Eficiencia de pozos y costos de explotación del agua subterránea

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Óscar Robles Sevilla
hace 8 años
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1 Eficiencia de pozos y costos de explotación del agua subterránea Si con la construcción de un pozo se obtiene el caudal que se necesita se cree que la gestión fue exitosa. Esto suele ser un error grave. En las Especificaciones Técnicas y Administrativas se hace un cúmulo de exigencias entendibles, especialmente de tipo administrativo, que en poco o nada inciden en obtener un pozo correctamente hecho. Incomprensiblemente en muchas Especificaciones Técnicas no se hace exigencia alguna referida a la Eficiencia constructiva del pozo. Un pozo es una estructura que cuando está bien diseñada y construida permite la extracción de la mayor cantidad de agua del acuífero y su explotación se hace en términos económicos. Si se aplican los criterios de diseño convencionales (en práctica durante los últimos 60 a 70 años), es altamente probable que no se obtenga un buen pozo. Conceptos como Eficiencia, Caudal Crítico, Depresión Específica, Radio Crítico, Sobre-bombeo, Subdesarrollo y otros, que inciden fundamentalmente en el resultado, no solo no son aplicados sino que no existen en la literatura especializada en habla hispana. 1. DEFINICIÓN DE EFICIENCIA La eficiencia de un pozo se define como el cuociente entre la Depresión Teórica y la Depresión Real y se expresa en %. La Depresión Teórica es aquella que debe tener el pozo en función de las características del acuífero. La Depresión Real es la depresión que resulta y ésta está fuertemente condicionada por factores constructivos y, obviamente, por factores de diseño del pozo, específicamente del elemento filtrante que es por donde entra agua al pozo: rejilla o ranurado y filtro de grava Eficiencia = Depresión Teórica / Depresión Real (%)

En las Especificaciones Técnicas y Administrativas se hace un cúmulo de exigencias entendibles, especialmente de tipo administrativo, que en poco o nada inciden en obtener un pozo correctamente hecho.

2 Depresión es la diferencia entre Nivel Estático y Nivel Deprimido o Nivel de Bombeo que algunos llaman Nivel de Trabajo, pero todos estos términos son equivalentes. 2. CONSUMO ENERGÉTICO Para poder entender la importancia de exigir pozos eficientes es fundamental hacer un análisis comparativo del consumo de energía de pozos construidos con distintas eficiencias. Se analizará el caso de tres pozos con eficiencias de 40, 50 y 90%. Se mostrarán los resultados de extraer un caudal de 56 l/s con bombas de 75% de eficiencia, que es una eficiencia razonable de bombas de pozo profundo. Si se asume que el pozo puede tener un funcionamiento continuo y permanente, esto se puede traducir en horas de bombeo por año. Los cálculos han sido extraídos de la publicación de la Johnson citada en las Referencias. Caso 1: Acuífero de Alta Permeabilidad El acuífero que se explota con los tres pozos tiene un Coeficiente de Transmisibilidad de m2/día y un Coeficiente de Almacenamiento de Con esos coeficientes y mediante el empleo de los algoritmos de cálculo habituales el Gasto Específico Teórico es 8.5 l/s/m. Dicho de otra forma si la depresión es de 10 metros, el pozo produciría, teóricamente 85 l/s. Para las distintas eficiencias de pozos del ejemplo, se obtienen los siguientes Gastos Específicos. Tabla Nº 1 Pozo Eficiencia Gasto Específico Nº % l/s/m

Se analizará el caso de tres pozos con eficiencias de 40, 50 y 90%.

3 En la tabla anterior se aprecia la gran incidencia que tiene la eficiencia de un pozo. El pozo Nº 1 (eficiencia 90%), produce 3 veces mas agua por cada metro de depresión que el pozo Nº 3 (eficiencia 30%). Para apreciar el impacto económico que tiene la eficiencia en los costos de explotación asumiremos que los tres pozos del ejemplo funcionan 24 horas durante los 365 días del año. Tabla Nº 2 Pozo Nº 1 Pozo Nº 2 Pozo Nº 3 Nivel Dinámico HP Requeridos para los 56 l/s KW/h KW/h por año Si asumimos que el Pozo Nº 1 es la referencia, su consumo energético anual es el consumo por así decirlo normal o razonable. Por lo tanto la diferencia de consumo energético de los otros dos pozos es un consumo extra debido a que los pozos no fueron bien construidos. Tabla Nº 3 Pozo Consumo Real Consumo Extra Nº Kw./h/año Kw./h/año Si las cifras se proyectan a 10 años o más los costos pasan a estratosféricos en términos monetarios a cualquier precio del Kw/hora.

Para apreciar el impacto económico que tiene la eficiencia en los costos de explotación asumiremos que los tres pozos del ejemplo funcionan 24 horas durante los 365 días del año.

4 Caso 2: Acuífero de Baja Permeabilidad La situación es aún peor si el acuífero es de menor permeabilidad y para demostrarlo asumiremos que tiene un Transmisibilidad de 500 m2/día y el mismo Coeficiente de Almacenamiento que en el caso anterior. El Nivel Estático es el mismo y se emplean bombas de idéntica eficiencia. Es decir lo único que varía es la Transmisibilidad del acuífero que es la mitad del primer ejemplo. Tabla Nº 4 Pozo Eficiencia Gasto Específico Nº % l/s/m Si asumimos que se explota el mismo caudal durante la misma cantidad de horas al año, los resultados son los que se indican en la siguiente tabla. Tabla Nº 5 Pozo Consumo Real Consumo Extra Nº Kw./h/año Kw/h/año Muchos pozos en Chile registran Transmisibilidades tan bajas como 50 m2/d y menores.

Es decir lo único que varía es la Transmisibilidad del acuífero que es la mitad del primer ejemplo. Tabla Nº 4 Pozo Eficiencia Gasto Específico Nº % l/s/m 1 90 4.0 2 50 2.2 3 30 1.

5 3. CONCLUSIONES 3.1. Dado que las características de los acuíferos no son modificables, los costos de explotación del agua subterránea por sobre lo razonable dependen directamente de las características de diseño y construcción de los pozos y muy especialmente del desarrollo La actividad de construcción de pozos se realiza por empresas de muy distinta capacitación técnica, lo que obliga a considerar el parámetro de eficiencia alcanzable como mucho más importante que el precio. 4. RECOMENDACIONES 4.1. Revisar cada pozo antiguo y calcular su eficiencia actual, pues es un hecho frecuente que la eficiencia disminuya con el paso del tiempo debido a un impropio diseño y/o construcción. Además de otros factores Considerar en las Especificaciones Técnicas la incorporación de cláusulas que permitan obtener pozos más eficientes, lo cual significa que deben ser profundamente modificadas Dado que las empresas de mayor competencia técnica ofrecen la modalidad caudal garantizado, modificar los términos de Referencia de las futuras licitaciones de pozos e incluir una cláusula sobre eficiencia mínima exigible. Referencias Bibliográficas Campillo, Raúl. Uso de rejillas y desarrollo de pozos. Caso pozo Nogales. Ficha Técnica N 12. Manual Introducción a la captación de aguas subterráneas Campillo, Raúl. Desarrollo de captaciones de aguas subterráneas. Ficha Técnica N 1. Manual Introducción a la captación de aguas subterráneas

construcción de los pozos y muy especialmente del desarrollo. 3.2.

6 Campillo, Raúl, Eficiencia de pozos y costos de explotación. Ficha Técnica N 5. Manual Introducción a la captación de aguas subterráneas Campillo, Raúl. Cálculo de la eficiencia de pozos profundos. Ficha Técnica N 6. Manual Introducción a la captación de aguas subterráneas Johnson División. Importancia de la eficiencia constructiva de captaciones. Ficha Técnica de Divulgación.

Cálculo de la eficiencia de pozos profundos. Ficha Técnica N 6.

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