Parametros Criticos en el Diseno y Construccion de pozos

18/08/2004

Parámetro 2: Radio Crítico y Flujo Turbulento A raíz de varias experiencias de este consultor con pozos que, habiendo sido buenos ini-cialmente, fallaron corto tiempo después, se logró establecer un concepto nuevo al que se denominó Caudal Crítico, un determinado caudal que, de excederse en la prueba de caudal variable, provocaba un deterioro irreversible en el pozo. En casos extremos, la pérdida total del pozo. Este tema también analizado en un artículo que ha tenido una amplia difusión "Desarrollo de Pozos y Depresión Específica" en que se constataba que, si la pendiente de la recta del gráfico Depresión Específica versus Caudal, aumentaba, era un indicador de que se estaba excediendo el Caudal Crítico. Se constataba un hecho, pero no se comprendían en ese mo-mento las causas que originaban este fenómeno. Investigaciones hechas con modelos analógicos y digitales concluyeron en un concepto nuevo en Hidrogeología: Radio Crítico de Pozos. (1) En la misma medida que el agua que se extrae de un pozo mediante bombeo va acercándose a este, la velocidad del agua subterránea va aumentando por la sencilla razón de que el área por la cual debe pasar va disminuyendo. Para mantener la solución de continuidad de que el caudal por cada cilindro concéntrico al pozo es idéntico y constante, si disminuye el área la única forma de que el caudal se mantenga es que la velocidad aumente.

Se define como Radio Crítico de un Pozo a la distancia desde el centro del pozo hasta un punto en que el flujo deja de ser laminar y pasa a ser turbulento, es decir, el flujo no se rige por la Ley de Darcy.

Este fenómeno dice relación directa con el acuífero y el empaque de grava y su dimensio-namiento debe ser correctamente hecho si se desea que el Radio Crítico sea igual al Radio Nominal del pozo, es decir, que no haya flujo turbulento en el entorno del pozo por los problemas que este tipo de flujo ocasiona. Si bien el concepto de Radio Crítico tiene un desarrollo matemático y conceptual complejo, puede expresarse en términos sencillos diciendo que cada metro de pared o empaque de grava tiene una limitada capacidad para transmitir agua que, si se excede, provoca un flujo turbulento.

Por ejemplo si se desea explotar un Caudal de 100 l/s de un pozo de 12" de diámetro, habi-litado en un acuífero cuyo análisis granulométrico indica que el tamaño 50% que pasa es de 1 milímetro, y se acepta un factor de 5 para obtener el tamaño correspondiente del material del empaque de grava, ocurre que el Gasto Específico para un Radio Crítico de 6" resulta ser de 1.9 l/s por metro de rejilla o ranurado. Por lo tanto para extraer un caudal de 100 l/s, el largo mínimo de rejilla o ranurado debe ser 100 / 1.9 = 53 metros.

Si en lugar de colocar la cantidad de metros calculada de rejilla o ranurado se coloca una cantidad menor, el Radio Crítico excede el Radio Nominal creando pérdidas de carga tur-bulentas en las inmediaciones del pozo. Estas pérdidas de carga adicionales y evitables afectan toda la vida del pozo incrementando los costos energéticos.

Si, por ejemplo, se colocan solamente 40 metros de rejilla o ranurado, el Gasto Específico sería 2.5 l/s/m y el Radio Crítico resultante sería de 8”. En este caso el Radio Crítico sería superior al Radio Nominal, creándose flujo turbulento en el entorno al pozo que implicaría arrastre de partículas finas del acuífero las que pueden obstruir el empaque de grava que inicialmente puede haber quedado correctamente instalado.

Fuente: Raúl Campillo Urbano HidroGeólogo Senior, hidroterra@tie.cl
       

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