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UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y TECNOLOGÍA INGENIERIA CIVIL

ESTACIONES DE BOMBEO Y LINEAS DE CONDUCCION MATERIA: INGENIERIA SANITARIA II CIGLA: CIV-339 B

GRUPO: 18

DOCENTE: ING. XXXX

INTEGRANTES: YOMAR POMA MARTINEZ MOISES MOSCOSO F. XXXX XXX

NUM. DE REG.: 209033231 XXXX XXXX XXXXX

GESTION: 01-2017 SANTA CRUZ - BOLIVIA

ESTACIONES DE BOMBEO Las estaciones de bombeo son instalaciones, construidas y equipadas para transportar el agua residual del nivel de succión o de llegada a las unidades de tratamiento, al nivel superior o de salida de la misma. Las estaciones de bombeo de aguas residuales son necesarias para elev ar y/o transportar, cuando la disposición final del flujo por gravedad ya no es posible. En terrenos planos, los colectores que transportan el agua residual hacia la estación de tratamiento se pueden profundizar de tal modo que se tornaría impracticable la disposición final sólo por gravedad. Las tuberías de alcantarillado, al funcionar como conductos libres, necesitan tener cierta pendiente que permita el escurrimiento por gravedad, situación que en terrenos planos ocasiona que las mismas, en si desarrollo, cada vez sean más profundas. En consecuencia, las estaciones de bombeo surgen como instalaciones obligatorias en Sistemas de Alcantarillado de comunidades o áreas con pequeña pendiente superficial. Las aguas residuales son bombeadas con los siguientes propósitos:  Para ser conducidas a lugares distantes.  Para conseguir una cota más elevada y posibilitar su lanzamiento en cuerpos receptores de agua.  Para iniciar un nuevo tramo de escurrimiento por gravedad.

I.

ESTACIONES DE BOMBEO

I.1.- DEFINICIÓN Una Estación de Bombeo (EB) (también llamada Estación Elevadora (EE)), es una instalación hidroelectromecánica destinada a forzar el escurrimiento de una vena líquida para que ésta llegue a destino en las condiciones previstas en su diseño. Por hidroelectromecánica se entiende aquella instalación donde se conjugan los componentes y estructuras hidráulicas en primer lugar, mecánicas, eléctricas y últimamente también las electrónicas. Por lo general esta instalación está contenida en una obra civil, motivo por el cual la EB reúne en si misma los conocimientos de casi todas las ramas de la ingeniería. En rigor “forzar el escurrimiento” se refiere a impartirle al líquido una determinada cantidad de energía proveniente de una bomba, la cual a su vez la recibe en forma mecánica en su eje. En consecuencia una EB es una instalación hidroelectromecánica donde se le imprime al líquido que pasa por ella una cierta cantidad de energía hidráulica suministrada por una máquina hidráulica llamada bomba, la cual se alimenta mecánicamente desde un motor. 1.2.-NECESIDAD DE UNA EB Son muy variadas las necesidades que llevan al diseñador de la instalación hidráulica a colocar en algún punto de ella una EB. Por lo general podemos afirmar que a excepción de alguna instalación que se alimente con agua proveniente de un río de montaña o del agua de lluvia, casi todas requieren una bomba para impulsar el líquido con el caudal, la presión y la velocidad deseada. Desde el punto de vista de la Ecuación General de Conservación de la Energía (o Ecuación de Bernoulli), toda vez que el primer miembro de la ecuación sea menor que el segundo, hará falta el aporte externo de energía hidráulica, materializado por la instalación de una (o varias) bombas/s. En fórmula sería:

p1/γ + z1 + v1 2 /2g < p2/γ + z2 + v2 2 /2g + ΔH [m] Esta desigualdad se transforma con el agregado de la energía (Hb) aportada por la bomba en: p1/γ + z1 + v1 2 /2g + Hb = p2/γ + z2 + v2 2 /2g + ΔH [m] En consecuencia, partiendo de la definición anterior, podríamos afirmar que allí donde se colocó una bomba, se ha instalado también una EB. En este sentido una perforación de agua también sería una EB, ya que su misión es forzar el agua de la napa a salir hacia la superficie, lo que de otro modo no sería posible por sus propios medios. Sin embargo, nosotros nos habremos de referir a las instalaciones hidroelectromecánicas que están contenidas dentro de una obra civil.

1.3.-DIFERENTES TIPOS DE EB Como fuera mencionado anteriormente, casi todas las instalaciones hidráulicas requieren una EB. Si bien todos los líquidos son factibles de bombearse, nos referiremos en adelante a las instalaciones para el bombeo de agua. En particular, en la ingeniería hidráulica y sanitaria tenemos tres tipos de EB, según sea el tipo de agua a bombear 1.3.1.-DISPOSITIVOS Y ACCESORIOS REJAS Con excepción de las EB para agua potable, las otras instalaciones deben disponer de algún sistema de retención de sólidos. Su función es evitar que el ingreso de éstos no dañen las bombas, como así tampoco interfieran con el proceso de remoción si se trata de una EB dentro de una Planta Depuradora Cloacal.

TRITURADORES Estos son elementos destinados a reducir el tamaño de los sólidos que llegan al pozo de bombeo de la EB cloacal. El equipo dispone de un sistema de cuchillas o palas que deslizan al ras de una superficie metálica con aberturas (ranuras de 6 a 10 mm de abertura) por donde pasa el líquido a ser filtrado. A medida que los sólidos atraviesan las aberturas de la rejilla, la cuchilla los desmenuza reduciéndole su tamaño hasta hacerlo compatible con la capacidad de bombeo de sólidos de la bomba. De esta forma, no sólo se protegen las bombas sino también evita el taponamiento u obstrucción de otras partes de la instalación, en particular si ésta es propiamente la planta depuradora.

Cuando estos aparatos funcionan como se espera por el fabricante, no debería ser necesario remover ningún sólido de las aguas residuales, excepto por supuesto, un objeto duro ocasional tal como una piedra o un pedazo de

metal. Otra ventaja la constituye el hecho de generar menor cantidad de residuos sólidos a ser evacuados de la planta, ya que la mayoría de éstos queda en la corriente líquida que va al proceso de tratamiento. Sin embargo, el uso de trituradores esta restringido debido a su limitación para manejar eficientemente objetos tales como astillas, bloques de madera, trapos grandes y otros objetos similares cuyo corte y desmenuzamiento, se lleva a cabo en forma relativamente lenta. Donde exista la posibilidad de que haya sólidos grandes en las aguas residuales, difíciles de triturar, se justifica la instalación de una rejilla antes del triturador. La mejor aplicación de los trituradores es probablemente en estaciones de bombeo pequeñas localizadas en sistemas de recolección de aguas residuales, donde no son frecuentes los problemas de sólidos grandes, difíciles de ser cortados o desmenuzados. En estas instalaciones, es aparente la conveniencia de un dispositivo de rejas requiriendo un mínimo de atención de un operador. Debido a que el afilar los elementos cortantes de un triturador es una operación grande de mantenimiento, los trituradores no deben usarse si el caudal de aguas residuales tiene grandes cantidades de arena, que pudieran causar el rápido mellado de sus hojas de cortar. Una consideración adicional en el uso de los trituradores, en estaciones de bombeo que preceden a las unidades de tratamiento, es la tendencia es estas máquinas a permitir el paso de hilachas, películas plásticas y el material fibroso en forma de cordones, que pueden llegar a formar grandes masas entretejidas, particularmente en los tanques de la planta de tratamiento. En algunas plantas se han reportado serios problemas de atascamiento de las bombas de lodos, causados por las masas de material entretejido. En definitiva la experiencia ha demostrado que las ventajas enumeradas pierden fuerza frente a las desventajas y los problemas que este aparato conlleva, ya que: • El ingreso de sólidos de menor tamaño a la corriente líquida que va al tratamiento, muchas veces interfiere con el proceso mismo, por cuanto esos sólidos no logran degradarse, con el riesgo de obstruir los canales de lodos de la planta.

• Son elementos costosos por su construcción y con alto costo de mantenimiento, por cuanto las cuchillas pierden filo rápidamente, reduciendo la capacidad cortante del aparato. • La llegada a sólidos de tamaño superior a las ranuras de la malla del aparato obstruyen el mismo, obligando al operador a monitorearlo periódicamente y remover con un rastrillo dichos elementos. • Las bolsas de polietileno u otros elementos fibrosos que no pueden ser cortados por el aparato, se enredan en las cuchillas frenando su movimiento, obligando al motor a consumir mayor potencia, hasta que se activan las protecciones eléctricas y la máquina sale de servicio. En esencial que se proporcionen los medios adecuados para permitir desvíos de los trituradores que permitan darles su mantenimiento. Por estas razones este aparato ha dejado de utilizarse en las EB cloacales y pluviales. BOMBAS La bomba es el corazón del sistema de bombeo y la razón de ser de la EB. Por su importancia, variedad de tipos, diferentes características constructivas y funcionales, este tema merece ser abordado separadamente en forma específica. COLECTOR DE SALIDA Con excepción de las EB en las cuales las bombas pueden descargar “a chorro libre” sobre una platea, pileta o canal de descarga, el resto de las EB (tanto de agua potable como cloacales) poseen una cañería que recoge y colecta todas las descargas de las bombas, para conducirlas hacia la cañería de impulsión ubicada a la salida de la estación. Normalmente este colector de salida se construye con cañería de acero recubierta con pintura epoxi o bien anticorrosiva. Por lo general el colector (llamado también “manifold) se fabrica en taller y se monta y ajusta en obra. El diseño más sencillo consiste en un caño recto de diámetro compatible con el máximo caudal a bombear con tantas salidas (o acometidas) perpendiculares como bombas necesiten acoplarse. En uno de los extremos del caño principal esta tapado con una

brida ciega, mientras que el otro extremo tiene una brida soldada, que se empalma con el caño de salida de la estación.

VÁLVULAS

Análogo al caso anterior, con excepción de las EB pluviales que descargan a “chorro libre”, todas las bombas poseen en la línea de descarga válvulas para regulación, cierre y control. Asimismo todas las EB de Cámara Seca poseen en la línea de aspiración una válvula de cierre. Las funciones de cada una de ellas es la siguiente: . Válvula en la Aspiración Como fuera expresado anteriormente, en las EB de cámara seca se coloca aguas arriba de la bomba una válvula de cierre, a fin de aislar la cañería de aspiración. Ello es particularmente importante en caso de tareas de desarme de la bomba, por cuanto de no existir ese cierre se derramaría el líquido del pozo de bombeo que por lo general está a mayor nivel que el equipo. Se recomienda colocar estas válvulas a cierta distancia de la succión de la bomba, a fin de estabilizar la vena fluida antes del ingreso a aquella. Por lo general la distancia aconsejada entre ambos elementos

debería ser al menos de cinco diámetros (L > 5 D). Las válvulas más comúnmente utilizadas son las esclusas, aunque últimamente se están utilizando eficazmente las válvulas tipo mariposa. Cuando los tamaños son grandes (p ej > 500 mm) estas válvulas están servocomandadas, ya sea a través de actuadores neumáticos o motores eléctricos. Esta configuración hidráulica aventaja en este aspecto a las EB de cámara seca. Válvula en la Descarga La válvula de descarga se coloca a la salida de la bomba, lo más próximo a ella como sea posible. Si bien constructivamente es semejante a la descripta precedentemente, a diferencia de la anterior esta válvula ejerce funciones de control. Ello significa que abriendo o cerrando parcialmente la misma, se puede lograr una regulación del funcionamiento de la bomba. Es importante destacar que si la instalación hidráulica requiere de un sistema de regulación muy fino, tanto las válvulas esclusas como las mariposas deberían reemplazarse por válvulas reguladoras, cuyo principio de funcionamiento es diferente de aquellas y su costo muy superior también.

VÁLVULA DE RETENCIÓN Se coloca a continuación de la válvula de cierre en la descarga y su función es impedir que retorne el líquido desde la cañería hacia la bomba. El uso de válvula de retención en la descarga tiene varios motivos, a saber: • Para evitar que el líquido fluya en dirección opuesta ante la detención de la bomba, pudiendo hacer girar su rotor en el sentido contrario (a modo de turbina), con algún posible daño al equipo. • Cuando las descargas de dos a más bombas están vinculadas a través de un colector (manifold), para evitar el líquido escurra por la bomba que está detenida en ese momento.

1.3.2.-EQUIPOS REQUERIDOS: BOMBAS Y MOTORES

ESTACIONES ELEVADORAS CON EYECTOR NEUMÁTICO Las estaciones con eyector neumáticos son utilizados para impulsar pequeños caudales a alturas manométricas reducidas. La capacidad del eyector varía normalmente de 5 a 15 l/s no pasando de 20 l/s, considerando que para caudales superiores a esta, el consumo de energía crece demasiado. Las estaciones con eyector deben ser proyectadas siempre con una unidad de reserva a fin de asegurar que el servicio no se interrumpa en caso de falla mecánica de una unidad o durante los períodos en que se torna necesario remover el equipamiento para reparación, mantenimiento o limpieza. Las pérdidas de carga en la línea de impulsión pueden ser calculadas por las fórmulas usuales. Es recomendable que se considere el doble del caudal de proyecto para efectos de ese cálculo. El eyector es razonablemente libre de problemas operacionales, mas mecánicamente es menos eficiente del que la

bomba y su eficiencia está limitada a cerca del 15% que es bastante baja. Sus principales ventajas son: El desagüe permanece encerrado durante su paso por el eyector y consecuentemente no hay escape de gas del desagüe a no ser por el respiro. El funcionamiento es completamente automático y el eyector solo funciona cuando es necesario. El número relativamente pequeño de piezas móviles en contacto con el desagüe requiere poca mantenimiento. Los eyectores no se obstruyen fácilmente. No es necesario el previo cribado del desagüe, pues las válvulas y conductos de conexión dejan pasar libremente cualquier sólido que entre al desagüe. El ciclo de operación es de 80 seg, siendo 70 seg para llenado y 10 seg para descarga; el consumo de energía es de 100 kw/mes. ESTACIÓN CON EYECTOR NEUMÁTICO ESTACIÓN CON BOMBAS DE TORNILLO SIN FIN Debido a sus características, las estaciones con bombas de tornillo, generalmente son utilizadas próximo a estaciones de desagües fuera del área urbanizada. El proceso de elevación es enteramente visible en todos sus detalles, pudiendo conducir agua muy poluida sin mayor problema, dispensando inclusive el uso de gradas a la montante La cámara de ingreso debe ser proyectada de modo que la distancia entre el nivel de descarga y el nivel de lanzamiento sea igual al 15% del diámetro externo del tornillo y la distancia del lanzamiento sea aproximadamente de 50 mm. Para alcanzar la máxima eficiencia en el bombeo es esencial que la holgura entre las bombas y el fondo sea el menor posible. Para asegurar la holgura correcta se torna posible la obtención de un acabado liso, es usual y recomendable que la conformación final del lecho de fondo del concreto sea ejecutada con una bomba ya instalada. Para las bombas menores que 750 mm de diámetro de tornillo, se puede utilizar el lecho en capa de acero. BOMBAS CENTRÍFUGAS Las bombas centrífugas, accionadas por motores eléctricos o de combustión interna, son dispositivos de uso más frecuente y son fabricadas distintas varias capacidades. De un modo general presentan elevado rendimiento y

son insustituibles cuando se deben salvar grandes alturas. Las bombas de este tipo, destinadas a bombear aguas residuales, están regidas por los mismos principios de las bombas centrífugas comunes utilizadas en el bombeo de agua limpia. Existen varios tipos de bombas centrífugas para aguas residuales y pluviales: de eje horizontal; de eje vertical con instalación en el pozo húmedo; de eje vertical con instalación en el pozo seco, y conjunto motor – bomba sumergible 2.-SELECCIÓN DE EQUIPOS DE BOMBEO 2.1.- Objetivo Esta guía tiene como objetivo proporcionar orientación sobre los procedimientos para la selección de equipos de bombeo para los sistemas de agua potable y saneamiento del medio rural. 2.2.- Aspectos teóricos Las bombas generalmente utilizadas en los sistemas de abastecimiento de agua y de saneamiento son las centrífugas, por la cual esta guía tratará exclusivamente de ellas. Para comprender mejor el procedimiento de selección de una bomba centrifuga, es importante conocer su principio de funcionamiento y la forma como se clasifican. 2.2.1.-Funcionamiento de bombas centrifugas Las bomba centrifuga consiste de un elemento móvil, denominado impulsor, donde un cierto número de alabes, dirigen el movimiento de las partículas de líquido. El impulsor gira en una cámara cerrada denominada caja o carcasa debido a la energía conferida por un motor, que puede ser eléctrico o de combustión interna. El líquido contenido entre los alabes, por efecto de la fuerza centrífuga, incrementa su energía cinética la cual se transforma parcialmente en energía potencial en la carcasa de la bomba.Para la conversión de velocidad en presión, se emplean los difusores, las volutas o los tazones, dependiendo del diseño de la bomba.

Cuando se emplea un difusor, este consta de varios canales de sección variable que rodean al impulsor, fabricados en una sola pieza, tal como se observa en la Figura 1a. Cuando el canal es único, este tiene generalmente la forma de un espiral de sección variable y recibe el nombre de “caracol” o voluta, tal como se muestra en la Figura. 1b. En el caso de los tazones, los canales demás de servir como medio para la conversión de caudal en presión, se utilizan como medio de conducción del líquido para la etapa siguiente. (a) Difusión

(b) Voluta

2.3.- Clasificación de bombas centrifugas

Las bombas centrifugas se clasifican de acuerdo a los criterios mostrados en la Tabla 1. Las bombas axiales no son bombas centrifugas, pero por tener un funcionamiento muy similar a ellas se han incluido en esta clasificación. Figura 2: Tipo de Impulsores

Impulsor de flujo radial

Impulsor de flujo mixto

Impulsor de flujo axial

Impulsor de doble succión

Impulsor de dos etapas

Figura 3: Tipo De Impulsores

Impulsor abierto de flujo radial

Impulsor semiabierto de flujo radial

Impulsor cerrado succión simp. De flujo radial doble succión de flujo radial

Impulsor de flujo mixto

Impulsor de flujo axial abierto

2.4.- Selección de equipos de bombeo Para seleccionar un equipo de bombeo se deberá tener un conocimiento completo del sistema en que trabajará la bomba y motor, caso contrario puede hacer una selección errónea que causará el mal funcionamiento de la bomba, lo que a su vez afectará a la eficiencia y eficacia del sistema. Las bombas se eligen generalmente por uno de los tres métodos siguientes: -El cliente suministra detalles completos a uno ó más proveedores, de las condiciones de bombeo y pide una recomendación y oferta de las unidades que parezcan más apropiadas para la aplicación. -El comprador efectúa un cálculo completo del sistema de bombeo procediendo a elegir la unidad más adecuada de catálogos y graficas de características. -Una combinación de los anteriores métodos para llegar a la selección final. Para seleccionar equipos pequeños de bombeo, como los utilizados en el medio rural, es más conveniente adoptar uno de los dos últimos métodos. No es una práctica recomendable, dejar la selección de la bomba únicamente en manos del representante del proveedor, ya que su criterio será limitado debido a su conocimiento parcial del sistema en que trabajará la bomba (solo dispondrá de la información que se le proporcione). Contrariamente, cuando se pide una propuesta, es buena práctica proporcionar un diagrama completo del sistema en que trabajará el equipo al representante del proveedor, de esta manera sus técnicos pueden realizar sus propios cálculos y verificar los del cliente. Esta es una forma de asegurar una selección más exacta del equipo. 2.5.- Pasos para la elección de una bomba Los pasos básicos para la elección de cualquier tipo de bomba son: - Elaborar un diagrama de la disposición de bomba y tuberías. - Determinar el caudal de bombeo.

- Calcular la altura manométrica total. - Estudiar las condiciones del liquido - Elegir la clase y tipo de bomba. Este procedimiento es explicado en detalle en los siguientes puntos. 2.6.- Condiciones de operación

2 . 6 . 1 . - Caudal Para seleccionar equipos de bombeo, se deben determinar el caudal o los diversos caudales con que trabajarán estos equipos durante su vida útil. En proyectos de saneamiento, los caudales correspondientes a la vida útil de los equipos son los caudales del proyecto. Para la mayoría de las bombas el periodo de diseño es 10 años. En proyectos de agua potable, el caudal que se utiliza para la selección de bombas es, una proporción del caudal máximo diario en función del número de horas de bombeo, así: Qb 24

Dónde:

Q max .d

N

Qb Qmax.d

==

Caudal máximo de bombeo, l/s.l/s. Caudal diario,

N

=

Número de horas de bombeo.

Para la selección de bombas en proyectos de aguas residuales, se deben tener en cuenta los siguientes caudales de la red de alcantarillado: caudal máximo del proyecto, caudal promedio inicial, caudal promedio del proyecto y caudal mínimo inicial. Las bombas deben tener la capacidad de impulsar el caudal máximo de proyecto. Los caudales promedio, inicial y de proyecto son importantes para seleccionar equipos que funcionen lo más eficiente posible para los caudales medios. Los caudales mínimos tienen importancia para dimensionar la tubería de impulsión con una velocidad que evite la deposición de sólidos.

La inadecuada selección de los equipos de bombeo por una incorrecta determinación de los caudales del proyecto, podría tener graves consecuencias para las bombas durante su operación. Si la bomba seleccionada trabaja con caudales mayores al nominal, podrá haber sobrecarga del motor y cavitación, y la bomba trabajará con bajo rendimiento. Si la bomba trabaja con caudales menores al nominal, la bomba podrá trabajar con bajo rendimiento y, en caso de capacidad extremadamente baja, podrá presentarse calentamiento excesivo. 2.6.2.- Altura manométrica total La altura manométrica total Ht es aquella contra la que trabajará la bomba durante su funcionamiento, comprende los siguientes ítems: alturas estáticas de succión e impulsión, las pérdidas por rozamiento, la altura de velocidad, pérdidas de carga locales y la diferencia de presión existente sobre el líquido en el lado de la succión y en el lado de la impulsión. 2.7.-Obras de captación para agua subterránea Las aguas subterráneas constituyen importantes fuentes de abastecimiento de agua. Tienen, como ya se ha mencionado en el capítulo 3, muchas ventajas. En general, el agua no requiere un tratamiento complicado y las cantidades de agua disponible son más seguras. A veces, el descenso de los niveles de agua en los pozos ha causado su abandono; pero en la actualidad, los modernos métodos de investigación permitirán una aproximación muy segura de los recursos de agua subterránea para una prolongada producción. Las posibles obras de captación para este tipo de agua son: a)

Cajas de Manantial

b) Pozos c) Galerías filtrantes d) 2.7.1.-Manantiales Los manantiales pueden ser de filtración, de fisura o tubulares según los intersticios de donde proviene el agua y de gravedad o artesianos según su

origen. Figura 6.1.

Figura 6.1. Caja de manantial. El detalle muestra la unión de la tubería con dos codos a 90/ con el fin de permitir que el filtro sea levantado sobre el nivel del agua para su limpieza. La captación se puede hacer mediante cajas cerradas de concreto reforzado o mampostería de piedra o tabique. El agua se debe extraer solamente con una tubería que atraviese la caja y ésta lleva una tapa movible o registro; no se requiere ventilación. Se debe excavar lo suficiente para encontrar las verdaderas salidas del agua, procurando que la entrada del agua a la caja de captación se efectúe lo más profundo posible. Se le debe dotar a la caja de un vertedor de demasías (Figura 6.2).

Figura 6.2. Tres manantiales protegidos conectados a una trampa de

sedimentos. Dependiendo de si el manantial es de ladera (filtración o tubular) o de piso (fisura), se le tiene que proteger por medio de cunetas que intercepten los escurrimientos superficiales. Se recomienda que estas cunetas se excaven a una distancia de 10 m de los manantiales. 2.7.2.- Pozos Un pozo es una perforación vertical, en general de forma cilíndrica y de diámetro mucho menor que la profundidad. El agua penetra a lo largo de las paredes creando un flujo de tipo radial. Se acostumbra clasificar a los pozos en "poco profundos o someros" y "profundos".Los pozos someros “excavados” son aquellos que permite su explotación del agua freática y o subáleva, (Figura 6.3)

Se construyen con picos y palas; tienen diámetros mínimos de 1.5 metros y no más de 15 metros de profundidad. Para permitir el paso del agua a través de las paredes del pozo se dejan perforaciones de 25 mm de diámetro con espaciamiento entre 15 y 25 cm centro a centro. Si las paredes del pozo son de mampostería de piedra o tabique, se dejan espacios sin juntar en el estrato permeable para permitir el paso del agua. (Figura 6.4).

Figura 6.4. Pozos someros. Los pozos poco profundos pueden también construirse por perforación o entubado. En la Figura 6.5 se ilustra un pozo entubado, el que consiste en un tubo forrado, que tiene en su extremo un taladro de diámetro ligeramente superior al del revestimiento. Encima del taladro se disponen orificios, o una rejilla, a través de los cuales penetra el agua en el revestimiento. La hinca se efectúa por medio de un mazo o por la caída de un peso. Los pozos entubados tienen un diámetro de 25 a 75 mm y pueden emplearse sólo en

terrenos que no estén muy consolidados.

Figura 6.5. Pozo hincado o entubado. Al uso de los pozos someros o poco profundos para suministros públicos pueden hacerse las siguientes objeciones: 1.

Dan un rendimiento incierto porque el nivel freático fluctúa con facilidad y considerablemente.

2.

La calidad sanitaria del agua es probable que sea deficiente. Por las razones anteriores, las poblaciones que consumen agua subterránea disponen ordinariamente de pozos profundos. Los pozos profundos tienen la ventaja de perforar capas acuíferas profundas y extensas, circunstancias que evitan rápidas fluctuaciones en el nivel de la superficie piezométrica y dan por resultado un rendimiento uniforme y considerable. El agua profunda es adecuada para obtener una buena calidad sanitaria, a menos que esté contaminada por infiltraciones en la capa acuífera, por cavernas o fisuras en las rocas que la recubren. Los inconvenientes son el gran costo de los pozos y el hecho de que el largo recorrido subterráneo del agua puede dar lugar a que disuelvan

materias minerales que pueden hacerla dura, corrosiva o inadecuada. En el “pozo ordinario o de capa libre”, el agua se eleva a la altura del material saturado que le rodea, y no se halla sometida en el acuífero a otra presión más que la atmosférica. Un ”pozo artesiano” es aquel en que el gua se eleva por encima del nivel en que se encuentra el acuífero, debido a la presión del agua aprisionada o bloqueada en el acuífero. (Figura 6.6).

Figura 6.6. Esquema de los pozos artesianos.

Figura 6.7 Algunos de los tipos de pozos. (a) Para terrenos no consolidados. (b)Como el tipo (a), pero cementado para protección contra la contaminación. (c) Pozo en terreno consolidado sustentado por roca agrietada. (d) Pozo artesiano, impide la pérdida de agua hacia el estrato impermeable. De producirse erosión se necesitara revestimiento y filtro en el acuífero. El tubo interior puede sustituirse si se corroe. Haciendo referencia a la figura 6.7, los componentes de los pozos son: a)

Ademe del pozo. Es una tubería, generalmente de acero, colocada con holgura dentro de la perforación. Este componente proporciona una conexión directa entre la superficie y el acuífero, y sella el pozo de las aguas indeseables superficiales o poco profundas; además, soporta las paredes del agujero de perforación.

b)

Cedazo, filtro o ademe ranurado. El cedazo es un tubo ranurado colocado a continuación del ademe, que tiene las siguientes funciones: 1.

Estabilizar las paredes de la perforación.

2. 3.

Mantener la arena fuera del pozo. Facilitar la entrada de agua al interior del pozo.

Si las ranuras o perforaciones del cedazo no son de la dimensión precisa para el acuífero, los pozos bombearán arena. Los cedazos se fabrican en tubo de metales diferentes con protección o sin ella, en aleaciones de plástico, concreto, asbesto-cemento o fibra de vidrio. Los más económicos y comúnmente usados son los fabricados en tubo de acero con bajo contenido de carbón. El cedazo del pozo es particularmente susceptible al ataque corrosivo y a la incrustación por depósito de minerales, debido a la gran cantidad de área expuesta que presenta al medio poroso donde se localiza, además de que el agua que lo atraviesa constantemente, trae un suministro de sólidos disueltos que pueden reaccionar con el material del cedazo o entre sí.

c)

Empaque de grava. Las funciones principales del empaque de grava son:

d)

1.

Estabilizar el acuífero y minimizar el bombeo de arena.

2. 3.

Permitir el uso del cedazo con la mayor área abierta posible. Proporcionar una zona anular de alta permeabilidad, aumentando el radio efectivo del pozo y su gasto de explotación.

Cimentación de bombas. Las bombas montadas superficialmente se soportan mediante cimentaciones capaces de resistir todas las cargas que obren sobre ellas. No se deben apoyar las bombas directamente sobre el ademe del pozo.

2.8.- Nociones de Geo hidrología Definiciones. UN ACUIFERO es un estrato del subsuelo que contiene volúmenes de agua dulce en cantidades tales que su extracción constituye un aprovechamiento hidráulico. UN ACUIFERO CONFINADO es aquel que está limitado superior e inferiormente por estratos impermeables y que contiene agua a una presión mayor que la atmosférica. Los estratos impermeables ofrecen mucha resistencia al flujo del agua. UN ACUIFERO SEMICONFINADO es aquel que está limitado por estratos menos permeables que él, pero que puede recibir o ceder cantidades significativas de agua. UN ACUIFERO LIBRE es aquel cuyo límite superior coincide con el nivel

freático, esto es, la superficie del agua que está a la presión atmosférica. LA POROSIDAD N, es un indicador del volumen de vacíos de una roca. Se define como RENDIMIENTO ESPECÍFICO es el porcentaje de agua que está libre para drenar del acuífero bajo la influencia de la gravedad. El rendimiento específico no es igual a la porosidad debido que las fuerzas de tensión superficial y molecular en los espacios abiertos mantienen algo de agua disponible para desarrollo. Algunos valores promedio se muestran en el cuadro 6.1 EL COEFICIENTE DE ALMACENAMIENTO en un acuífero confinado S, es la cantidad de agua liberada por una columna de área horizontal unitaria y de altura igual al espesor saturado del acuífero, cuando la superficie piezométrica desciende una unidad. Los valores de S varían de 1x10-5 a 1x10-2 (adimensional). GRADIENTE HIDRÁULICO es la pendiente de la superficie piezométrica. La diferencia en elevación de un punto a otro a lo largo del gradiente hidráulico es una medida de presión. Esta diferencia de elevación es llamada “carga”. LA PERMEABILIDAD P, es una medida de la facilidad de movimiento del agua subterránea a través de una roca. Esta propiedad depende de la porosidad y, principalmente, de la interconexión de los intersticios. Sus dimensiones son [LT- 1]. Algunos valores típicos se muestran en el cuadro 6.1. LA TRANSMISIBILIDAD, T, es la capacidad de un acuífero para transmitir el agua a través de todo su espesor y es igual al producto del coeficiente de permeabilidad por el espesor saturado del acuífero T = Pb [L2T-1].

Material acuífero

Porosidad %

Rendimiento

Permeabilidad %

específico %

No consolidado

Arcilla

55

3

1.2x10-6

Marga

35

5

6.4 x10-6

Arena fina

45

10

3.5 x10-5

Arena media

37

25

1.5 x10-4

Arena gruesa

30

25

6.9 x10-4

Arena y grava

20

16

6.1 x10-4

Grava

25

22

6.4 x10-3

Consolidado

Esquisto