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CAPITULO 6 ETAPA EXPLORATORIA DEL POZO.
E N D
Debido a la heterogeneidad del subsuelo, aun cuando se disponga de estudios previos, de exploraciones indirectas o de datos acerca de pozos circunvecinos, las condiciones hidrogeológicas existentes en un sitio sólo pueden conocerse con detalle a través de una exploración directa. Por ello, cualquiera que sea su objetivo, todo pozo tiene en principio un carácter exploratorio.
Por medio de las exploraciones directas o pozos exploratorios, se obtienen datos hidrogeológicos en un sitio dado: estratigrafía y litología, localización y características de acuíferos, niveles y calidad del agua subterránea, etc. Los objetivos de la exploración pueden ser muy variados: prospección o evaluación geohidrológica, captación de agua subterránea, estudio de la inyección de contaminantes al subsuelo y de la contaminación de un acuífero.
Cuando los objetivos son la captación o la disposición de contaminantes, la información obtenida en la perforación exploratoria permite diseñar su terminación para convertirla en un pozo de bombeo o de inyección. En este capítulo se describe el procedimiento exploratorio que se sigue cuando el objetivo es la perforación de un pozo de bombeo.
6.1 PERFORACION EXPLORATORIA • La práctica acostumbrada consiste en iniciar la perforación con diámetro pequeño, de 8" a 12”, para recabar información acerca de las condiciones hidrogeológicas locales a través de los registros y pruebas del pozo: Pruebas de Penetración, Cortes Litológicos y Registros Geofísicos, (en el interior del pozo), control de Iodos como densidad,conductividad eléctrica, pérdidas y niveles, pruebas de productividad, etc. • Todos los registros apuntados se complementan entre sí, por lo que deben ser interpretados conjuntamente. Como resultado, se determina la ubicación, litología y espesor de los acuíferos; la distribución vertical de la carga hidráulica, y la calidad del agua que contienen.
6.2 PRUEBAS PRELIMINARES DE PRODUCTIVIDAD • En algunos casos, pueden realizarse pruebas preliminares de productividad, si la estabilidad de las paredes y el método de perforación lo permiten, para tener una idea de las características hidráulicas de los estratos cortados (coeficientes de permeabilidad, transmisividad y almacenamiento).
La información recabada durante la etapa exploratoria permite, estimar si es factible captar el caudal requerido; por el contrario, la estimación puede ser demasiado incierta para apoyar el diseño de la captación. En todo caso, es conveniente realizar pruebas hidráulicas para evaluar, en forma preliminar, el caudal que puede aportar el acuífero al pozo y la respuesta de su nivel de agua a la extracción del mismo. Las pruebas preliminares más comunes son: cuchareo, inyección y sifoneo.
La prueba de cuchareo se utiliza en pozos perforados con equipo de percusión. Consiste en la extracción de agua del pozo por medio de la cuchara, observando al mismo tiempo el abatimiento de su nivel. El gasto medio de extracción se obtiene como el cociente de la cantidad de agua extraída y el tiempo de ejecución de la prueba.
En pozos construidos con equipo rotatorio, se pueden realizar pruebas de inyección. Previamente, se procede al adelgazamiento del fluido de perforación, siempre que esto no comprometa la estabilidad de la paredes del pozo. La prueba consiste en la inyección de agua a través de la tubería de perforación, por medio de la bomba de iodos, y se observan la respuesta del nivel de agua.
La prueba de sifoneo con inyección de aire se lleva a cabo por medio de una columna de doble tubería. El aire es inyectado a través de una tubería de 2.54 cm. (1") de diámetro, conectada a un compresor (generalmente, de 125 a 250 psi), y el agua es impulsada al exterior por una tubería de 7.6 cm. (Y) de diámetro; la línea de aire puede instalarse dentro o fuera de la tubería mayor. Para su adecuado funcionamiento, la línea de aire debe tener una sumergencia mínima de 0.45 a 0.65 veces la profundidad al nivel del agua.
El resultado de las pruebas suele expresarse como caudal especifico, calculado como la relación entre el caudal extraído y el consiguiente abatimiento del nivel de agua en el interior del pozo, cuyo valor es directamente proporcional a la transmisibidad del acuífero. Dado que los gastos bombeados en estas pruebas son pequeños (unos cuantos litros por segundo) sus resultados deben ser tomados con reserva, ya que el caudal específico del pozo decrece con la magnitud del gasto.
6.3 CLASIFICACION DE MUESTRAS • La secuencia estratigráfica en el sitio, se representa por medio del corte litológico del pozo, el cual es formado mediante la clasificación de las muestras obtenidas durante la perforación. Las muestras, colectadas a intervalos de uno a dos metros y en cada cambio de formación, se guardan secas y sin lavar, en cajitas (de 5 x 5 cm.) o bolsas de plástico, apuntando en cada una de ellas la profundidad a que corresponden.
Las cajitas o bolsas se almacenan en cajas de cartón grueso, de 25 x 25 x 5 cm, cada una de las cuales contiene el material representativo del corte geológico de una longitud de 25 a 50.00 m. Antes de proceder a su clasificación, las muestras se lavan con agua para remover el lodo de perforación, procurando no eliminar el material fino propio de las formaciones. En la descripción de las muestras se debe utilizar una terminología convencional. En algunos casos, el análisis macroscópico o con lente de poco aumento, es complementado con un análisis petrográfico, a fin de precisar la roca de que se trata.
El análisis debe considerar textura, color, tamaño y forma de los granos. Las partículas redondeadas son representativas de los materiales no consolidados (clásticos), mientras que las angulosas corresponden a recortes de roca. Los materiales son también clasificados atendiendo a su dureza a la perforación, como base para la formulación de estimaciones de pago. La clasificación convencional considera tres tipos de material, denominados 'I', "ll" y "lll", correspondiendo el primero a los más blandos, y el último, a los más duros.
6.4 ANALISIS GRANULOMETRICO • Cuando se perforan materiales no-consolidados (clásticos), es necesario efectuar el análisis granulométrico de las muestras, para seleccionar la abertura del cedazo y diseñar las características del filtro de grava. Con frecuencia, este análisis se omite o es realizado en forma muy simplificada en el sitio de perforación; esto no es recomendable, porque esos factores determinan, en gran parte, el funcionamiento eficiente y la vida útil del pozo.
El análisis granulométrico tiene por objeto conocer la distribución del tamaño de los granos. El equipo necesario para realizarlo consiste en un horno secador, un juego de mallas y una balanza de precisión. Las mallas están colocadas dentro de un cilindro de acero inoxidable de 203 mm (8”) de diámetro. • Los tamices utilizados para tal fin consten de cinco a ocho mallas. La abertura de la malla se expresa en milímetros o por el numero de hilos que tiene por pulgada, y representa el diámetro de la partícula más pequeña retenida por ella. El intervalo común de tamaños comprende de la No.6 (3.35 mm) a la No 100 (0.15 mm)
Las muestras a analizar deben ser representativas de los estratos de material no--consolidado. Previamente, deben ser lavadas, para remover el fluido de perforación, cuidando de no eliminar el material fino propio de la formación, posteriormente deben ser secadas y mezcladas. • Se coloca la muestra en la malla superior (la más abierta) y se agita el cilindro con un movimiento circular y vertical, manualmente o en una máquina vibradora. A continuación, el material retenido en cada malla se pesa, se calculan los pesos retenidos como porcentaje del peso total y se determinan los porcentajes acumulativos retenidos.
Con los datos obtenidos, se traza una gráfica con el porcentaje acumulativo retenido en el eje vertical y la abertura de la malla en el eje horizontal. Las escalas de los ejes suelen ser aritméticas, aunque en ocasiones se utiliza escala horizontal logarítmica. Los puntos resultantes son unidos con una curva continua (curva granulométrica del material), la cual indica la fracción de material menor o mayor que un tamaño de partícula.
La distribución granulométrica de un material se expresa en términos de tres factores: el tamaño del grano, la pendiente de su curva granulométrica y la forma de la misma. El tamaño se define utilizando la clasificación convencional de Wentworth o su versión modificada por el USGS, en la cual se asigna un nombre a cada intervalo de tamaños, arena gruesa, gravilla, grava y limo.
En la mayoría de los casos, las curvas granulométricas correspondientes a los materiales aluviales tienen la típica forma "S". La pendiente de la porción mayor de la curva, es representada por medio del Coeficiente de Uniformidad, definido como el cociente de los tamaños correspondientes al 40% y al 90% (porcentajes acumulativos retenidos). Cuanto mayor es el valor de ese coeficiente, más uniforme es el tamaño de grano dentro del intervalo apuntado. El valor de este coeficiente se aplica en el diseño del filtro de grava.
