Los pozos perforados pueden servir como un suministro de agua a bajo costo para hogares, pequeñas comunidades rurales y para áreas urbanas. El principio de funcionamiento es bastante simple: se perfora un agujero en una masa de agua subterránea y luego se extrae el agua infiltrada con la ayuda de una bomba accionada por fuerza humana o mecanizada.
La construcción es rápida y varias técnicas simples de perforación están disponibles para la mayoría de las condiciones geológicas.
Más rápido y más económico de perforar que los pozos excavados a mano
Menos susceptible a la contaminación
No se requiere de la eliminación de agua durante la perforación
No se requiere de la eliminación de agua durante la perforación
Se requiere menos material de revestimiento (en comparación con los pozos excavados a mano)
Más seguro en la construcción y el uso (en comparación con los pozos excavados a mano)
El pozo en sí apenas necesita mantenimiento
Hay muchas técnicas de perforación simples disponibles que satisfacen la mayoría de las condiciones geológicas
Desventajas
El punto de perforación debe ser identificado
Personal cualificado y expertos requeridos para la perforación
Se requiere una bomba que necesita operación y mantenimiento apropiados
Menor rendimiento que los pozos excavados a mano (diámetro más pequeño)
La sobreexplotación puede provocar efectos adversos en el medio ambiente
Puede haber contaminación por arsénico
Más equipo técnico y habilidades necesarias para la construcción (en comparación con los pozos excavados a mano)
Sin capacidad de almacenamiento integrada / recarga durante períodos de baja abstracción
El principio básico de los pozos perforados es simple: se perfora un agujero en una masa de agua subterránea y luego se extrae el agua infiltrada con la ayuda de una bomba manual o mecanizada. En comparación con los pozos excavados, los diámetros de los pozos perforados son mucho menores: en un contexto rural, los pozos suelen tener un diámetro de 50 mm, mientras que los grandes complejos urbanos de extracción requieren agujeros de hasta 300 mm de diámetro.
En términos de longitud, los pozos perforados manualmente alcanzan técnicamente hasta 200 metros, aunque una longitud máxima de 35 metros para los pozos perforados a mano es más común. Para pozos que se extienden a más de 50 metros, la perforación manual generalmente no representa una opción, haciendo que sea necesaria la perforación mecánica.
El rendimiento del pozo en términos de cantidad depende de su profundidad y diámetro, la capacidad de recarga del acuífero y el desarrollo del pozo. Dado que el agua subterránea suele ser de calidad para el agua potable, con frecuencia no se requiere purificación. Sin embargo, los pozos perforados son susceptibles de contaminación a menos que sean operados, mantenidos y protegidos adecuadamente.
Además, se debe prestar una atención estricta a la tasa de abstracción, ya que de ser muy elevada puede dar lugar a diversos efectos sobre el medio ambiente, como por ejemplo que: el nivel freático baje más allá del alcance de los pozos existentes; se sequen los humedales; haya intrusión de agua de mar en casos donde el pozo esté en áreas costeras; y, se imposibilite el uso agrícola por la formación de cráteres o colapso del suelo.
Una vez seleccionado el lugar donde estará localizado el pozo entonces se debe perforar un agujero e instalar un revestimiento (tubería) permanente. De esta manera, para acceder al agua subterránea los trabajos de perforación deben incluir: romper o cortar la roca o suelo; retirar el material cortado del orificio y, de ser necesario, proporcionar soporte a las paredes de este para evitar el colapso mientras se perfora; y, por último, ejecutar pruebas de bombeo y desarrollar el pozo.
Existe una gran cantidad de técnicas, pero, en general, se distinguen cuatro tipos distintos de perforación manual: con barrena (para comunidades con pocos recursos), a percusión (perforaciones hasta 25 m), por eliminación de lodos (perforaciones hasta 35 m) y por inyección de agua. Estas técnicas se describen a continuación:
Perforación con barrena
La perforación con barrena se hace mediante barras de acero extensibles que se rotan o giran de forma manual y en cuyos extremos se pueden colocar diferentes tipos de brocas o barrenas. Una vez que se llenan de exceso de tierra cuando penetran rotando en el suelo, se deben sacar para ser vaciados.
Por encima del nivel freático, el pozo generalmente permanece abierto sin necesidad de ningún tipo de soporte. Por debajo del nivel freático puede ser necesaria una carcasa temporal, para evitar que el pozo colapse. La perforación continúa dentro de la carcasa temporal usando un achicador (bailer), hasta que se alcanza la profundidad deseada.
Es allí cuando se procede a instalar una carcasa permanente del pozo, retirando la temporal. Las brocas o barrenas se pueden usar hasta una profundidad de unos 15-25 metros, dependiendo del tipo de suelo, que podría ser arenoso, de arcilla suave o limo.
Estas perforaciones tienen la ventaja de emplear equipos y/o herramientas económicas y que son fáciles de usar por encima de la capa freática. No obstante, podría ser difícil remover la carcasa temporal.
Perforación manual a percusión
La perforación manual a percusión utiliza una herramienta pesada de corte (broca o barrena)
que está unida a una cuerda o cable para cortar, martillar o fracturar el suelo. Esta herramienta se deja caer, una y otra vez, por su propio peso al orificio de perforación empleando un trípode.
Al agujero se le añade agua que se mezcla con el material fracturado transformándose en lodo, que por un lado va consolidando las paredes del pozo perforado y, por el otro, hace que se eleven los fragmentos rocosos. También, hay que mencionar que se usa un achicador (bailer) que ayuda a extraerlos.
La broca o barrena se sube de nuevo y se deja caer en el orificio tantas veces como se necesite. Al igual que ocurre en la perforación con barrena se puede usar una carcasa temporal de plástico o, preferiblemente, de acero para evitar que que el agujero se derrumbe o se hunda. En el momento de colocar la carcasa permanente, se debe retirar la temporal.
Este tipo de perforación se utiliza para profundidades de hasta 25 metros y con suelos de arena, limo, arcilla dura, piedra arenisca, laterita, grava y rocas pequeñas. La ventaja está en que este método logra perforar formaciones duras, pero el equipo que se utiliza es bastante pesado y caro, además de que el proceso es lento en comparación con otros.
Perforación manual por eliminación de lodos
La perforación por eliminación de lodos emplea la circulación de agua para llevar el suelo que se perfora a la superficie. Los tubos de perforación se mueven, progresivamente, hacia arriba y hacia abajo ayudados con un brazo de palanca. En el movimiento descendente, el impacto de la broca afloja el suelo, mientras que en el ascendente la parte superior del tubo se cierra a mano (o con válvula en algunos casos) permitiendo que el agua arrastre por la tubería el material fracturado hacia la superficie.
En el siguiente movimiento descendiente, se retira la mano del tubo y el agua llega hasta un pequeño estanque que se ha excavado previamente junto a la perforación, donde el agua decantada se recircula y reúsa en el proceso. Se pueden agregar aditivos espesantes al agua para evitar que el orificio perforado colapse. Este tipo de perforación puede usarse hasta profundidades de unos 35 metros y donde el suelo puede ser de arena, limo, arcilla suave o dura y formaciones rocosas consolidadas. El proceso es muy fácil de aplicar y, además, no se requiere de carcasa temporal. La desventaja es que el nivel freático es desconocido durante la perforación.
Perforación por inyección de agua
La perforación por inyección de agua se basa en la circulación y la presión del agua. A diferencia de la perforación por eliminación de lodos, el agua se inyecta a presión por las tuberías de perforación y sale por el fondo del agujero. Esa gran cantidad o volumen de agua tiene un efecto erosivo en la parte inferior del pozo y tanto ésta, como el material fracturado, se transportan a la superficie entre la tubería de perforación y la pared del pozo.
Para lograr un flujo adecuado de agua se utiliza una bomba de motor o una bomba de pedal. El tubo de perforación puede tener simplemente un extremo abierto o se puede agregar una broca, usando además una rotación parcial o total del tubo de perforación. Se pueden agregar espesantes (aditivos) al agua para evitar el colapso de los orificios.
La inyección (con rotación) se usa generalmente hasta profundidades de 35. Este tipo de perforaciones está limitado para suelos arenosos y con capas delgadas de arcilla suave, siendo muy rápidos en arena. La desventaja es que se necesita de mucho trabajo a la vez y que, además, el nivel freático es desconocido durante la perforación.
Cada vez más, se usan una o dos técnicas en combinación pero, sin embargo, es importante reconocer que un pozo perforado a la misma profundidad, en el mismo acuífero y debidamente hecho, será igualmente productivo independientemente del método de perforación que se use. La elección de la técnica de perforación óptima depende, principalmente, de las condiciones geológicas e hidrológicas, así como de la experiencia y fondos económicos de las comunidades locales o los contratistas de perforación.
En lo que respecta a las perforaciones mecanizadas existen dos: perforación por martilleo en el fondo del agujero y perforación rotatoria. No obstante, este tipo de perforaciones requieren de la participación de mano de obra profesional, equipos y un presupuesto elevado, por lo que para zonas rurales de países en vías de desarrollo se consideran inadecuadas.
Esta tecnología de perforación presentada se basa en dos movimientos combinados: el de percusión y de rotación, por medio de esto se consigue soltar la tierra del fondo y utilizando tubos se consigue una recirculación de agua que fluye a presión por medio de una bomba de lodo, logrando desplazar la tierra suelta del pozo en forma continua.
Levante y deje caer los tubos de perforación para conseguir clavar la broca y con la ayuda de la manija rote los tubos, así se consigue que la broca arranque el material, que luego se diluye con el agua el cual es arrastrado al accionar la bomba de lodos. Cuando el tubo ha penetrado hasta que la manija esté cerca del suelo se cambia de ubicación la manija. Un vez que el tubo ha ingresado considerablemente se conecta otro. Esta operación se repite hasta alcanzar la profundidad requerida.
.Después de perforar el agujero, se deben instalar varios elementos antes de que el pozo pueda ponerse en funcionamiento, es decir: la bomba; la plataforma que protege la abertura en la superficie de contaminantes o partículas que ingresan al pozo; el sello sanitario que es una capa impermeable, hecha preferiblemente de concreto, que evita la contaminación del pozo reteniendo las filtraciones a través del empaque de grava a lo largo del pozo; el revestimiento del pozo, tubo de PVC que evita que este colapse y se filtren contaminantes; el filtro o rejilla del pozo que retiene los sedimentos mientras permite que el agua se infiltre en el pozo; y, el empaque de grava, compuesto de grava y arena graduada, sirve para rellenar el espacio entre el filtro y el pozo.
Solo es necesario si el suelo circundante tiene un tamaño de grano más pequeño que el tamaño de la ranura de la pantalla. A continuación, se puede observar la siguiente figura con algunos de los elementos característicos de un pozo perforado:
Vía: Sswm.info/es/
