Eficiencia de pozos y costos de explotación del agua subterránea Si

Raúl Campillo Urbano
HidroGeólogo Senior
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 (%)
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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 8.760 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 1.000 m2/día y un Coeficiente de Almacenamiento de 0.005. 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
Nº
Eficiencia
%
Gasto Específico
l/s/m
1
90
7.7
2
50
4.3
3
30
2.6
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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
22
28
37.0
HP Requeridos para los 56 l/s
22
28
36.5
KW/h
16
20
27.0
KW/h por año
140.160
175.200
236.520
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
Nº
Consumo Real
Kw./h/año
Consumo Extra
Kw./h/año
2
175.200
35.040
3
236.520
96.360
Si las cifras se proyectan a 10 años o más los costos pasan a estratosféricos
en términos monetarios a cualquier precio del Kw/hora.
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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
Nº
Eficiencia
%
Gasto Específico
l/s/m
1
90
4.0
2
50
2.2
3
30
1.3
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
Nº
Consumo Real
Kw./h/año
Consumo Extra
Kw/h/año
2
254.040
70.080
3
359.160
175.200
Muchos pozos en Chile registran Transmisibilidades tan bajas como 50 m2/d y
menores.
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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.
3.2.
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.
4.2.
Considerar en las Especificaciones Técnicas la incorporación de cláusulas
que permitan obtener pozos más eficientes, lo cual significa que deben
ser profundamente modificadas.
4.3.
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
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HidroGeólogo Senior
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.
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