenta el nivel del agua cuando se est bombeando; tambin puede decirse que es la diferencia de longitud entre el nivel esttico y el nivel dinmico. Esto no es ms que la carga en metros columna de agua que produce el flujo de agua desde el acufero

Abatimiento residual:Cuando en un pozo se suspende el bombeo, el nivel del agua empieza a recuperarse y trata de alcanzar el nivel inicial. Durante este lapso de recuperacin la distancia a que el agua se encontraba debajo del nivel inicial se le conoce como abatimiento residual.

Aforo o prueba de bombeo: Es la prueba que se realiza a un pozo con el objeto de obtener informacin del comportamiento y eficiencia del mismo mientras se realiza el bombeo, obteniendo como resultado abatimiento, capacidad productora, lo cual nos servir de base para seleccionar el equipo de bombeo adecuado. Tambin puedeobtenerse informacin del comportamiento del acuferoy sus principales caractersticas.Es de suma importancia tomar, adecuadamente, todas las mediciones de nivel dinmicoy caudal durante la prueba, ya que de esta informacin depender hacer una correctaseleccin de la produccin ptima del pozo y servir, tambin, como gua para laperforacin y diseo de otros pozosen el mismo sector.

Acidez:es una caracterstica o propiedad que se opone a la alcalinidad y que consiste enque el agua puede neutralizar una base o un lcali agregado a sta. Esta propiedadqumica no es muy comn en los pozos profundos, no as en las aguas de las minas,especialmente, donde la explotacin es carbonfera y su contenido es sulfricoprovocado por la pirita de hierro y otros sulfuros metlicos donde el agua y el oxgeno secombinan cido sulfrico. Es de hacer notar que cualquier agua con un valor de ph pordebajo de escala de 7 se denomina cida.

Temperatura:Este concepto tiene un papel importante en la perforacin de los pozosprofundos, pues, cuando en el agua existen gases, la solubilidad de este varainversamente con la temperatura. Tambin se da el fenmeno de que si la temperaturaaumenta, la velocidad de corrosin tiende a aumentar; por otra parte, las variaciones detemperatura, anualmente, se consideran despreciables, ya que la corteza terrestre formaun aislante efectivo. Por estudios de varios autores se considera que la temperatura vara1F a una profundidad de 30 pies y aumenta 1C por cada 100 pies de profundidad.

Las tcnicas para perforar pozos y lograr sus acabados son diversas; cada una tiene sus ventajas en lo que se refiere a construccin, costos, capas que tendr que atravesar, dimetros y profundidades que se perforarn. Factor importante para poder determinar el tipo de perforacin es el conocimiento geolgico del rea a perforar.

Entre los tipos de perforacin de pozos, se tienen los siguientes: Mtodo por percusin. Mtodo rotativo. Perforacin rotativa con aire comprimido.

Debido a que este slo es un estudio de prefactibilidad, no puede determinarse el tipo de acufero existente en el rea que se designe para construir el pozo, ya que sta debe ser evaluada por un profesional en el rea para as poder determinar el mtodo ms adecuado a utilizar para la perforacin del mismo.

Por tal razn, no puede establecerse con certeza el mtodo para perforar el pozo, aunque es importante destacar que el ms utilizado es el mtodo de perforacin rotativo, que bsicamente consiste en una broca rotatoria para perforar el material presente en el agujero y un fluido que continuamente est circulando para extraer los fragmentos de material de los cortes hechos por la broca.

TEMA 6: EQUIPOS DE BOMBEO Y VALVULAS USADAS EN SISTEMAS DE CAPTACION Y DISTRIBUCION

GENERALIDADES SOBRE TIPOS DE BOMBAS, SUMERGIBLES, EQUIPO HIDRONEUMATICO, HIDROCELDAS. BOMBEO HACIA TANQUES

BOMBAS HIDRULICASLas bombas son los elementos destinados a elevar un fluido desde un nivel determinado a otro ms alto, o bien, a convertir la energa mecnica en hidrulica.Segn el tipo de aplicacin se usar uno u otro tipo de bomba.

Actualmente las bombas son los aparatos ms utilizados despus del motor elctrico, y existe una gran variedad de bombas para traslado de lquidos y gases, y para presurizar o crear vaco en aplicaciones industriales. Genricamente las bombas pueden dividirse en dos tipos: de desplazamiento no positivo (hidrodinmicas), y de desplazamiento positivo (hidrostticas).

Las primeras se emplean para traslado de fluidos y las segundas para la transmisin de energa.

El proceso de transformacin de energa se efecta en dos etapas:

a) Aspiracin.- Al comunicarse la energa mecnica a la bomba, esta comienza a girar y con esto se genera una disminucin de la presin en la entrada de la bomba como el depsito de fluido se encuentra sometido a presin atmosfrica, entonces se encuentra una diferenciade presiones lo que provoca la succin y con ello el impulso hidrulico hacia la entrada.

b) Descarga.- al entrar fluido en la bomba lo toma y lo traslada hasta la salida y asegura por la forma constructiva de rotacin que el fluido no retroceda. Dado esto, el fluido no encontrara ms alternativa que ingresar al sistema que es donde se encuentra el espacio disponible, consiguiendo as la descarga.

Tipos de bombasLas bombas hidrulicas se clasifican en dos tipos:Bombas de desplazamiento no positivo (hidrodinmicas)En estas bombas, generalmente empleadas para traslado de fluidos, la energa cedida al fluido es cintica, y funciona generalmente mediante una fuerza de rotacin, por la cual el fluido entra en la bomba por el eje de la misma y es expulsado hacia el exterior por medio de un elemento (paletas, lbulos, turbina) que gira a gran velocidad como se muestra en la figura1.1.

Una bomba hidrodinmica no dispone de sistemas de estanqueidad entre los orificios de entrada y salida; por ello produce un caudal que variar en funcin de la contrapresin que encuentre el fluido a su salida. Si se bloquea totalmente el orificio de salida de una bomba de desplazamiento no positivo aumentar la presin y disminuir el caudal hasta cero, a pesar de que el elemento impulsor siga movindose; esto se debe a que el rotor y la carcasa de la bomba generan una conexin entre la cmara de succin y descarga de la bomba, como se muestra en la figura.

El caudal suministrado por la bomba no tiene suficiente fuerza para vencer la presin que encuentra en la salida, y al no existir estanqueidad entre sta y la entrada, el fluido fuga interiormente de un orificio a otro y disminuye el caudal a medida que aumenta la presin, segn la grfica de la figura 1.2.

En este tipo de bombas la presin mxima alcanzable variar en funcin de la velocidad de rotacin del elemento impulsor; a pesar de ello se pueden conseguir presiones medias con bombas mltiples o de etapas, donde la salida de una es la aspiracin de la siguiente, sumndose as las presiones. Debido a esta peculiaridad, las bombas hidrodinmicas slo se emplean para mover fluidos en aplicaciones donde la resistencia a vencer sea pequea.Bombas de desplazamiento positivo (hidrostticas)Las bombas hidrostticas o de desplazamiento positivo son elementos destinados a transformar la energa mecnica en hidrulica. Cuando una bomba hidrulica trabaja, realiza dos funciones: primero su accin mecnica crea un vaco en la lnea de aspiracin que permite a la presin atmosfrica forzar al lquido del depsito hacia el interior de la bomba; en segundo lugar su accin mecnica hace que este lquido vaya hacia el orificio de salida, forzndolo a introducirse en el sistema oleo hidrulico.

Una bomba produce movimiento de lquido o caudal pero no genera la presin, que est en funcin de la resistencia al paso del fluido que se genera en el circuito.

As, por ejemplo, la presin a la salida de una bomba es cero cuando no est conectada al sistema (no est en carga), pero si la misma bomba se conecta a un circuito (carga), o simplemente se le tapona el orificio de salida, la presin aumentar hasta vencer la resistencia de la carga.

Una bomba hidrosttica o de desplazamiento positivo es aquella que suministra la misma cantidad de lquido en cada ciclo o revolucin del elemento de bombeo, independientemente de la presin que encuentre el lquido a su salida.Bombas hidrodinmicasLas bombas hidrodinmicas o de desplazamiento no positivo tal como los tipos centrfugos o de turbina, se usan principalmente para transferir fluidos donde la nica resistencia que se encuentra es la creada por el peso del mismo fluido y el rozamiento. Aunque estas bombas suministran un caudal uniforme y continuo, su desplazamiento disminuye cuando aumenta la resistencia.

Bombas centrifugasUna bomba centrifuga es un dispositivo constituido por un conjunto de paletas rotatorias perfectamente encajadas dentro de una cubierta metlica (voluta), de manera que son capaces de impulsar al lquido que est contenido dentro de la cubierta, gracias a la fuerza centrfuga que se genera cuando giran las paletas del rodete.

Clasificacin de bombas centrifugas

a) Centrfugas o radiales: son las ms conocidas y a veces las nicas existentes en el mercado. Se caracterizan por hacer uso de la fuerza centrfuga para impulsar el agua, razn por la cual sta sale de la bomba en forma perpendicular al eje del rodete. En este tipo de bombas proporciona un flujo de agua uniforme y son apropiadas para elevar caudales pequeos a grandes alturas.

b) Bombas axiales o helicoidales: no hacen uso de la fuerza centrfuga sino que mueven el agua en forma similar como lo hace un ventilador para mover el aire, el agua sale en forma paralela al eje de rotacin del impulsor. Son especialmente indicadas para elevar grandes caudales (11 m3/seg.) a baja altura hasta 6 mca.7

c) Bombas de flujo mixto: aprovechan las ventajas de las bombas helicoidales (sencillez y poco peso) y se modifica la forma de los labes dndole una forma tal que le imparten al agua una cierta fuerza centrfuga. Alcanzan su mejor rendimiento con caudales entre 30 y 3000lt/seg. y alturas de 3 a 18 mca.8

Considerando que en los equipos de riego localizado, generalmente, se usan las bombas de tipo centrfugas, en este captulo, el anlisis se centrar en stas.

En una bomba centrfuga el motor hace girar un eje en el cual va montado el impulsor que est encerrado en la carcasa. El agua ingresa a la bomba por el centro de la misma y al girar el rotor le imprime velocidad que al salir de la bomba se transforma en presin.Formas de conexin de las bombas

Dos o ms bombas se pueden conectar en serie y paralelo esto para lograr que se aumente su cabeza o el caudal de acuerdo al tipo de conexin que se realice para comprender de mejor manera los dos tipos de conexin los detallamos a continuacin:Conexin de bombas en serie

Al conectar dos o ms bombas en serie se logra un aumento proporcional de la presin total o final del sistema. De esta forma existe una tubera de succin insertada en la fuente de agua y la salida de la primera bomba se conecta a la entrada de la siguiente, y as sucesivamente se tienen dos bombas conectadas en serie, tenemos:

Caudal: Q Total = Q A = Q BCabeza: h Total = h A + h BQ Entrada = Q A Q Salida = Q BH Total = h A + h BH Total: Altura total entregada por la bombaQ Total: Caudal total entregada por la bomba

Conexin de bombas en paralelo

Si dos o ms bombas se acoplan en paralelo se logra como resultado un aumento del caudal elevado, sin un aumento de la presin. En este caso cada bomba tiene la succin inserta en la fuente de agua y se conectan todas las salidas a una comn. De la misma forma, si se tienen tres bombas acopladas en paralelo, tenemos:

Caudal: Q Total = Q A + Q BCabeza: h Total = h A = Q B

Equipo Hidroneumtico

Entre los diferentes sistemas de abastecimiento y distribucin de agua en edificios e instalaciones, los Equipos Hidroneumticos han demostrado ser una opcin eficiente y verstil, con grandes ventajas frente a otros sistemas; este sistema evita construir tanques elevados, colocando un sistema de tanques parcialmente llenos con aire a presin. Esto hace que la red hidrulica mantenga una presin excelente, mejorando el funcionamiento de lavadoras, filtros, regaderas, llenado rpido de depsitos en excusado, operaciones de fluxmetros, riego por aspersin, entre otros; demostrando as la importancia de estos sistemas en diferentes reas de aplicacin. As mismo evita la acumulacin de sarro en tuberas por flujo a bajas velocidades. Este sistema no requiere tanques ni red hidrulica de distribucin en las azoteas de los edificios (evitando problemas de humedades por fugas en la red) que dan tan mal aspecto a las fachadas y quedando este espacio libre para diferentes usos.

Los Sistemas Hidroneumticos se basan en el principio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando es sometido a presin, funcionando de la siguiente manera: El agua que es suministrada desde el acueducto pblico u otra fuente, es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a travs de un sistema de bombas, ser impulsada a un recipiente a presin (de dimensiones y caractersticas calculadas en funcin de la red), y que posee volmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de agua, se comprime el aire y aumenta la presin, cuando se llega a un nivel de agua y presin determinados (Pmx.), se produce la seal de parada de bomba y el tanque queda en la capacidad de abastecer la red; cuando los niveles de presin bajan, a los mnimos preestablecidos (Pmn.) se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente. Como se observa la presin vara entre Pmx y Pmn, y las bombas prenden y apagan continuamente.

Usualmente los encargados de los proyectos consideran un diferencial de presin de 10 mca, lo que puede resultar exagerado, ya que en el peor de los casos la presin vara permanentemente entre 5 y 15 mca. Este hecho es el que los usuarios notan, ya que estas variaciones en la presin se traducen en fluctuaciones del caudal de agua. Adems, el sistema de calentamiento de agua variar su temperatura en funcin del caudal. En efecto, el caudal de 15 mca es un 35% superior al que se tiene, si la presin es de 5 mca. Una instalacin con sistema hidroneumtico, calculado segn lo anterior, consumir un 18 % ms de agua por el hecho de tener que aumentar la presin sobre el mnimo, este aumento conlleva a una prdida de energa importante.

Mientras mayor sea el diferencial de presin y menor el tiempo entre partidas de los motores, ms pequea resulta la capacidad del estanque de presin.

Las bombas estarn funcionando entre dos puntos de operacin de presin y por consiguiente de caudal, por lo que al no ser un punto nico, no podr estar permanentemente en su punto ptimo de eficiencia.

El reglamento de Instalaciones Sanitarias obliga a que la capacidad de las bombas sea un 125% del gasto mximo probable a la presin mnima requerida para el sistema, a fin de asegurar abastecer la demanda mxima al mismo tiempo que se llena el estanque de presin.

COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRONEUMTICO

Un sistema hidroneumtico debe estar constituido por los siguientes componentes:

Un tanque de presin: Consta de un orificio de entrada y uno de salida para el agua (en este se debe mantener un sello de agua para evitar la entrada de aire en la red de distribucin), y otro para la inyeccin de aire en caso de que este falte. Un nmero de bombas acorde con las exigencias de la red. (Una o dos en caso de viviendas unifamiliares y dos o ms para edificaciones mayores). Interruptor elctrico para detener el funcionamiento del sistema, en caso de faltar agua en el estanque bajo. Llaves de purga en las tuberas de drenaje. Vlvula de retencin en cada una de las tuberas de descarga de las bombas al estanque hidroneumtico. Conexiones flexibles para absorber las vibraciones. Llaves de paso entre la bomba y el equipo hidroneumtico; entre este y el sistema de distribucin. Manmetro. Vlvulas de seguridad. Dispositivo para control automtico de la relacin aire/agua. (Puede