AGUA SUBTERRNEA

Aguas que ocupan los espacios vacos dentro del estrato geolgico, comprende toda el agua que se

encuentra por debajo del nivel fretico.

Es de gran importancia, especialmente en aquellos lugares secos, donde el escurrimiento se reduce

mucho en algunas pocas del ao.

Provienen de la infiltracin directa en el terreno de las lluvias o nieves, o indirectas de ros o

lagos.

AGUAS SUBTERRNEAS EN EL PERU.

CLASIFICACION DE ACUIFEROS

Acufero libre.

Acufero confinado.

Acufero semiconfinado.

Acufero semilibre.

Acufero libre

Llamado tambin acufero fretico o capa fretica es una formacin permeable saturada limitada

en su parte inferior por una capa impermeable. Y la superficie esta limitada por el nivel

piezomtrico.

Acufero confinado

Es una formacin permeable completamente saturada de agua y cuyos lmites superiores e inferior

son capas impermeables. La presin del agua, es generalmente mayor que la atmosfrica, por tal

razn el agua en pozos que penetran en tales acuferos permanecen por encima del nivel superior

de las capas permeables.

Acufero semiconfinado

Es una formacin permeable saturada cuyo lmite superior est constituido por una capa

semipermeable y cuyo lmite inferior puede ser una capa impermeable o semipermeable.

Acufero semilibre

En realidad se trata de una formacin casi semiconfinada, en la cual la conductividad hidrulica

de la capa semipermeable es tan grande que la componente horizontal de flujo de esta capa no

puede ser despreciable.

CONSTANTES HIDROGEOLGICAS

1. Conductividad hidrulica (k)

Constante que define la capacidad del medio poroso para transmitir el agua a travs del mismo.

Se define como la capacidad de infiltracin que se presenta en un medio saturado, cuando el

gradiente hidrulico es igual a la unidad.

Si i Entonces Generalmente se mide en m/da o cm/hora.

K vara en funcin de su viscosidad y densidad del mismo

2. Transmisividad (T)

Es el producto de la conductividad hidrulica por el espesor del acufero, considerando el flujo

bsicamente horizontal:

T = KD

Dnde:

T= transmisibilidad ( dia, ) K=conductibilidad hidrulica

D= espesor del acufero en (m o cm)

3. Porosidad (n)

La relacin del volumen de huecos al volumen total del terreno que los contiene.

Donde

n: porosidad en porcentaje

W: volumen de agua requerida para saturar todos los huecos

V: volumen total de la roca o suelo

Material Porosidad (%)

Suelos 50 60

Arcilla 45 55

Limos 40 50

Arena Uniforme 30 40

Grava 20 40

Grava y Arena 20 35

Arenisca 10 20

Pizarra 1 10

Caliza 1 10

4. Retencin especfica (Sr)

Se define como la cantidad de agua retenida contra la gravedad por la fuerza de retencin de los

pequeos cuando la:

S+Sr = n

Dnde:

n: porosidad total (%)

S: porosidad drenable (%)

Sr: retencin especifica (%)

5. Resistencia hidrulica o resistencia vertical (C)

Es la resistencia que se opone al flujo vertical, es una propiedad especfica de los acuferos

semiconfinada.

6. Factor de fuga o drenancia ()

Determina la distribucin de la fuga dentro del acufero semiconfinado, es decir determina el

origen del agua extrada de un pozo que alcanza el acufero.

El factor tiene la dimensin de una longitud (L) y es expresada generalmente en (m).

Para un acufero semiconfinado:

Para un acufero semiconfinada doble:

MOVIMIENTO DEL AGUA A TRAVEZ DEL SUELO

Potencial o carga total ():

Llamado tambin carga hidrulica, carga piezomtrico o carga total. Es el trabajo necesario para

mover una cantidad unitaria de agua.

Considerando que bajo condiciones generales, la velocidad del flujo subterrneo es frecuentemente

baja, y la componente cineta que es proporcional al cuadrado de la velocidad puede despreciarse

quedando:

Potencial del agua en la zona saturada:

Es la elevacin a la que el agua ascendera en un tubo abierto, cuyo extremo coincidiera con el

punto en cuestin.

Ley de darcy

Henry Darcy en 1856 formula la ley fundamental que describe el movimiento del agua de

la zona saturada a travs del suelo.

Dnde:

Q: volumen de agua que atraviesa la muestra por unidad de tiempo

A: rea de la seccin transversal

L: longitud de la muestra

Potenciales en los puntos 1 y 2

K: conductibilidad hidrulica la cual depende de la naturaleza de la arena y del fluido.

Gradiente hidrulico

Se define como el cociente entre la diferencia de carga entre dos puntos y la distancia medida a lo

largo de la lnea de corriente de flujo entre esos dos puntos.

Dnde:

L: longitud de la muestra

Potenciales en los puntos 1 y 2

i: gradiente hidrulico.

Flujo a travs de suelos estratificados

A. Flujo de agua paralelo a la direccin de la estratificacin.

Donde el agua fluye en direccin horizontal a travs de tres capas que tienen una

conductividad hidrulica diferente y distinto espesor.

Siendo el caudal total:

B. Flujo de agua perpendicular a la direccin de la estratificacin.

El agua fluye verticalmente en sentido descendente a travs de un perfil de suelo, constituido por

horizontes de diferentes espesores.

La descarga entre los puntos 1 y 2 es:

Y asi para todos los estratos, de donde se deduce el caudal total:

HIDRULICA DE POZOS

Un pozo para abastecimiento de agua es un hueco profundizado en la tierra para interceptar

acuferos o mantos de aguas subterrneas.

TIPOS:

A. Pozo excavado

Aquel que se construye por medio de picos, palas, etc., o equipo para excavacin como

cucharones de arena. Son de poca profundidad y se usan donde el nivel fretico se

encuentra muy cercano a la superficie. Su principal ventaja es que pueden construirse con

herramientas manuales, adems su gran dimetro proporciona una considerable reserva

de agua dentro del pozo mismo.

B. Pozo Taladrado

Aquel en que la excavacin se hace por medio de taladros rotatorios, ya sean manuales o

impulsados por fuerza motriz. Su principal ventaja es que pueden construirse con

herramientas manuales, adems su gran dimetro proporciona una considerable reserva

de agua dentro del pozo mismo.

C. Pozo a Chorro

Aquel en que la excavacin se hace mediante un chorro de agua a alta velocidad. El

chorro afloja el material sobre el cual acta y lo hace rebalsar fuera del hueco.

D. Pozo Clavado

Aquel que se construye clavando una rejilla con punta, llamada puntera. A medida que

esta se clava en el terreno, se agregan tubos o secciones de tubos enroscados. Son de

pequeo dimetro.

E. Pozo perforado

La excavacin se hace mediante sistemas de percusin o rotacin. El material cortado se

extrae del hueco con un achicador, mediante presin hidrulica, o con alguna herramienta

hueca de perforar, etc.

METODOS DE PERFORACION:

1. Perforacin por percusin.-

El mtodo se basa en la cada libre de un peso en sucesin de golpes rtmicos dados contra

el fondo del pozo.

Las partes tpicas de un equipo motorizado de perforacin a percusin son:

Tren de rodaje

Estos equipos vienen generalmente montados sobre un chasis de acero sobre cuatro ruedas

con neumticos, pero tambin las hay montadas sobre un camin.

Bastidor

Es una caja de ngulos de acero y brazos articulados en donde se ubican las piezas vitales

de la perforadora y soporta adems a la torre.

Mstil o Torre

Generalmente son de tipo telescpica y viene en dos tramos de 36 pies cuando est

extendida y 22 pies cuando est recogida, con sus respectivos dispositivos de extensin. El

largo de la torre est en funcin con la sarta de perforacin.

Tiro de remolque

Es el mecanismo que va unido al tren de rodaje de la perforadora.

Motor

Para poder accionar todo el equipo de perforacin se necesita un motor ya sea a

combustin interna o con energa elctrica como en el caso de algunos equipos soviticos.

2. Perforacin por rotacin.-

Estos equipos se caracterizan porque trabajan girando o rotando la broca, trcono o

trpano perforador.

El sentido de la rotacin debe ser el mismo usado para la unin o enrosque de las piezas

que constituyen la sarta de perforacin. Todas las brocas, trpanos o trconos, son

diseados para cortar, triturar o voltear las distintas formaciones que pueden encontrarse

a su paso. El trabajo de perforacin se realiza mediante la ayuda del lodo de perforacin

el cual desempea las siguientes funciones: evita el calentamiento de las herramientas

durante la operacin, transporta en suspensin el material resultante de la perforacin

hacia la superficie del terreno y finalmente formar una pelcula protectora en las paredes

del pozo para de esta manera impedir el desmoronamiento o el derrumbe del pozo.

Un equipo de perforacin por rotacin motorizado tpico, tiene las siguientes partes:

Mesa de rotacin

Su funcin es la de recibir la fuerza necesaria del motor para poder girar la sarta de

perforacin.

Estas mesas pueden ser accionadas por acople directo o por engranajes y son redondas

con tamao de acuerdo a la magnitud del equipo de perforacin. En el centro lleva una

abertura que puede ser cuadrada o hexagonal por la que pasa la barra giratoria llamada

Kelly.

Barra giratoria o Kelly

Es una barra generalmente cuadrada de 4 de lado y que pasa por el centro de la mesa rotatoria y recibe de esta el necesario movimiento giratorio para poder perforar.

El extremo inferior se acopla a las brocas y el extremo superior al eslabn giratorio

llamado Swivel que lo soporta conjuntamente con toda la sarta de perforacin.

La barra es de acero de alta dureza y es hueca por el centro (2), para de esta manera permitir el paso del lodo de perforacin hidrulico. El Kelly puede subir, bajar o detenerse

cuantas veces lo desee el perforador mediante el accionamiento de los controles

respectivos.

Swivel o eslabn giratorio

Es un mecanismo que va acoplado a la parte superior del Kelly, es una pieza hueca en el

centro. Aqu se acopla la manguera que viene desde la bomba de lodos.

Drill pipe o tubera liviana de perforacin

Tubera construida con acero especial y se usa agregndose cada vez que se introduce el

Kelly totalmente en el pozo y vuelve a sacarse, ya que de esta manera a dejado el espacio

disponible para la tubera.

Drill collars o tubera pesada de perforacin

Tambin conocida como Botellas o Sobrepeso. Son tubos de 6 ms y de 10a 20 de largo y con un peso de 500 a 700 Kg. Su finalidad es aumentar el peso de la sarta de

perforacin y conseguir fcilmente el corte con los trconos.

Trconos o brocas de perforacin

Las brocas tienen la funcin de desagregacin de las rocas durante la perforacin de un

pozo. Existe una amplia gama de trconos y cada uno est diseado para determinadas

desagregar rocas con determinadas caractersticas mecnicas y abrasivas.

Bomba de lodos

Su funcin principal es tomar el lodo de perforacin de la poza de lodos y llevarla por la

manguera hacia el Kelly y al fondo del pozo.

El lodo asciende a la superficie llevando en suspensin el detritus de la perforacin. Por

un canal pasa al la poza de sedimentacin donde se depositan por su propio peso

partculas grandes y pesadas, arena, etc.

Del pozo de sedimentacin el agua con menos material en suspensin pasa por medio de

otro canal hacia el pozo principal donde nuevamente es bombeado al pozo, cerrando en

ciclo.

Motor

Pueden ir acoplados al chasis del remolque o puede usarse el mismo motor del camin del

equipo de perforacin. La potencia depende de la magnitud del equipo de perforacin.

La principal ventaja de este mtodo es que es ms rpido que el mtodo a percusin.

Tabla de caudales y cotas de pozos de agua de seda Chimbote:

Pozo Caudal Cota

P - 3 26.1 l/s 15.585

P 4A 62.5 l/s 23.862

P - 5 28.9 l/s 14.749

P - 7 43.5 l/s 16.526

P - 8 15.9 l/s 19.577

P 8A 30.0 l/s 19.577

P - 10 22.0 l/s 19.052

P - 11 48.7 l/s 20.806

P - 12 28.4 l/s 22.838

P 12A 75.0 l/s 22.838

P - 13 38.0 l/s 22.868

P - 14 29.6 l/s 16.098

P - 15 58.6 l/s 18.355

P - 16 21.2 l/s 18.991

Pozo Caudal Cota

P - 18 50.0 l/s 22.735

P 19 64.80 l/s 22.492

P - 20 46.7 l/s 26.283

P - 21 35.0 l/s 19.946

P - 22 50.0 l/s 21.501

P 22A 60.0 l/s 21.501

La profundidad de los pozos oscilan entre los 50m y 60m de profundidad el mtodo usado

para la perforacin de estos pozos son por percusin, en la totalidad de los pozos.

La mayor cantidad esta operativa en total son 17 los pozos operativos, los dems dejaron

de funcionar por su bajo caudal de agua, otros abandonados, y otros estn con los equipos

de bombeo pero por motivo de fluido elctrico no estn en funcionamiento.

Recursos Hdricos Subterrneos

En el valle de Moquegua los principales acuferos lo constituyen los volcnicos Toquepala

y la formacin Moquegua, sobreyace a estos sedimentos aluviales y aluvionales del

Cuaternario, permeables cuya potencia alcanza a 100 metros, y que constituyen acuferos

excelentes.

Antes del sismo del 23 de junio se haban contabilizado 18 manantiales, algunos con

caudales hasta de 40 litros/seg, desde el valle de Torata hasta el valle de Moquegua, el

origen proviene de las filtraciones de la cordillera; as mismo filtraciones de agua de los

ros Tumilaca y Torata. La ciudad de Moquegua descansa sobre depsitos deluviales poco

permeables donde no es posible la presencia de acuferos importantes por su configuracin

y por su bajo nivel de precipitacin.