DISEÑO DE POZOS DE AGUA SUBTERRÁNEA MATERIALES PARA CAÑERÍAS Y CRIBAS Steve Haverberg Roscoe Moss Company 530 823-3155
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AGUA SUBTERRÁNEA Abundante Sana y segura Bajo costo
Roscoe Moss Company
Hidrogeología - Hidrología
Roscoe Moss Company
Componentes de un pozo de agua subterránea
Roscoe Moss Company
La contaminación superficial puede inducir contaminación subterránea por lo que se debe instalar un sello sanitario
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CENOTE - SINKHOLE
Roscoe Moss Company
POZO DE AGUA SUBTERRÁNEA
zALTA
EFICIENCIA zLIBRE DE ARENA zLARGA VIDA ÚTIL z
EXPECTATIVA DE DURACIÓN DISEÑADA
Roscoe Moss Company
CONO DE DEPRESIÓN
POZOS DE AGUA EFICIENTES
Roscoe Moss Company
ías del pozo ní a n rc e c s la n e a Nivel del agu
Pérdidas de Carga en el Pozo
Nivel de agua en el pozo bombeado
Excento de Arena
Roscoe Moss Company
Rodetes
Roscoe Moss Company
Bomba de eje vertical
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Un pozo eficiente y excento de arena requiere de una adecuada comprensión de tres parámetros básicos
Acuífero
Empaque de grava Criba
…and understanding the relationship between them
Acuífero
Empaque de grava
Criba
Coupons Used Downhole Cupones nuevos mostrando el orden de extracción
Weld
324 días
77 días
49 días
2 in. x 3/4 in. x 1/8 in. (3/8 in. hole) Roscoe Moss Company
Larga Duración
Corrosión
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Química del Agua v/s Química del Acero
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Cascadas de agua provocan entrada de oxígeno
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Incrustación
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Incrustación en tubos ranurados verticales
Ranurados verticales completamente bloqueados
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Corrosión Microbiológicamente Inducida
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Descripción de un Pozo existente que falló por mal diseño 0
SWL
18 in. ID x 5/16 in. wall 100
200 245
DEPTH, ft
300
298 337
18 in. ID x 5/16 in. wall
400 435 467
Roscoe Moss Co. Ful-Flo Shutter Screen
500 553 568
600
700 772 785
800
Roscoe Moss Company
Coupon Material Selected Aceros comunmente usados en el diseño de Cañerías Cribas para pozos de agua subterránea – Acero de Bajo Carbono (L.C.S.) – Acero al Cobre – Acero de Alta Resistencia (Corten) – Acero Inoxidable Tipo 304 – Acero Inoxidable Tipo 316 L Roscoe Moss Company
Composición Química de Cupones 100.00
Percent Of Total Weight
Mild
Copper Bear
Corten
ss 304
ss 316L
10.00
1.00
0.10
0.01 C
S
Mn
P
Al
Cr
Cu
Ni
Si
Chemical Element Roscoe Moss Company
Co
Mo
N
Fe
Ejemplo de instalación de Cupones Coupons 1/8 in. SS 304 Cable
Sostenedor de Plexiglas Roscoe Moss Company
j
Pozo de 18” Roscoe Moss Company
Acero de bajo carbono visto en microscopio con luz
Cupón expuesto 11 meses mostrando severo “pitting” Cupón de referencia
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X 26
Scanning Electron Microscope – Low Carbon Steel Reference Coupon Surface 11 Month Exposure
General Overall Attack USC Center For Electron Microscopy And Microanalysis (CEMMA) Roscoe Moss Company
X 300
SEM – Copper Bearing Steel Reference Coupon Surface
11 Month Exposure
Areas Of Attack - Spotty Etch X 300 Roscoe Moss Company
SEM – High Strength Low Alloy Reference Coupon Surface
11 Month Exposure
Areas Of Attack - Spotty Etch X 300 Roscoe Moss Company
SEM – Stainless Steel type 304 Reference Coupon Surface
Note Grain Boundaries Roscoe Moss Company
11 Month Exposure
Even Etch
Velocidades de Corrosión Acero Tipo
Pérdida de Metal Milímetros/año
Observación
L.C.S.
2.8794
Picaduras severas
Acero al Cobre
0.7438
Spotty Etch
H.S.L.A.
0.3131
Spotty Etch
Stainless Steel 304
0.0118
Even Etch
Stainless Steel 316L 0.0061
Even Etch
Roscoe Moss Company
Velocidades de Corrosión 10.00
Mild Cu (no weld) Material Loss, Mils Per Year
1.00
Cu (weld) Corten 0.10
SS 304 0.01
SS 316L 0.00 13-May
12-Jul
10-Sep
9-Nov
8-Jan
Roscoe Moss Company
9-Mar
8-May
/D em Co ob nd Pi lo uc to Ge t B r op o re Aq hys hole uif ic al er L Zo ogs Re ne am Te Ca sin P i sts lo g& t Ca Bor Sc lip e ree e n Co r Lo g pp e Fi rB na F I lD nit ilte ear ia ev rP elo l D ac pm eve k lo en t B pm y P ent Ve P u um rti m pi ca p n F lity low ing g Te Su m e rv ter s ts ey Su & rv Di sin ey Vi fec de tio n o Su rv ey
M ob
Thousands Of Dollars 80 350
70 Cumulative Cost
60
20
Roscoe Moss Company
300
250
50 200
40
30 150
100
10 50
0 0
Cumulative Cost In Thousands Of Dollars
Costos Totales v/s Costos de Materiales 400 metros,, Cañería y Criba de 18”, 227 l/s
No hay comida gratis
Roscoe Moss Company
Roscoe Moss Company
Esfuerzos sobre un cilindro Tubos y Cribas
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Cañería Conductora Estabiliza pozos geológicos someros. Forma un anillo para el sello sanitario. Es vulnerable debido a su gran diámetro y delgada pared.
Roscoe Moss Company
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Cañería Ciega Esfuerzos colapsantes: Presión del terreno -consolidados -no consolidados Presión Hidráulica -depresión -agua “colgada”
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Colapso Hidráulico
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Fórmulas para cálculo de Colapsos
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AWWA A100-xx
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Espesor de la Pared v/s Diámetro
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Resistencia Tensional Espesor de la Pared Elipticidad
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Efecto del calor sobre el PVC Working Strength
% W o r k i n g S t r e n g t h
100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Series 1
100 91
79
66
54
41
29
16
23
27
32
38
43
49
54
Temperature (C)
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60
4 66
Diámetro - Pozo
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Capacidad de Bombas v/s Diámetro
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Profundidad – Diámetro – Espesor de pared
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Unión de tuberías mediante coplas con hilos
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Terminales soldados Extremos planos
Extremos biselados
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Terminales con Collares soldados
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Terminales con collares soldados
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Conector Dieléctrico de acomplamiento Acero de bajo Carbono Aislador Acero Inoxidable Roscoe Moss Company
z z
Tipos de Cribas
z z
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Ranurados Tipo Puente Espira continua Louver o Persiana
Tubos Ranurados
Bajo costo relativo Fácil obtención Área abierta reducida Limitada selección de abertura Taponamiento potencial vertical paralelo Baja resistencia
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PVC Ranurado * Bajo Costo * Aberturas paralelas * Baja resistencia
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Cribas para Pozos
Roscoe Moss Horizontal Louvers Super Flo
Wire Wrap
Bridge Slot
Bridge Slotted Screen
Bajo Costo relativo Área abierta apropiada Aberturas hacia dentro Disponibilidad limitada Resistencia limitada Roscoe Moss Company
Cribas de Espira Continua Gran área abierta Aberturas hacia dentro Baja resistencia relativa
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Interior de una criba de espira continua
“V” shaped Wire
Weld Ring
Rods
Cribas Louver
Costo razonable Área abierta suficiente Hidráulicamente Eficientes Aberturas hacia dentro Altísima resistencia Disponibles en largos de 40' Disponible en una variedad de aceros de distinta composición química
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Super Flo Louver
Standard Louver
Tipos de Cribas Louver Ful Flo Louver
Fabricación de cribas Louver
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Colapso de Tubos Ranurados
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Colapso Hidráulico
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Colapso debido a taponamiento
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Falla Tensional
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Falla por Torsión
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Falla Interior
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Área abierta: ¿Cuánta área es suficiente? A. 1% B. 3-5% C. 10-35%
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Velocidad de entrada ¿Cuán rápido es demasiado? A. 0.1 ft/sec B. 0.1 to 1.5 ft/sec C. Up to 2.5 ft/sec
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Diseño de Pozos Selección el tamaño de la criba y del empaque de grava
Steve Haverberg Roscoe Moss Company 530 823-3155
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Selección de la abertura de la criba y del empaque de grava
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La relación entre el acuífero, el empaque de grava y la criba del pozo
Formación Acuífera Empaque de grava Criba
Obtención de muestras representativas
Roscoe Moss Company
Tomando muestras representativas
Roscoe Moss Company
Muestra representativa
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Acusiosidad en obtener muestras representativas
Roscoe Moss Company
Verificación del muestreo
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Análisis granulométrico
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Gráfico de los resultados del análisis
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Silíceo
Empaque de grava
Redondeado Tamaño de grano uniforme
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Grava limpia
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Es inconveniente vaciar directamente la grava en el pozo
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Bombeo de la grava en el pozo
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Grava adecuadamente colocada
Criba
Empaque de grava
Acuífero
DISEÑO DE POZOS DESARROLLO Steve Haverberg Roscoe Moss Company 530 823-3155
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DAÑO AL PERFORAR
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DESARROLLO DE POZOS: Cualquier proceso que sirva para incrementar la permeabilidad del acuífero y atenuar la zona dañada. Conseguible extrayendo finos a través de la rejilla. Debe ser enérgico y agresivo. Roscoe Moss Company
s del pozo a í ní a n rc e c s la n Nivel del agua e
Pérdida de carga en el pozo
Nivel de agua en el pozo bombeado
Fases en el Desarrollo de un Pozo
z Control
de sólidos durante la perforación
z Swabbing
/ Jetting
z Desarrollo
con bomba
Control de sólidos
Fluídos de perforación
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El desarrollo de un pozo empieza antes de su perforación Minimiza los daños de la formaión Fluídos de perforación ingenierilmente diseñados
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Aplicación del Jetting según tipo de criba
Criba Louver
Criba de espira
Pequeña herramienta para jetting
Herramienta para Jetting
Pistón para desarrollar
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Pistón Doble para usar air lif
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Air Air lif lif con con doble doble swab swab
Swabs
Comparación de la generación de energía Jetting vs. Swabbing
-
E. John List, “Analysis of Development Methods for Gravel Envelope Wells”
Testeador de arena Rossum
Evolución del desarrollo
Desarrollo con bomba
z Última etapa del desarrollo z Afectar la mayor área del acuífero
alrededor del pozo z Provee información para dimensionar la
bomba y las pruebas
Roscoe Moss Company
Roscoe Moss Company
El Cuadro Perfecto
Criba del pozo
Empaque de grava
Acuífero