Considerando que en sondajes profundos, ... aproximadamente logarítmica en función del diámetro, desde el punto de... Dimensionamiento de sondajes.

Dimensionamiento de sondajes.
Considerando que en sondajes profundos, su caudal específico varía sólo en forma
aproximadamente logarítmica en función del diámetro, desde el punto de vista económico, el
diámetro recomendable será el menor posible, el cual queda determinado por el diámetro de la
bomba que irá en su interior. El diámetro de la bomba, a su vez, depende del fabricante, pero
se incrementa con el caudal que la bomba es capaz de elevar.
Es conveniente dejar una huelga “h” entre el diámetro de la bomba y el de la entubación, para
prevenir posibles desalineamientos del sondaje, con valores del orden de 2”<h<4”
Luego, si el diámetro de la bomba es Db , el diámetro de la entubación será
Dt = Db + h
Entre la entubación definitiva y el diámetro de la perforación, normalmente se colocará un
filtro que evite el ingreso de partículas del suelo arrastradas por el agua al sondaje. El espesor
de de este filtro “e” se recomienda que no sea mayor que 2” o 5 cm, por lo que en definitiva, el
diámetro de perforación será
Dp = Dt +2e
= Db + h +2e
La Tabla Nº1 da un rango de valores típicos de diámetros de entubación recomendados para
distintos caudales de explotación. Si este caudal es incierto, conviene ser optimista en cuanto
al rendimiento del pozo y no quedar posteriormente limitado por falta de espacio para la
instalación de la bomba.
Tabla Nº1 Diámetros de entubamiento
Rendimiento
Diámetro nominal
esperado del pozo de la bomba
l/s
pulgadas
<6
4
5 a 12
5
9 a 24
6
22 a 40
8
35 a 55
10
50 a 80
12
75 a 110
14
100 a 180
16
> 180
18
Diámetro mínimo de Diámetro recomendado de
entubación
entubación
Pulgadas
Pulgadas
5 DI
6 DI
6 DI
8 DI
8 DI
10 DI
10 DI
12 DI
12 DI
14 DE
14 DE
16 DE
16 DE
20 DE
20 DE
24 DE
24 DE
30 DE
2.- Profundidad del sondaje
La profundidad del sondaje incide en forma aproximadamente lineal en los costos, por lo que
su determinación dependerá del caudal que se desee extraer. Si se pretende lograr el máximo
caudal posible, entonces, en acuíferos homogéneos la profundidad recomendable será la de un
pozo de penetración total, es decir, que atraviese totalmente el acuífero hasta la roca basal o
estrato confinante inferior. Es común sin embargo, que los acuíferos vayan disminuyendo su
permeabilidad en profundidad, en cuyo caso conviene considerar la alternativa de perforar dos
pozos adecuadamente distanciados, de una profundidad menor.
3.- Diseño de filtros.
El uso de filtros cumple dos objetivos:
a) Como su permeabilidad es normalmente mucho mayor que la del acuífero, aumenta
el diámetro efectivo del pozo el cual se comporta hidráulicamente como si su
diámetro fuese el de perforación, permitiendo entubar en un diámetro más pequeño,
lo que es económicamente conveniente.
b) El filtro cumple además la función de evitar el arrastre de material sólido hacia el
interior del pozo, lo que le resta calidad al agua y daña las bombas. Salvo el uso de
bombas especiales, no se acepta en general más de 50 p.p.m. de sólidos
suspendidos.
El espesor del filtro no debe ser muy grande porque dificulta la faena de desarrollo del pozo.
En general basta el menor espesor que fijen los métodos de construcción del pozo y de
colocación del filtro, magnitud que es del orden de 5 cm. No se recomiendan espesores
mayores de 20 cm porque la faena de desarrollo se puede tornar impracticable.
Granulometría del filtro.
Para la determinación de los diámetros y granulometría más adecuada de filtros en general,
frecuentemente se aplican los criterios propuestos por Terzaghi, quien recomienda las
siguientes especificaciones.
1) 5 d15B  d15F  40d15B , es decir, el diámetro de malla por el cual pasa el 15% del
material del filtro debe estar comprendido entre 5 y 40 veces diámetro que pasa 15% del
material base.
2) d 5F  0.074mm (malla200) , es decir, el filtro no debe contener más de 5% de
finos, limos y arcillas.
3) d15F  5 d 85B
4) d 85F  2 d criba
, es decir, el diámetro 85% que pasa del filtro debe ser mayor que 2
veces el tamaño de la abertura del ranurado o criba del pozo.
F
5) d max
 3" , es decir, el filtro no debe contener partículas de más de 3” de diámetro
6) Las curvas granulométricas del filtro y del material base deben ser en lo posible
paralelas.
En el caso de filtros de pozos, que son de pequeño espesor y que además a veces deben dejarse
caer por gravedad decenas de metros es muy difícil lograr las especificaciones de Terzaghi o
en caso de que se logren, es muy difícil poder determinar si acaso se pierden por disgregación
del material en su caída. Por ello a menudo se recurre a especificaciones menos exigentes que
cumplan los siguientes requisitos:
1.a) d 30F  4 d 30B
1.b) d
F
30
 6d
F
60
F
10
B
30
d
 2.5
d
entre 1.7 y 2.5
3)
d10F  d criba
2) 1.7 
para suelos de granulometría uniforme
para suelos de granulometría extendida
es decir, el coeficiente de uniformidad del filtro debe estar comprendido
4. Dimensionamiento de ranurados o cribas para pozos.
La tubería definitiva del pozo, que contendrá la bomba, no puede ser ciega sino que debe
tener aberturas en su manto que permitan la entrada del agua al pozo, sin arrastre de material
sólido. Además deben ser dimensionadas de manera que la tubería no pierda resistencia
mecánica ni química (corrosión) y que no generen excesivas pérdidas de carga en la entrada
del agua.
Para cumplir estos propósitos pueden utilizarse simplemente ranurados longitudinales
efectuados con galleta en el manto del tubo o puede recurrirse a cribas o cedazos de captación
prefabricados.
Las ranuras son más económicas pero más ineficientes. Tienen un tamaño mínimo de abertura
del orden de 2 mm y el porcentaje ranurado oscila entre un 5 y un 15% del área total, para no
debilitar demasiado la resistencia de la tubería. Además el corte, normalmente irregular,
favorece las incrustaciones.
El espesor de la ranura recomendado es de
d ranura 
d10F  d ranura
1 B
d 85
2
o
si no se utiliza filtro, o
d85F  2 d ranura
de acuerdo a los criterios para el
diseño de filtros.
Las cribas prefabricadas, aún cuando más caras, logran un porcentaje de abertura mayor y son
resistentes química y mecánicamente. Las Tablas Nºs 2, 3 y 4 entregan valores de abertura
específica y porcentaje de abertura “p” para cribas marca Johnson Inc. en función del diámetro
de la criba y su abertura. La abertura de la criba o “slot” se mide en milésimas de pulgada; asi
una criba SLOT 100 tiene una abertura de 0.1” o 2.54 mm. La abertura SLOT 40, que es la
más comúnmente utilizada tiene una abertura del orden de 1 mm.
Longitud requerida para la criba o ranurado.
La velocidad de entrada del agua recomendada para evitar pérdidas de carga excesivas es de
v<5 cm/seg.
Luego, para un caudal de diseño de Q m3/seg, el área de aberturas requerida será de
a 
Q
m2
0.05
Para una abertura específioca de cribas de A m2/m, (Tabla 3), la longitud de criba resulta
L
a
Q
m ; L
m
A
0.05A
Alternativamente, si el porcentaje de aberturas de la ranura o de la criba es p% (Tabla 4), la
longitud de criba requerida es
L
100Q
m
0.05  D p
donde D es el diámetro de la criba en metros y p está en porcentaje.
Tabla Nº 2
DIAMETRO SLOT 10
pulgadas
3
4
5
6
8
10
12
14DE
15DE
16DE
18DE
20DE
24DE
26DE
30DE
36DE
ABERTURAS DE CRIBAS JOHNSON INC. PARA POZOS
SLOT
SLOT
SLOT 20 SLOT 40 SLOT 60 SLOT 80 100
150
e=0,25
mm
e=0,51
mm
e=1,02
mm
e=1,52
mm
e=2,03
mm
e=2,54
mm
e=3,81
mm
sq inch/ft
10
14
18
21
28
36
42
38
39
35
39
47
46
49
57
65
sq inch/ft
19
26
33
39
51
65
77
71
76
69
78
88
87
91
108
124
sq inch/ft
32
44
55
65
87
110
130
123
132
123
139
156
158
166
192
224
sq inch/ft
42
57
72
85
113
143
170
163
175
164
186
209
217
227
268
307
sq inch/ft
43
58
73
87
116
147
174
177
190
171
193
218
266
278
329
376
sq inch/ft
55
74
94
111
131
166
180
198
217
198
224
252
307
321
379
434
sq inch/ft
65
88
112
132
160
203
223
251
268
250
283
318
389
406
480
550
Tabla Nº 3
DIAMETRO
pulgadas
3
4
5
6
8
10
12
14DE
15DE
16DE
18DE
20DE
24DE
26DE
30DE
36DE
SLOT 10
m2/m
0,021
0,030
0,038
0,044
0,059
0,076
0,089
0,080
0,083
0,074
0,083
0,099
0,097
0,104
0,121
0,138
ABERTURAS DE CRIBAS JOHNSON INC. PARA POZOS
SLOT 20 SLOT 40 SLOT 60 SLOT 80 SLOT 100 SLOT 150
m2/m
m2/m
m2/m
m2/m
m2/m
m2/m
0,040
0,068
0,089
0,091
0,116
0,138
0,055
0,093
0,121
0,123
0,157
0,186
0,070
0,116
0,152
0,155
0,199
0,237
0,083
0,138
0,180
0,184
0,235
0,279
0,108
0,184
0,239
0,246
0,277
0,339
0,138
0,233
0,303
0,311
0,351
0,430
0,163
0,275
0,360
0,368
0,381
0,472
0,150
0,260
0,345
0,375
0,419
0,531
0,161
0,279
0,370
0,402
0,459
0,567
0,146
0,260
0,347
0,362
0,419
0,529
0,165
0,294
0,394
0,409
0,474
0,599
0,186
0,330
0,442
0,461
0,533
0,673
0,184
0,334
0,459
0,563
0,650
0,823
0,193
0,351
0,481
0,588
0,679
0,859
0,229
0,406
0,567
0,696
0,802
1,016
0,262
0,474
0,650
0,796
0,919
1,164
Tabla Nº 4
PORCENTAJE DE ABERTURAS DE CRIBAS JOHNSON INC. PARA POZOS
SLOT
DIAMETRO SLOT 10
SLOT 20 SLOT 40 SLOT 60 SLOT 80 100
pulgadas
%
%
%
%
%
%
3
9
17
28
37
38
49
4
9
17
29
38
38
49
5
10
18
29
38
39
50
6
9
17
29
38
38
49
8
9
17
29
37
38
43
10
10
17
29
38
39
44
12
9
17
29
38
38
40
14
7
13
23
31
34
38
15
7
13
23
31
34
38
16
6
11
20
27
28
33
18
6
11
20
27
28
33
20
6
12
21
28
29
33
24
5
10
17
24
29
34
26
5
9
17
23
28
33
30
5
10
17
24
29
34
36
5
9
17
23
28
32
SLOT
150
%
57
58
59
58
53
54
49
48
47
41
42
42
43
41
42
41
Ejemplo:
De un acuífero con la siguiente granulometría, se desea extraer un caudal de 30 l/s.
Dimensionar el sondaje, el filtro y la criba.
d90= 13 mm
d50= 1.5 mm
d10= 0.2 mm
a) Diámetro del sondaje:
De la Tabla Nº 1, para un caudal de 30 l/s, se estima un diámetro de bomba de 8”, un
diámetro de entubación de 12” y considerando un filtro de e= 5 cm, resulta un diámetro de
perforación de 16”.
b) Características del filtro:
Interpolando la curva granulométrica del material, se obtiene aproximadamente
d 30B  0.5 mm; d 60B  2.6 mm
Luego se considera un filtro de las siguientes características:
d 30F  6 d 30B = 3 mm
Considerando una curva granulométrica del filtro paralela al material base, resultaría
d 60F  16mm; d10F  1.2 mm , lo que da un coeficiente de uniformidad Cu=13.3 ,
excesivamente extendido. Por lo que se adopta Cu= 2.5, con d 60F  3.8 mm; d10F  1.5 mm
c) Slot de la criba
Considerando d10F  d criba , resulta dcriba < 1.5 mm, sea SLOT 40 = 1 mm
d) Longitud de criba requerida
L
a
Q
m ; L
m
A
0.05A
De la Tabla 3, para D=12” y Slot 40, se obtiene A=0.275, luego
L
0.03
 2.18m
0.05 * 0.275
sea L=2.5 ,mts
Alternativamente, de la Tabla Nº4, para D=12” y Slot 40, se obtiene p=29%, luego
L
100Q
m > 2.16 m,
0.05  D p
sea L=2.5
Si se utiliza ranurado en vez de criba, con una abertura mínima de 2 mm, el filtro debiera ser
algo más grueso. Respetando la relación d10F  d ranura , se adopta d10F  2.5mm. Respetando la
dimensión, d30 = 3 mm y adoptando un coeficiente de uniformidad Cu =1.8, resulta un d60 =
4.5 mm.
El largo de ranurado requerido sería en este caso, considerando un porcentaje de abertura de
p=10%,
L
100Q
m > 6.27 m,
0.05  D p
sea L=6.5
Ubicación de la bomba y de la criba o ranurado
La criba o ranurado debe ubicarse enfrentando a los estratos más permeables del acuífero,
bajo la cota del nivel dinámico del agua en el pozo. La cota de la aspiración de la bomba
debe ubicarse en lo posible a más de un metro bajo este nivel dinámico, para evitar
aspiración de aire y su ubicación debe coincidir en lo posible con un tramo mínimo del
orden de 1.5 metros de tubería ciega entre dos tramos ranurados, a fin de obligar la
circulación de agua dentro del pozo, lo que favorece la refrigeración de la bomba.
Si existen más estratos permeables, es aconsejable ubicar cribas frente a ellos, aunque se
exceda la longitud mínima requerida.