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Rejilla Louver: Introducción
FIGURA # 1
Empaque de grava:
•Pre-filtrodegravaparalaarenadelaformación.
•Estabilizadorestructuraldelpozo.
Rejilla Louver:
Interiorcircularlisoyaltaresistenciaalcolapso.
Enunpozodeagua,elcomponentemásimportanteesla
rejilla.Adiferenciadelatuberíalisaderevestimiento,la
rejillaesunelementodinámicoporelcualentraelaguaal
pozoydesdeelcualsedebelimpiartantoelempaquedegrava
comolainterfasedelacuíferoparaqueentreestostreselementos
(rejilla/empaquedegrava/acuífero)existaunaconductividad
hidráulicaquepermitacaptarelmáximoflujoposibledelagua.
2
Latecnologíamodernaaplicadaapozosdeaguademandaundiseñocuidadosoylaadecuadaseleccióndemateriales.Quienesdiseñanyconstruyenpozosdeaguatienencomoobjetivounainstalacióneficientey
duradera,queproduzcaelcaudaldeaguanecesarioalmenorcostoposible.Unodeloselementosmásimportantes,paratalobjeto,eslarejillaocriba,cuyascaracterísticassonparterelevantedeldiseñoydelasespecificacionestécnicas.
LarejillaLouver,tambiénconocidacomo:
-Persiana-horizontal-ShutterScreen-Ventana-Celosía-Párpado
…fuediseñadaporRoscoeMossCompanyenLosÁngeles,California,específicamenteparapozosdeaguaconpre-filtrooempaquedegrava.Ofreceventajasúnicasensugéneroparaestetipodepozos.LaaparienciasimplequeofreceunarejillaLouvernomuestraelcuidadosodiseñonilasvirtudesdeesteproducto.Enrealidad,losfactoresqueintervienenensudiseñoyfabricaciónsontanimportantescomonumerosos.Estefolletoexplicasuscaracterísticasyaplicaciónespecífica.
RoscoeMossCompanyhaconstruidoysupervisadomilesdepozosdegrancapacidadconempaquedegravayrejillaLouver,demostrandosusventajastantoenlaprácticacomoenextensosprogramasdeinvestigación.
Desarrollo Eficiente
Unadelasetapasmásimportantesenlaconstruccióndeunpozoeseldesarrollo,queconsisteenunprocesodelimpiezadesusparedesydelespacioanular,laconsolidacióndelempaquedegravaylaestimulacióndelosacuíferos.Undiseñodeficienteoundesarrolloincompletodanlugaraunaimportantedisminucióndecaudal,produccióndearenaypérdidadeeficiencia.Esmuycomúnobservarpozosdeclarados“secos”o“marginales”cuandoelproblemaes,enlarealidad,undesarrolloinsuficiente.
Laclaveparaeldesarrollodeunpozoengravadoeslautilizacióndeunpistónque,encombinaciónconcirculacióndeagua,induceflujoyturbulenciaatravésdelasrejillasyelespacioanular.Estaacciónproduceellavadodedichoespacioylaremocióndelacostradebentonitadelapareddelpozo.Esmás,consolidaelempaquedegrava,solucionandolos“puentes”o“vacíos”queseformanduranteelengravado.Elprocesorequiereunacombinacióndeesfuerzosmecánicosehidráulicosquedemandanunaestructuraapropiadaenelmaterialderevestimiento,particularmenteenlasrejillas.
Alta resistencia al colapso
Parasoportarlaaccióndelpistóndurantelasoperacionesdeinstalacióndegravaydedesarrollo,esesenciallaresistenciaalcolapsodelarejilla.Lacaída,odesplazamientohaciaabajodelacolumnadegravaejerceimportantespresionessobrelasrejillas.NodejadesorprenderelhechodequelaLouverofreceunaresistenciaalcolapsoentre30%a60%superioraladeuntubodeacerolisodelasmismasdimensiones.Estacaracterísticaprovienedelaconformaciónacanaladaenlasuperficieexteriordelarejilla.SólolarejillaLouverofreceestareforzadaresistenciaalcolapso.
Superficie Interior Lisa
Paraundesarrolloefectivodeunpozo,eldesplazamientodelpistóndemandaunasuperficieinteriorperfectamentecircularylisaquepermitaelefectodeémboloeficazyseguro.
Obsérvesequeenrejillascuyosoporteestructuralestáformadoporvarillaslongitudinales,llamadasrejillasderanuracontinua(ContinuousWireWrapoCWW),elefectodelpistónsereducenotablemente.Porotraparte,aumentapeligrosamenteelriesgodelaoperación.
Altenerlasvarillaslongitudinalesdentrodelarejilla,elpistóndeslizasobreéstas.Esteespacioanular,generadoentreelpistónylasuperficiedelasvarillasenelinteriordelarejilla,disipalapresiónaportadaporelpistón,perdiendolamayorpartedeéstadentrodelamismarejilla,limitandofuertementelaenergíaquesaledelarejilladestinadaalimpiarlagravaylasparedesdeperforación.
Porsuparte,larejillaLouver,alteneruninteriorliso,permiteunmuybuenselladoentreelpistónylatubería,lograndoqueel100%delaenergíaseaexpulsadaatravésdelasaberturas,permitiendoasíalcanzarconsutotalmagnitudalagravaylasparedesdeperforación,generandounacompletaestimulacióndelacuífero.
Características técnicas de la Rejilla Louver
3
Orientación de la Ranura
Lasranurasperforadasensentidohorizontal-esdecirperpendicularesalejedeltubo-provocanunaumentodesuresistenciaalcolapso.Porotraparte,elcontactoentrelagravayrejillageneralmenteseproduceaciertadistanciadelaranura,locualpermitemayoráreadeingresoefectiva.Nóteselaorientaciónhaciaabajodelasranuras:eldiseñoofrecelaventajaadicionaldesuaberturaen“V”queeliminasuperficiesparalelasatravésdelaranura.VerFIGURA#1(aliniciodeestedocumento).
Versatilidad del Sistema de Filtrado con Grava y Rejilla Louver
Unaimportanteventajadeldiseñocongravaenvolventeessuadaptabilidadagranvariedaddeformaciones.Laexperienciaenmilesdepozoshaprobado,sinlugaradudas,queconunsolo“slot”oaberturayunagravaadecuadamenteseleccionada,sepuedeformarunfiltroexcelenteparaarenasdediferentesformaciones,aúnencondicionesquenopermitenlaaplicacióndelmétodoteóricoexacto.Enpozosubicadosdondelasformacionesacuíferassonmuyvariablesodesconocidas,elempaquedegravaeslaúnicaopciónqueofrecelaversatilidadnecesariaparapermitirundiseñoflexibleyefectivo.Estoesadecuadoparaperforacionesdepozosenzonasendondeaúnnosecuentaconinformacióngeológicadeapoyo.Enlagranmayoríadepozosengravados,laaberturanorequieresermenoraunSlot60(1.52mm),pueséstasoloretienelagravafiltrante,lacualasuvezretienelaarenadeformaciónenelcontornoinmediatoalapareddelpozo.
Área Abierta
EláreaabiertadelaLouveresampliamentesuficienteparacaptarelmáximocaudaldediseño.Pormuchotiemposedifundióygeneralizóerróneamentelaideaqueamayoráreaabiertamayorproduccióndeaguayqueelusodemenoráreaabiertalimitaelcaudalposibleaproducirse.Porloanteriormuchosusuarioshanestadoconvencidosquelarejillacontinua,altenermásareaabierta,esmejor.Esteargumentoesfalso.EstebrochurededicaunaseccióncompletaaésteyotrosconceptoserróneosalcompararlarejillaLouverconlarejilladeranuracontinua.RoscoeMossCompanyfabricaambostiposderejillasyrecomiendalamásútilencadaescenario.Seríaabsurdosostenerqueeléxitodelospozosobedeceúnicamentealáreaabiertadelarejillaqueseutiliza.Enrealidadeselresultadodeunaseriedeelementosyprocedimientosqueculminanenunainstalacióneficienteyconfiable.
Abertura de Rejilla
Algunostiposderejilla,comolarejilladeranuracontinua,estánlimitadosaunrangodeaberturasmuyespecíficoparalograrmantenerlaresistenciaalcolapsorequeridaparalasprofundidadesdeinstalación.Estodistorsionaelprocesocorrectodeselecciónderejillayaque,paracumplirconunrequerimientofísico,sesacrificalaeficienciahidráulicadelpozo,resultandoenunpozoconunaaberturamuchomenoralarecomendada.Laaberturadelarejilladeberáserdeterminadacomounafuncióndelagranulometríadelacuíferoadondeseráninstaladas.
Comúnmente,existeconfusiónenlanomenclaturadelaaberturadelarejilla.Acontinuaciónsepresentaunacuadroconlostamañosdeaberturamáscomunesdelmercado:
Lomásimportanteeneldiseñodelpozoescomoseleccionarlaaberturaderejillacorrecta.Elprocesodeselecciónadecuadoeselsiguiente:
1) Determinareltamañodelasparticulasmásfinasdelacuífero.
2) Determinarunempaquedegravaentre4y6vecesmásgrandequelasparticu-lasdelacuíferoparaqueésteestabilicelaformaciónyfiltrelosfinos.
3) Especificarunaaberturaderejillaqueestabiliceelfiltrodegravaanteriormentedescrito.
EnelcasodelarejillatipoLouver,amedidaqueseaumentaeltamañodelaabertura,suPSI(resistenciaalcolapso)ysupreciosemantienenconstantes.Estopermitequeloshidrogeólogospuedanespecificarelslotquemejorlesconvengaparacadapozo,sinpreocuparsedecambiosenelpresupuestootiemposdeentrega.
Enlarejilladeranuracontinua,amedidaqueseleaumentalaabertura,sisemantienesudiseñoconstante,elPSIbaja.ParamantenersuPSIsedebedeusarunalambremásgruesoencareciendoelproducto.Estaeslarazónporlaquelarejilladeranuracontinuafavoreceensudiseñounaaberturamenor,normalmenteslot40(1,00mm).
Estaeslarazónporlaquemuchosdiseñosdepozossonestandarizadosausaraberturasde1,00mm,yaqueeselúnicodiseñodelarejillacontinuadisponibleparalograralcanzarelPSInecesarioparalaprofundidaddeinstalacióndelpozo.Estoescontrarioalprocesocorrectodeundiseñodepozos.Alhacerloasínohayunaconcordanciaentreelacuífero,elfiltrodegravaylarejilla,loqueresultaenproblemasdearrastredefinosalahoradelbombeo,caudalesdebombeomenoresalosóptimos,bajaeficienciadebombeo,abatimientosmayoresymayorconsumoeléctrico.Alnotenerlaaberturaderejillaadecuada,elcostooperacionaldelpozoaumentaexponencialmente.
Tipos de Acero
Lostiposdeacerosdisponiblesparalaconstruccióndelasrejillaslouversonmencionadosenlasiguienteseccióndeestebrochure,perounadescripcióncompletadesuscaracterísticasfísicasyquímicaspodráserencontradaenelbrochuredeproductosdeRoscoeMoss,consurespectivaespecificacióntécnicaynormasdecalidad.
Slot Decimales de Pulgadas Milímetros
Slot50 0.050” 1.27mm
Slot60 0.060” 1.52mm
Slot80 0.080” 2.03mm
Slot100 0.100” 2.54mm
Slot125 0.125” 3.175mm
4
Costo Inicial
Elcostoinicial,conciertafrecuencia,eselúnicofactordedecisiónenlaseleccióndelasrejillas.Sinembargo,estopuedeserunlamentableerrorparaelpropietariodelpozo,puessiempreesnecesarioconsiderarlaincidencia
delosgastosadicionalesenrelaciónalcostototaldelpozo,susinstalacionesy,sobretodo,loscostosdeoperación.Unaerróneaselecciónderejillapuedeserextremadamenteperjudicialparalaeficienciadelpozoysuvidaútil.Otrosfactores,comolaproduccióndearenaylosriesgosdurantelainstalación,exigenelusodematerialesqueayudenaldesarrolloyalaresistenciaestructuraldelpozo.Enotraspalabras,larejillamáscostosanoesnecesariamentelamejorparatodoslospozos.LarejillaLouveresposiblementelademayorprecioinicial,comparandomaterialessimilares,peroladiferenciadeprecioserecuperaconcrecesporlosahorrosdeoperaciónylamuchomayorvidaútildelpozo.
Desdeelaño2007RoscoeMosshaestadoinvestigandoydesarrollandounmodeloeconómicoparadeterminarlarelaciónentreeltipodeaceroyloscostosdeoperacióndelpozoeneltiempocomparadoconelcostoinicialdelcasingyrejillaLouver.LarejillaLouvereslaúnicarejilladisponibleen8tiposdeacerosdiferentesparaajustarseacualquiertipodecalidaddeaguayvidaútilesperadadelpozo.Serealizóelestudiocon3tiposdeaceroscondatoshistóricosdemásde100pozos,generandolasiguientetendencia:
Enelejedelaizquierdavaelvalorincialdelpozo,manteniendotodosloscostosfijosexceptoeltipodeacero.Elejederechoeselcostoacumuladodeoperación,mantenimientoyreemplazoeneltiempo.Alser,laslíneas,curvasdecosto,lalíneainferioreslamáseconómicaparacadatramo.Enelprimertramodetiempo(desdeelvérticeaT1)laopciónmásbaratadeoperaciónesAceroalCarbono.Enelsegundotramodetiempo,entreT1aT3,elaceromáseconómicoaoperareselHSLA(ASTMA606Tipo4)eneltercertramodetiempo,desdeT3enadelante,eltipodeaceromáseconómicodeoperaresel304L.
Comosepuedeverloimportanteeneltiemponoeselvalorinicial,sinolapen-dientedelacurvadecostos(costosdeoperación,mantenimientoyreemplazos).LosvaloresdeT1,T2,yT3varíanconlascondicionesespecificasdecadasitiodetrabajoyaplicación.Nuestrosequiposhidrogeológico,económicoytécnicopuedenbrindarasistenciaparaevaluarcadacasoycondicionesespecificas.Conestosepuedeefectuarunanálisisparadeterminareltipodeaceroquegeneraráelmayorretornosobresuinversión.
Nohayunaúnicarejillaadecuadaparatodoslospozos.Cadaproyectopresentacondicionesúnicasyexistenproductosespecificosadecuadosparacadacondición.
Cost
o To
tal (
Inic
ial +
Ope
raci
ón)
Acero al Carbono
Acero HSLA
Acero Inoxidable 304L
Cost
o In
icia
l (Li
cita
ción
)
T1 T2 T3 Tiempo
5
Determinación Del Diámetro Y Espesor De Pared
Losrequerimientosespecíficosdelostubosdeacero(casing)yrejillasaserempleadosenpozosdeaguaestándeterminadosporlascaracterísticasdeinstalaciónyoperacióndelosmismos.Lasnuevasaleacionesdeaceroy
modernosmétodosdefabricaciónponenadisposicióndeltécnicoendiseñosydelconstructordepozos,lostubosdeacerorequeridosapreciosrazonables.
ElcasingyrejillaLouverpuedefabricarseenlossiguientesaceros:
-AceroalCarbono-AceroalCobre-AceroHSLA(HighStrength-LowAlloy)-AcerosInoxidables(304Lo316L)-AcerosDúplex(2101/2205/2507)
Unaselecciónadecuadadelmaterialdeterminaladurabilidad,costoinicial,costodeoperaciónylaeficienciadeunpozo.
Lainformaciónquesedetallaacontinuaciónesfrutodeunavastaexperienciaenlaconstrucciónyoperacióndepozosdurantemásdenuevedécadas.
Lasrecomendacionesseñaladasseaplicanaunagranmayoríadeloscasos.Condicionesespeciales,dondesepresentancasosdeexcesivacorrosión,métodosdeinstalaciónporhincadooprofundidadesmayoresalos1.000metrosrequierendeunanálisisadicionalparaadaptarsealascaracterísticasespecficasdecadaproblema.
Contamosconunstockdemateriaprimadecadaaceroparapoderfabricarlasórdenesamedidaqueéstassevayanrecibiendo:
Presentamoselsiguienteejemplo,considerandocomomaterialelAceroalCarbono:
Elección del DiámetroEldiámetrodelostubos,eneltramoenqueseprevéinstalarlabomba,estárelacionadoconeltamañoycapacidaddelamisma.ElCuadroNo.1serefierealosdiámetrosmáscomunesymuestrasurelaciónconlosrespectivoscaudalesdediseño.
Cuadro N° 1
Elección del Espesor de Pared
Laspropiedadesfísicasycaracterísticasmetalúrgicasdelostubosdeterminansuresistenciaalosesfuerzosmecánicosyalacorrosión.Ambosfactorestienencaracterísticassuigénerisenlaconstrucciónyoperacióndeunpozodeagua.
Elespesordepareddelostubosdebesercuidadosamenteelegido,evitando,porunaparte,uncostoexcesivoeinjustificadoy,porotra,unespesorinsuficientequelimitarálavidautildelpozooprovocarároturasodeformacionesduranteelprocesodeconstrucciónydesarrollo.
Engeneral,lostubosdebentenerunaresistenciaalacorrosiónmayoraaquellosutilizadosparatendidodelíneassuperficiales,puestoque,cuandosepresentanroturasofallas,esimposibleomuycostosorepararlas.Unafallaenuntubodeademedepozo,yaseapordebilidadfísicaoquímica,generalmenteocasionalapérdidatotaldelpozoy,confrecuencia,lainoperabilidaddetodoelsistema.Estosignificaqueunahorroenelcostoinicialdelostubospuedesermotivodepérdidascuantiosasdetiempoydinero.
DiámetroNominalde Tazón
RPMde Bomba Caudal
DiámetroINTERNOlibre mínimodel Casing
Pulgadas RPM GPM Pulgadas8 3.500
1.800
1.200
200–1.200
100-600
160-400
10
10 1.800
1.200
200–1.500
370-670
12
12 1.800
1.200
400–2.300
250–1.500
14
14 1.800
1.200
1.000–4.500
800-3.500
16
16 1.800
1.200
2.000–5.200
1.300–3.400
18
18 1.800
1.200
900
3.200–5.400
2.200–4.000
2.800–3.000
20
20 1.200
900
3.100–5.500
2.300–3.600
22
22 1.200
900
7.500
5.600
24
6
Fracción de Decimales de Milimetros Pulgadas Pulgadas
3/16 0,1875 4,76
1/4 0,25 6,35
5/16 0,3125 7,94
3/8 0,375 9,53
7/16 0,4375 11,11
LanormaAWWAA–100ofrecelasiguienteguíaparadeterminarelespesordepareddelrevestimientoliso:
EstaguíaestadiseñadaparaelrevestimientociegoyNOparaelespesordepareddelasrejillas.Cadarejillatieneunprocesodiferentequemodificalaintegridadinicialdeltubo.Enunoscasoseltubooriginalesdebilitado,comoelcasodelarejillatipopuenteylarejillaranuradaamáquina(millslot).Enotroscasoseltubooriginalesfortalecidoporprocesosdecorrugadoscomoeselcasodelarejillalouver.Hayrejillasquenoestánhechasapartirdeuntubo,comolarejillacontinua,porlocual,enellas,elespesordeparednoesunconceptoaplicable.
Elfactormásimportanteparaelegir,evaluarycompararlosdiferentestiposderejillaessuRESISTENCIAALCOLAPSO(PSI).Laresistenciaalcolapsodeunarejilladebedesercalculadaapartirdelascaracterísticaspropiasdecadasitiodetrabajo.Coneltiempo,larejilladebesoportardiferentesmétodosdelimpiezaydesarrollostantoquímicos,mecánicoscomohidráulicos.Laresistenciaalcolapsodelarejilladeterminarálafrecuenciaylaagresividadconlaqueestosprocesospuedenhacerseyconsecuentementedeterminarálavidaútildelpozo.Losgráficosacontinuacióndemuestranelcomportamientodelaresistenciaalcolapsoantediferentesparámetrosaserconsiderados:
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Pres
ión
de C
olap
so H
idro
stát
ica
(PSI
)
0 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7Resistencia Tensil del Acero (1000 PSI) RESISTENCIA AL COLAPSO VS. RESISTENCIA TENSIL
Espesor de Pared (pulgadas) RESISTENCIA AL COLAPSO VS. ESPESOR DE PARED
Elipticidad (%) RESISTENCIA AL COLAPSO VS. ELIPTICIDAD
0 10 200 20 40 60 80 100 120 140
RoscoeMossCompanyfabricasustuberíasbajolanormaASTMA139,unanormaespecíficaparatuberíasaserusadasenpozosdeaguaprofundosqueincluyeunfactordeelipticidad.Estefactoreselmásimportanteparalaresistenciaalcolapso,perotípicamenteeselmenosconsiderado.Graciasaestanormadeconstrucciónylaformageométricadelarejillalouver,éstagenerauncorrugadoeneltuboquelelograbrindarunincrementosubstancialalaresistenciaalcolapso,convirtiéndoseasíenlarejillaconelmayorPSIenelmercadoactual.Porlotanto,eslarejillaquedalamayorseguridadylamayorvidaútilalospozosdeagua.
Parapoderdeterminarlascaracterísticasfísicasymecánicasdelarejilla,sedebeconsiderarlaformacióngeológica,calidaddeagua,profundidad,diámetro,capacidadhidráulica,vidaútilesperada,frecuenciaeintensidaddelosmantenimientosrequeridosyelpresupuestodecadacliente.
Ignorarestosfactoresysimplificarladecisión,limitándoseasólousarunespesordepared,essubestimarlapartemásimportantedelpozodeagua,larejilla.Estebrochure,explicaráendetallelasdiferentesopcionesderejillasqueactualmenteofreceelmercado,paraayudaralosclientesaelegirlaqueaellosmásleconvengausardadaslascondicionesespecíficasdesupozodeagua.
8 10 12 14 16 18 20 22 24
0 – 30(0-100) 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 5/16 5/16
30 – 60(100-200) 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 5/16 5/16
60 – 90(200–300) 1/4 1/4 1/4 1/4 1/4 5/16 5/16 5/16 3/8
90 – 120(300–400) 1/4 1/4 1/4 1/4 5/16 5/16 5/16 5/16 3/8
120 – 180(400–600) 1/4 1/4 1/4 1/4 5/16 5/16 5/16 3/8 7/16
180 – 240(600–800) 1/4 1/4 1/4 5/16 5/16 5/16 3/8 3/8 7/16
240 – 300(800-1,000) 1/4 1/4 1/4 5/16 5/16 5/16 3/8 7/16 7/16
Diámetro Nominal del Revestimiento (pulgadas)
Rang
o de M
etro
s (R
ango
enP
ies)
7
Selección de tipo de rejilla para pozos de agua
Enlosúltimosañossehanfabricadomuchostiposderejillasennuevosdiseñosymateriales.Hasidonuestraconstantepreocupaciónelinvestigartodoslosproductosdelmercadoparautilizarlosmásadecuadosennuestrospropiostrabajos.
Seríaabsurdoafirmarqueundeterminadotipoderejillaeselmejorparatodosloscasos,dadoqueexistenvariadascondicionesquedeterminaneltipoqueseacomodaacadacaso.
Elcostodelasrejillas,cualquieraqueseaeltipo,esunaparterelativamentepequeñadelcostodelconjuntopozo,bombaeinfraestructuranecesariaparalaoperación.Sinembargo,esunfactorcríticoenlaeficienciaydurabilidaddelconjunto.
Deloanterior,sededucequelaeleccióndelasrejillasdebefundamentarseenuncriteriotécnico-económico.NuestraexperienciaenmilesdepozosconstruidosenEE.UUymuchosotrospaísesenlascondicionesmásvariadas,hademostradoquelarejillaLouverreúnelascondicionestécnicasyeconómicasmásconvenientesparalagranmayoríadeloscasos,particularmenteenpozosconstruidoscongravafiltrante.
Qué rejilla debiéramos usar
Lasrejillaspuedensercategorizadasendosgrupos:rejillasdefabricaciónartesanal(deranuraabiertaconmáquinaosopleteytipopuente)yrejillasdediseñoingenieril(Louveryespiracontinua).
Lasrejillasdefabricaciónartesanalsonnormalmenteusadasenpozosquenosonoperadoscadadía,quetienentasasdebombeobajasyquenosonuncomponentevitaldeunprocesoquedependadelagua.Típicamente,vemosestasrejillasenpozospersonales/residencialesquesonutilizadosparallenarunestanquedeaguacuandosunivelalcanceunciertomínimo.Estasrejillaspuedenserfabricadasfácilmenteencualquierpartedelmundoydetodotipodematerial;elprocesodemanufacturaestípicamentehecholocalmenteenunaformamuyartesanal,conbajoscontrolesdecalidaddelamanufactura.
Lasrejillasdediseñoingenierilsonutilizadasenproyectosdondeelaguaseráunapartecríticadeunprocesodeproducción.Dondeseespera,delospozos,unalargavidaútil.Paragarantizaresto,debeutilizarseunarejilladepozoqueseadurableehidráulicamenteeficiente.Elmétodoparadiseñartaltipoderejilladeberíaincluirlossiguientesprocedimientos:
1.) ObtenerMuestrasrepresentativasdelagujerocada3metrosdelaperforación.
2.) Apartirdelasmuestrasobtenidas,realizarunapropiadoanálisisgranulométricoparadeterminarlascaracterísticaspropiasdelasformacionesacuíferas.
3.) Seleccionarelempaquedegravaadecuadoparaestabilizarlaformaciónacuíferaapartirdelosresultadosdelamedicióngranulométricadelamisma.
4.) Seleccionarunaabertura(slot)derejillaapropiadapararetenerelempaquedegrava.
Larejilladebedeserconstruidadeunacerodurableyresistentealacorrosión,acordealacalidaddeagua,presupuestodecadaclienteylavidaútilesperadadelpozo.
RoscoeMossCompanyeslaúnicacompañíaenelmundoquemanufacturaypuedeofrecerasusclientes4tiposderejillasparapozos.Nosotroscreemosque:
NO HAY UNA ÚNICA REJILLA QUE SEA BUENA PARA TODO POZO
1.
2.
3.
4.
8
Aplicación Específica
•Diseñadaparapozospocoprofundosendondeseusaráempaque(pre-filtro)degrava.
Ventajas
•CostoinferioralaRejillaContinuayRejillatipoLouver.
Desventajas
•Noestádiseñadoparapozossinempaque(pre-filtro)degrava.
•Bajaresistenciaalcolapso.
•Difícilcontroldefinosyentradadearenasalpozo.
•Difícilestabilizacióndelempaquedegrava.
•Debilidaddelpuentequeformalaranura.
•Puentebloquealafuerzadelpistóndificultandolalimpiezaydesarrollo.
•Limitaelespesordeparedenlacualpuedeserfabricada
Tipo de Rejilla: Rejilla Tipo Puente
Selección de Rejillas (cribas, filtros) para pozos de agua
Aplicación Específica
•Diseñadaparapozospocoprofundos,dondeseexplotaunacuíferomuyangostoyaltamenteproductivo.
•Idealparaacuíferosfinos(menoresa1,00mmdeapertura).
Ventajas
•Mínimatendenciaaltaponamientodelasranuras,siempreycuandoéstasseanmayoresa1,00mm.
•Ofreceranurasmenoresa1,00mmparaacuíferosarenososextremadamentefinosyaltamenteproductivos.
•Máximaáreaabiertapormetrolineal
Desventajas
•Bajaresistenciaalcolapso.
•Estructurapropensaacorrosiónprematuraoincrustacióndadasualtasuperficieexpuesta.
•Laformainteriornopermiteelmétododelimpiezaporpistón.
•Difícilmantenimiento,limpiezaydesarrollodelpozoeneltiempo.
Tipo de Rejilla : Rejilla Continua (alambre)
9
Aplicación Específica
• Utilizadosenpozosenloscualeslaspiezasson“hincadas”congolpes.• Utilizadosenpozosdondeseesperamuybajocaudalydondeelfactorcostoinicialeselúnico
quedeterminalaelección.
Ventajas
• Lasranuraspuedensercortadassobretubosextremadamentegruesos,cuandoelsistemadeinstalaciónlohacenecesario(métododehincado).
• Costomínimodefabricación
• Puedeserfabricadoencualquierlugar.
Desventajas
• Grantendenciaaltaponamiento
• Bajaresistenciaalcolapso.
• Difícilcontroldefinosyentradadearenasalpozo.
• Areaabiertamenoral3%
• Dificultadeneldesarrolloinicial,rehabilitacionesylimpiezasfuturas.
Tipo de Rejilla: Tubos ranurados con máquina o con soplete.
Aplicación Específica
• Idealparapozosprofundosdegrandiámetroendondeseinstalaráempaque(pre-filtro)degravaseleccionada.
• Debidoaladisponibilidaddediferentestiposdeacerosresistentesalacorrosiónyasurobustez,esincluidaeneldiseñodepozosendondeserequiereunalargavidaútil.
Ventajas
• LageometríadelaLouver,conorientaciónhaciaabajo,maximizaelcontroldelempaquedegravayminimizalaentradadearenayfinosalpozo.
• Mínimatendenciaaltaponamientodelasranuras.
• Máximaresistenciaalcolapso.(Laresistenciaalcolapsoessuperioraladeltubolisodelasmismasdimensiones).
• Interiorlisopermitelalimpiezapormétododepistónfacilitandoeldesarrolloinicial,rehabilitacionesrutinariasylimpiezasfuturas.
• Diámetrospersonalizadosparaajustarseacadaproyecto.
• Libreseleccióndeaberturaparaadaptarsealacuíferoexplotadosinafectarelprecio.
• Ampliaselecciónydisponibilidadentiposdeaceroresistentesalacorrosiónparaajustarsealtipodeagua.
Desventajas
• Aberturasmenoresa1,00mmnosondisponibles.
• Eldiámetroexternomenordefabricaciónesde6,625”.
Tipo de Rejilla: Rejilla Louver (persiana)
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ParaRoscoeMossCompany,cadapozoesunarealidaddiferenteydeberíaserdiseñado,construido,operadoymantenidodeacuerdoasusparticularesvariablesyexpectativas.Cadapozodebierausarlarejillaque
maximicelascapacidadesespecíficasdelosacuíferosporlamayorcantidaddetiempoposible.
Desafortunadamente,enalgunasáreasdelmundo,debidoalacarenciadecompetidores,sehaterminadousandoelmismotipoderejillaentodoslospozos,ignorandoqueelmercadoglobaldepozosdeaguahaevolucionadoysolucionadomuchosdelosproblemasconlosquealgunosaúnseenfrentan.
Larejilladeespiracontinuahasido,comúnmente,lamásmalusadaatravésdelmundo.Setratadeungranproductocuandoesusadaenlascondicionescorrectas.Sinembargo,puedeconvertirseenungranriesgoypotencialdefallacuandoesusadaencondicioneserradas.
Muchasvecesseencuentradisponiblelocalmentey,dadasupopularidad,ahorahaymuchosfabricantesdebajocostoinundandoelmercadoconversionesdebajacalidaddeesteproductoportodoelmundo.ParaRoscoeMossCompany,queesunfabricantedelarejilladeespiracontinua,esimportantepresentarlahistoriadeesteproducto,consusventajasylimitaciones,ilustrandodondeellapuedeserusadaapropiadamente.
Historia de la Rejilla de Espira Continua
LaRejilladeEspiraContinuaodeRanuracontinua,ContinuousWireWrapScreen(CWW)oContinuousSlotScreen(CSS),fuedesarrolladaacomienzodelosaños1900’sparasuperarproblemasdearenascomunesalospozosconstruidosenacuíferosbiendistintivosencontradosenelCentroNortedelosEstadosUnidos.Generalmenteconocidoscomoacuíferosdesedimentosglaciares,quesegeneraronapartirdelasrocasquefueronlevantadasytransportadas,yluegoquebradasypulverizadas,porelavancedelosglaciaresenlaEdaddelHielo.Aunqueestetipodeformaciónnoestébiendistribuida,ocasionalmenteesposibleencontrarcapasdelgadasdearenasuniformesdegranofinoquefueronlavadasdesdelosdepósitosoriginales.Talesmaterialespuedenserproductoresdeaguadealtorendimiento.EstasformacionessonconocidasenespañolconelanglicismoTILLoTILITA,ydadoquesupresenciaenLatinoaméricaesescasa,selerefierecomúnmentecomo“sedimentosnoconsolidadosdeorigenglaciar”.
Cuandolarejilladeespiracontinuafuefabricadaporprimeravez,laperforaciónconpercusión(cabletooldrilling)eraelprincipalmétodoutilizadoparaconstruirpozosentilldeglaciares.Unproblematípicoencontradodurantelaconstruccióndepozoseraelcolapsodelorificiodeperforación.Amedidaquelaperforaciónprogresaba,lossedimentosdelasseccionessuperioresdelagujerocaían,aumentandoelriesgodepérdidadelaherramientadeperforación.Paramitigaresteproblemadebíainstalarseunencamisado(casing)protectorcoincidenteconelavancedelaperforación.Estecasingprotectoreraagregado
hastaquecubrieralasseccionesinestablesdelacuífero,permitiendoquelaperforacióncontinuara(conherramientasdemenordiámetro)hastaalcanzarlaprofundidaddeseada.Luego,larejillacontinuaconsucámaradebombeoyelcasingfinaleraninstaladospordentrodelcasingprotectory,posteriormente,elcasingprotectoreracuidadosamenteretirado,jalándolodesdelasuperficie.Laformaciónperturbadaseasentabadirectamentesobrelarejillayelcasingdespuésderemoverelcasingprotector.Noseusabaempaquedegravaparasepararlarejilladelacuífero.Ensulugar,elcontroldelaarenaerasolamentedependientedeltamañodelaabertura(slot)delarejilla.Engeneral,elsloteraextremadamentefino(típicamente<1mm).
Eldesarrollodelospozosentilldeglaciaresfuerelegadoaprácticasquenoarriesgarandañosalarejilla.Normalmenteeldesarrolloporbombeoopurgadodelpozofueelúnicométodousado,dadoquelaranuracontinuanopodíasoportarlastensionesinducidasporeldesarrollomásefectivoconelmétododepistoneodirectoconlasmáquinasdetipopercusión.
Lainstalacióndecasingyrejillafueavecesllevadaacaboporunmétodomásriguroso,queeseldehincarlostubosagolpes.Laperforacióncomenzaríausandoelmétodotradicionaldelcasingprotector.Silaformacióneradifícildepenetrar,losperforadoresfijaríanunazapatadeperforacióndeaceroendurecidoauncasingdemenordiámetro,martillándolocontraelterreno.Estemétodonoeracompatibleconlaranuracontinuadebidoasufragilidadestructural.Ensulugar,paraestascondiciones,serequirióelusoderejillasranuradasconsopleteoconmáquina,obienabriendolosagujerosdentrodelcasingquesehabíahincadoagolpesenelterreno.
Elcrecimientodelapoblaciónaumentólademandaparaeldesarrollodelaguasubterráneay,amenudo,defuentesmásprofundasquelaspreviamenteexplotadas.Losdosmétodosdeperforacióndescritoseranlentosypococonsistentesenrelaciónaldiámetrofinaldelcasingquedebíaalojarlabomba.Amedidaquelatecnologíaevolucionaba,serequeríadeinterioresdecasingmayoresparabombasmásgrandes.Además,eradeseableelusoderejillasconsuinteriornoobstruido,parapermitirelusodemétodosdedesarrollomáseficientes,sinriesgodedañoalarejilla.Almismotiempo,aumentólademandaporpozoslibresdearena.Estascondicionescondujeronalusodemáquinasperforadorasderotaciónconlodoyalahabilitacióndelospozosconempaquedegrava.
Laperforaciónconrotaciónpermitiólaestabilizacióndelosacuíferosmedianteelusodefluidosdeperforaciónespecialmentediseñados.Estatécnicafacilitólacapacidaddelosperforadoresparalograrpozosrectosconlaprofundidadfinaldeseadayconeldiámetrorequerido.Lospozosdediámetromayorpermitieronlainstalacióndeempaquedegravaentrelarejilladelpozoyelacuíferoparaevitarquelaarenaentrasealpozo.Eltamañodelagravadelempaqueeraseleccionadoenrelaciónaltamañodelgranodelacuífero.Asuvez,eltamañodelaaberturadelarejillaeradeterminadoenrelaciónaltamañodelagravadelempaque.Eldiseñodeesteenvoltoriodegravadabacomoresultadopozos“libresdearena”aúncuandoeltamañodelaaberturadelarejillafuerasignificativamentemayorqueelpreviamenteusadoenlospozossinempaquedegrava.
Historia Y Evolución De Las Rejillas De Espira Continua Y Louver
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Laperforaciónderotaciónconlodosignificóquelaetapadeldesarrolloenlaconstruccióndeunpozopasara,desercasiirrelevante,asermuyimportante,dadoquelaremocióndelfluidodeperforaciónresultacrucialparalacapacidadhidráulicayeficienciadelpozo.Paraserefectivo,eldesarrollodelpozonecesitagenerarsuficienteenergíaenlainterfaseempaquedegrava/pareddelaperforaciónparareparardañosdelaformación,recuperarlaconductividadhidráulicayremoverlosfinosdelpozo.Esteesfuerzodirigidoyagresivorequieredeunarejilladurableyfuerte.Adicionalmente,serequerieredeunarejilladeinteriorlisoparasercapazdesoportarelusodeherramientasajustadasasuinterior(pistones)paraunefectivodesarrollodelpozo.
Ejemplo de donde el uso de Rejilla de Ranura Continua es Apropiada:
Larejilladeranuracontinuafueespecíficamentediseñadaparaelusoencapasdelgadasdearenasuniformesdegranofinoydeorígenesglaciares,encontradasenelCentroNortedelosEstadosUnidos,conocidascomotillglaciares.Estetillglaciarpresentacapasfinamentelaminadasconteniendodepósitossedimentariosqueexistenarelativamentepocaprofundidad.Estosacuíferosfavorecenelusoderejillasdetamañosderanuramuyfinos(menoresque1,00mm)dadaslascaracterísticasgeológicas,prácticasdeperforación,métodosdeinstalaciónyausenciadetécnicasdedesarrolloagresivodelpozo.Acausadequelosranuradosfinosseobstruyenmuyrápidamente,eláreaabiertadelarejillaesaltamenterelevante.Larejilladeranuracontinuaeslamásapropiadaparaestetipodepozo.
Historia de la Rejilla Louver
RoscoeMossCompanydesarrollólarejillaLouveropersianaenlosaños1920´sparausoenelsuroestedeEstadosUnidos.Originalmente,larejillaLouver,queutilizaunageometríaderanuraabiertahaciaabajo,erafabricadahaciendoperforacionesalatuberíahincadaagolpesconunamáquinaubicadadentrodelpozooperadadesdelasuperficie.Dadoeléxitoenelcontroldearenadeestetipodeabertura,RoscoeMossCompanyperfeccionólamanufacturadeesteproductoparasuusoenpozosperforadosporrotación.LarejillaLouveresfísicamentefuerte,estádisponibleenunavariedaddetiposdeaceroytamañosdeabertura,yeshidráulicamenteeficiente.Estarejillaganórápidamentepopularidadenpozosprofundosdegrandiámetroconempaquedegrava.
Ejemplo de donde la Rejilla Louver es Apropiada:
Losacuíferosenloscualeseltamañodelosgranosseencuentraentre1a6mmtienencondicionesgeológicasvariadas.Buenosejemplosdetalesacuíferossonlossuelosvolcánicosaltamenteactivosformadosapartirderocasígneas,sedimentariasymetamórficasydecuencasaluvialesqueproveenunentornogeológicoparalaacumulacióndedepósitosvastosyextensosdematerialessedimentariosque,amenudo,excedenlos1.000metrosdeprofundidad.Enestascondiciones,elusodeunáreaabiertaderejillamayorque3%a5%noesrelevantesisólosirveparabajarenunporcentajeinsignificantelaspérdidasdelpozo.Losfactoresquedeterminanlaeficienciadeunpozobajoestascondicionessoneltamañodelaranuradelarejillaylosmetrosdeacuíferoenquesecolocarárejilla.RoscoeMossCompanytienemásde9décadasdeexperienciaglobalprobandoestepunto.Adicionalmente,numerosos
laboratoriosuniversitariosyestudiosdecampohanconfirmadoestasrealidades.Algunasdelaspublicacionesrelacionadasconestetemason:
• AnalysisofDevelopmentMethodsforGravelEnvelopeWells–E.JohnList,Ph.D.(1983)
• ModernTechniquesinWellDesign–DennisE.Williams,Ph.D.(1985)
• CorrosionFieldTestofSteelsCommonlyUsedinWellCasingandScreen–GeoscienceSupportServices,Inc,(1998)
• FieldandLaboratoryAnalysisofWaterWellDesignParameters–ChristopherHarich,Ph.D.(2009)
• Capítulo2:Headlosses,totaldrawdown,totaldynamichead,andefficiencyofwaterwellsystems,Hydraulics of Wells-AmericanSocietyofCivilEngineers(ASCE)(2014)
Estostrabajos,ademásdemuchosotrosestudioscientíficosytécnicos,entreganunarespuestacientíficainvaluablealosmitosyerroresconceptualesformalmenteprevalentesennuestraindustria.Afortunadamente,aquellosqueestáninvolucradoseneldesarrollodelosrecursosdeaguassubterráneasapro-vecharánestainformaciónparadiseñaryconstruirpozosdegrancapacidad,eficientes,libresdearenaydelargaduración.
Seadjunta,alfinaldeestebrochure,unatablaquemuestralascapacidadeshidráulicasdelasrejillasderanuracontinuaylasrejillasLouverparavariosdiámetrosytamañosderanura(slotsizes).
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Algunos Conceptos Erróneos Comunes
Lospozosconempaquedegravaeran(ycontinúansiendo)generalmentereconocidoscomoeficientesylibresdearena,yhanevolucionadoparallegaraserelestándarsuperiorenlaconstruccióndepozos.Para
mantenerserelevantesenestenuevomercado,lascompañíasfabricantesderejilladeranuracontinuadesarrollaronunargumentoinfundado:“debidoalamayoráreaabierta,serequieremenosrejillaparaobtenerlamismacantidaddeagua”.Repetidotantasveces,estellegóaserelprimerconceptoerróneodelaranuracontinua:
Concepto Erróneo N° 1 – “Debido a su mayor área abierta, se requiere menos rejilla para obtener la misma cantidad de agua”
Mientrassobrelasuperficieestanociónparecelógicay,dehecho,esverdaderaparapozossomerosdediámetropequeñoperforadosencapasrelativamentedelgadasdetillglaciaresdelCentroNortedeEstadosUnidos,resultaerróneacuandoseaplicaacondicioneshidrogeológicasencontradasenáreasdondeexistendepósitosextensosderellenoaluvial,degranespesorverticalylateral,yareniscas.EstetipodecondicionesyacuíferosontípicosenelSuroestedeEstadosUnidos.Enestosacuíferos,eláreaabiertanoesunfactordeterminanteparalaproducción.Lomásimportanteenestascondicionesescolocartantarejillacomoseaposibleenelespesorsaturadodelacuífero.
LaRejillaLouverhallegadoaserlarejillaaelegirentodoelmundodondelascondicionesgeológicasseansimilaresalasdelSuroestedeEstadosUnidos.Estospozosprofundos,degrandiámetroyconempaquedegrava,sonaltamenteeficientes,fuertesydurables.Desafortunadamente,dondeelargumentoinválidode“menosrejillaconmásáreaabierta”hasidoincorporadoeneldiseñodepozos,elresultadonohasidosatisfactorio.Basadosencienciainfundadayatraídosporelbajocostoinicial,muchosdeestospozoshasidoreferidoscomo“secos”o“marginales”.Estospozos,amenudo,tienenmuyaltoscostosoperacionalesybajocaudaldebombeo.Afortunadamente,másconsultoresycontratistasestánahoraconscientesdeestudioseinformesrelacionadosconlacienciadeldesarrollodeaguasubterránea.Laincorporacióndeestainformacióneneldiseñoyconstruccióndepozoshatenidocomoresultadopozosdealtacapacidad,eficientes,libresdearenaydelargaduración.
Concepto Erróneo N° 2 – En relación con la Velocidad de Entrada
Unodelosmitosquehadesorientadoalosdiseñadoresdepozosdurantedécadasesellímitemáximode0,1piesporsegundoparalavelocidaddeingresoatravésdelasranuras.Estevalorfueelegidoarbitrariamenteyhasidototalmentedesvirtuadoatravésdelosañosporquieneshaninvestigadorigurosamentelainfluenciadelavelocidaddeingresosobrelaeficienciadelpozoosusefectosenlacorrosióny/oincrustacióndelarejilla.
Enbaseaunamplioestudio,laAmericanWaterWorksAssociation(AWWA)1logródeterminarquelavelocidaddeingresopuedevariarentre0,1y1,5piesporsegundo(0,03a0,46m/s),sindiferenciasrelevantesenlaeficienciadelpozo.Conuncriterioconservador,RoscoeMossCompanysugiereunavelocidaddediseñode0,3a1,0piesporsegundo(0,09a0,30m/s)parapozosconempaquedegrava.Encondicionesideales,lavelocidadpuedellegarhasta4
piesporsegundo(1,2m/s)sinproducirdiferenciasrelevantesenlaeficienciadelpozo.
UnodelosmásprestigiososhidrogeólogosdelosEstadosUnidos,elDr.DennisWilliams2,reconocidaautoridadeneldiseñodepozosdeagua,sostiene“…enunpozocorrectamentediseñadoyconstruido,lavelocidaddeingresoatravésdelasrejillasnoesunfactorcríticoparalaeficienciamientrasnoexcedade2a4piesporsegundo(0,6a1,2m/s)”.
Enresumen,paralograreficienciasmayoresal90%,senecesitaunáreaabiertadesólo3%a5%enlarejilla,ounavelocidaddeingresomenora4piesporsegundo(1,2m/s).Otrosfactores,talescomolaadecuadainstalacióndegrava,unbuendesarrollodelpozo,latendenciaaltaponamientodelasranuras,etc.,sonfactoresmuchomásimportantesparalaeficiencia,elcontroldearenaylavidaútildelpozo.____________________________
1ANSI/AWWAStandardforWaterWellsA100-902JournalAmericanWaterWorksAssociation,Vol.77,pages68-74,Sept.1985,ResearchandTechnology
Concepto Erróneo N° 3 – Más área abierta le dará más agua
EsciertoquelarejilladeranuracontinuatienemásáreaabiertaquelarejillaLouver.Sinembargo,tambiénesciertoquelasdosrejillastienenigualcapacidadhidráulica.
Durantelasúltimas9décadas,RoscoeMossCompanyhaestadofabricandorejillas,permitiéndonoscomparar,enescenariosreales,cadaunadeellas,unacercadelaotra.Estonoshapermitidodemostrar,enmuchascondicionesportodoelmundo,que,cuandoestánpuestasenpozoscercanos,enelmismoacuífero,larejillaLouverylarejilladeranuracontinuageneranlamismaeficienciadelpozoaúncondiferentesáreasabiertas.Estorevelaqueelargumentodeláreaabiertaesinfundado.
Másáreaabierta,entonces,nosignificamásagua.Lacantidaddeaguaqueunpozoescapazdeproducirestádeterminadaporlascaracterísticasdelacuíferoyundiseñoyprocesodeconstruccióndelpozoqueminimicelaspérdidasdelflujoturbulento.Ladistribucióndeltamañodelgranoyelespesordelacuíferodeterminaneltamañodelempaquedegrava,eltamañodelslotoaberturadelarejillay,másimportanteaún,lacantidadderejillanecesaria.Estasvariablestienenmuchamásinfluenciaenlamaximizacióndelacapacidaddeproduccióndelpozoqueelporcentajedeáreaabiertadelarejilla.
Laeficienciaresultantedeunpozoconempaquedegravareflejalafacilidadconqueelaguafluyedesdeelacuífero,atravésdelaformaciónmisma,atravésdelapareddelaformación(interfase),atravésdelempaquedegravay,finalmente,atravésdelaestructuradelarejilla.CadaunadeestasetapastieneunafórmulaindividualquedeterminalapérdidaqueproduceCADAUNAdelasetapas.EstasfórmulasycálculosdelapérdidadecargaasociadaconcadaunadelasvariablesindicadaspuedeencontrarseendetalleenCapítulo2:Headlosses,totaldrawdown,totaldynamichead,andefficiencyofwater-wellsystemsdeNazeerAhmedyJamesA.Cardelenellibrodetexto:Hydraulics of Wells,AmericanSocietyofCivilEngineers(ASCE),2014.
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Esteymuchosotrosestudiosllevadosacabodesde1983claramenteconcluyenqueelmitodelÁreaAbiertanotienebasecientífica.Enefecto,unpozomaximizayasucapacidaddebombeoconunarejillaconáreaabiertaentre3%y5%.Losestudioshanconcluidoqueunáreaabiertaadicionalporsobre5%noproveeráeficiencianicapacidadhidráulicaadicionalesrelevantesaunpozo.
Algunascompañíasquesólofabricanrejilladeranuracontinuatomanventajadelafaltadeconocimientodesusclientesylosconvencendequeellosnecesitantantaáreaabiertacomoseaposible,sinconsiderarlascondicionesdelacuífero.
Loquerealmentedeterminalatasadebombeoylaeficienciadeunpozoeslosiguiente:
1) Lacalidaddelempaquedegravainstaladoyelratiodeltamañodelgranoconeldelacuífero.
2) Lacalidaddeloslodosusadosdurantelaperforaciónyloscontrolesdecalidadusadosparamantenersuviscosidad,tantocomolosnivelesdeviscosidadusadosdurantelaperforaciónydurantelainstalacióndelcasingyrejilla,ydelprocesodeempacadocongrava.
3) Eldesarrollofinalefectuadoalpozoparaquebrarlapareddelodoendurecidayrestablecerlaconductividadhidráulicadelacuífero,limpiandoelempaquedegravayremoviendolosfinos,permitiendounflujoeficientedeaguadesdeelacuíferoalpozo.
Unáreaabiertaaumentadatambiénpuedetenerdesventajas.Unáreaabiertamásgrandeenunarejilladeranuracontinuasignificatambiénunamayorsuperficieexpuestadelacero,ycuandoestosecombinaconunaguacorrosivaoagresivamenteincrustante,sepuedeacelerarelprocesodeunacorrosiónyobstruccióngeneral,dandocomoresultadounareducidacapacidadyeficienciadelpozo.
Concepto Erróneo N° 4 – Una Menor Abertura de Rejilla controla la arena y los problemas de la entrada de arena en un pozo
Cuandolaentradadearenaesunproblemaconelpozo,escomúnverunreemplazodepozoconuntamañodeslotmáspequeño,peroelmismoempaquedegrava,asumiendoqueunarejillaconunslotmáspequeñodetendráelingresodearena.Loquecontrolalaarenaeselempaquedegravaalrededordelarejilla.Paraqueestefiltrodeempaquedegravatrabajeeficientementerequieretenerlassiguientescondiciones:
1) Eltamañodelempaquedegravadebeestarenelratiocorrectoconeldelacuífero.Lagravadebeserredondeada,detamañouniformeydealtocontenidodesílice.
2)Tienequeseruniformementedistribuidoalrededordelacircunferenciacompletadelarejilla.Silarejillahaquedadoapoyadaaunapareddelorificio,nohabráempaquedegravaentrelarejillaylaformación.Estopermitealaarenadelaformaciónunaccesolibrealinteriordelpozo.
3) Larejilladebesercapazdeestabilizarelempaquedegravaenformaapropiadaydebeteneruntamañodeslotquepermitael20%pasanterecomendado.Eltamañodelslotdelarejilladeberíaserlosuficientementegrandeparapermitir,atravésdeella,eldesarrollodelempaquedegrava,demaneraquelaproduccióndelpozoseacompletamentelibredearena.
Larelacióncorrectaentrelagranulometríadelacuífero,lagranulometríadelempaquedegrava,laaberturadelarejilla,ylacorrectageometríadedichaabertura,permitenquelosmétodosdedesarrolloyrehabilitaciónseanefectivosy,porlotanto,logrenunacompletaestabilizaciónydesarrollodelempaquedegravaalrededordelarejilla,dandocomoresultadolamáximaproduccióndeagualibredearena.
Mientrashacíasugradodoctoral,ChristopherHarichdedicómilesdehorasalestudiodeestetema,determinandoquelacorrectarelaciónentreeltamañodegranodelacuífero,eltamañodegranodelempaquedegravayeltamañodelaaberturadelarejillaesloqueverdaderamentedetienelaarenaenlosacuíferosypermiteunpozolibredearena.Lageometríadelarejilla(mirandohaciaabajoohaciaelfrente)tieneinfluenciaenesteprocesoestabilizador.
Concepto Erróneo N° 5 – Las diferencias estructurales son irrelevantes
RoscoeMossCompanyfabricayvendetantolarejillaLouvercomolarejilladeranuracontinuaatravésdelmundo.Tenemoslacapacidaddecompararambosproductosusandovarioscriterios:estructuralmentedesdesuprocesodemanufactura,sumanipulación,almacenamientoysusresistenciasalcolapsoyalatracciónparaasegurarunainstalaciónseguraalaprofundidadparalaquehayansidodiseñadas.
LarejillaLouvereselresultadodeperforaruntubociegoquehemosfabricadoapartirdeunabobinadeacero.Elprocesodeaberturahaciaabajo,tipopersiana,eslogradoaplicandounapresiónespecíficaparacreareltamañodeslotdeseadoynoimplicaningunapérdidadematerial.Esteprocesodacomoresultadolaformacióndeunaseriedeatiesadoreshorizontalesalrededordelaestructuratubular,creandounefectodecorrugado,queledaalarejillaLouverunamayorResistenciaalColapsoqueladeltubociegoapartirdelcualfuehecha.
Larejilladeranuracontinuaesfabricadaconunalambremoldeadoqueenvuelveunconjuntocirculardevarillas.Laaberturaesgeneradaporelespaciamientoentrecadaenvolturadelalambresobreelconjuntodevarillas.Mientrasmásgrandeseaelespacioentrelasenvolturas(tamañodelslot)laestructuraresultamásdébil,dadoquetienemenosmaterialsoportándola.
Ladiferenciaenresistenciaentreambosproductos(LouveryRanuraContinua)noessólorelevanteparacalcularlaprofundidadmáximaalaqueellospuedenserinstaladosdeformasegura,sinoquetambiénllegaráasermuyrelevanteparalaaplicacióndelosprocedimientosdemantenimientonecesariosquepermitiránmantenerlamáximatasadebombeoatravésdeltiempo.Unaestructuradepersianashechadeunaláminasólidadeacerosoportaráundesarrolloyrehabilitacionesvigorosasatravésdeltiempo.Unaestructurahechadealambreunidoparcialmenteavarillaspodríaserdañadapormétodosdedesarrolloyrehabilitaciónvigorosos.Unavezquelarejilladeranuracontinuacomienceaobstruirseyensuciarsenotendrálacapacidaddeserlimpiadaapropiadamentesinriesgodedañarla,comprometiendoelpozo.
Ademásdelasdiferenciasenresistenciaentreambosproductos,tambiénpodemosverdiferenciasentrelasgeometríasdelasranurasylasorientacionesdelasaberturas.
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Larejilladeranuracontinuatienesusaberturasenfrentandodirectamenteelacuífero.Estoesunaparentebeneficioentérminosdeaccederalempaquedegravainmediatamentefueradelarejilla.Sinembargo,sieldesarrolloinicialnohasidohechocorrectamente,estaventajapuedellegaraserunadesven-taja,dadoqueledaalmaterialfinounaccesodirectoalinteriordelpozo.Enadiciónalaorientación,elconjuntocirculardevarillasensuestructurainternalimitaseveramenteelusoybeneficiodeunaherramientadepistoneo,elcualeselmétodomásefectivodedesarrollodeunpozo.Cuandoeldesarrolloesllevadoacabo,lapresiónsedisipaenelespaciovacíoverticalentrelasvarillas.Solamenteunafraccióndelafuerzasaleporlarejilla.
LarejillaLouvertienesusaberturasorientadashaciaabajo.Estageometríafacilitalaconsolidacióndelagravaalrededordeellayfavoreceelprocesodedesarrollodelempaquedegrava.Entrelosdiámetrosinternoyexternodelarejillanohayespaciovacío.Loquehayesunapiezasólidademetal.Lasúnicasaberturassonlosslotsmismos,demaneraqueel100%delaenergíadelarehabilitaciónesforzadahaciafueraatravésdeellas.Nohaypérdidasdeenergíapordisipación.Estopermitequelospistonescalcenbienajustadoseneldiámetrointernoyquelaenergíaseaforzadacompletamentehaciaafueraatravésdelosslotsconsuficientefuerzaparaviajaratravésdelempaquedegravayalcanzarlasparedesdelaformaciónpararestablecerlaconductividadhidráulicaoriginaldelacuífero.
HayunaventajaeconómicaymecánicadelprocesodefabricacióndelarejillaLouversobreelprocesodefabricacióndelarejilladeranuracontinua.LarejillaLouverpuedemantenersuvaloradaresistenciaalcolapso(PSI)ysuPRECIOsinimportareltamañodelslotseleccionado.EnlarejillaLouvernohaypérdidadematerialinvolucradaenlaperforacióndeunmayortamañodeslot.Enlarejilladeranuracontinua,mientrasmayorseatamañoelslotmenosacerohabráensuestructurayestoesunimpactonegativodirectosobresuresistenciaalcolapsooPSI.
Amedidaquelospozosseanmásprofundos,elPSIescrucialparaestarsegurosdequelarejilladeranuracontinuanocolapsará.Comohemosaprendidoenlapartedehistoriadeestefolleto,larejilladeranuracontinuafuediseñadaparapozossomerosopocoprofundos.DadoqueuntamañograndedeslotafectanegativamentealPSIdelarejilladeranuracontinua,algunosfabricantesfavorecenerróneamenteundiseñoconelslotmáspequeñoposible.Mientrasmáspequeñoeltamañodelslot,esmásfácilparaelloslograrelPSImínimo.Estaeslaexplicaciónporlaqueuntamañodeslotpequeñoestanintensamenteofrecidoyerróneamentejustificado,peromuchasvecesNOTIENENINGUNARELACIÓNconlagranulometríadelacuífero.Sintenerenconsideraciónlaapropiadarelaciónentrelagranulometríadelacuífero,granulometríadelempaquedegravaylaaberturadelslotdelarejilla,nohaymaneraposibledelograrunniveldebombeoeficienteounpozolibredearena.
Conlarejilladeranuracontinua,siAUMENTAMOSeltamañodelslotdelarejilla,seránecesarioreducirelnúmerodeespirasalrededordelasvarillas.ParapodercompensarestadisminucióndeespirasymantenerelPSImínimo,debemosusarunalambremásgruesoyestoafectaelpeso,elPSIyelprecio.Silas
condicionesdelacuíferocambianinesperadamente,elcambioeneltamañodelslotafectaráelpresupuestodelProyecto.
ParamantenersuPSIamedidaqueeltamañodelslotseamayor,larejilladeranuracontinuadebemodificarsudiseño.Porejemplo,pasardeslot40aslot150,casitriplicaríasucosto.Estohacequeelproductonoseacompetitivoentamañosdeslotmayores,razónporlacuallosfabricantesderejilladeranuracontinuaseenfocanenpromovertamañosdeslotpequeños.EstaeslaúnicaformaparaellosdesercompetitivosyaúnlograrelPSImínimo.
CuandoelpozoeslosuficientementeprofundoparahacerdelPSImínimounproblema,losfabricantesderejilladeranuracontinuarecomendaránuntamañodeslotpequeñoaúncuandoelacuíferoestépidiendounslotmuchomayorparalograrlarelaciónnecesariaentrelagranulometríadelempaquedegravayladelosacuíferos,yporconsiguientegenerarunpozoeficiente,libredearena.LarazónparaeltamañodeslotpequeñoeslograrelPSImínimoynotienenadaqueverconcriteriostécnicosquenecesitenserusadosparaseleccionareltamañocorrectodelslot.
LatecnologíausadaporRoscoeMossCompanyparafabricarlasRejillasLouverpermite,aloshidrogeólogosyalospropietariosdelospozos,enfocarseenlosaspectosdeldiseñoqueREALMENTEnecesitan,sintenerquepreocuparsedelospresupuestos,disponibilidadodeunproductodébilquepodríacolapsar.
Estructuralmentelosproductossonincomparables.LarejillaLouveresinmensamentemásfuerte,seguraymásdurablequelarejilladeranuracontinua.Nosotrosproducimosambasrejillasyreconocemosqueningunadeellaseslamásadecuadaparatodaslascondiciones,perorecibimosbastantesmáselogiosdelospropietariosquetienenpozosconrejillaLouver,muchosdeloscualesaúnestánenoperacióndespuésde50añosomás.
15
300
250
200
150
100
50
232 232 232 232
168 138
117 105
0.040” 0.050” 0.120” 0.150”Abertura
Rejilla Louver Rejilla Continua PSI Minimo
PSI
Valelapenahacernotarquelarejillacontinuaen16”tieneenpromedio52vueltasdealambreporpie.Laestructurainternaconstade68varillas.Cadavueltagenera68unionesentreelalambreyestasvarillas.Cadapietiene3,536puntosdesoldaduraentreelalambreylasvarillas.Cadapiezade19piestiene67,184 puntos de soldadura.Bastaqueunodeestosfalleenelfuturoparaquelaintegridaddelpozoseveacomprometida,porloquelosdesarrollostendránqueserhechodeunamaneradelicadaysuaveparanocontinuardañandolarejilla.
Porsuparte,larejillalouvereshechaapartirdeunaláminadeacerosólida,sinsoldadurasparciales,manteniendosuintegridadestructuraleneltiempo,lograndosoportaragresivosyvigorososdesarrollosdurantesuvidaútilylograndounamejorrecuperacióndeloscaudalesdebombeodespuésdecadadesarrollo.
Enelsiguienteejemplotenemosundiseñodepozode16”dediámetroexternoyconunaprofundidadmáximade300metros.Enestascondiciones,larejillaLouverpuedeserfabricadaconunespesordepareddesde0,25”(6,35mm)ylograrelPSIrequerido.ConelpatrónLouverFulFlosealcanzaunaresistenciaalcolapsode232PSI,cualquieraseaeltamañodeslot.
Paraestaprofundidadyconunslot40(1,00mm)laconstrucciónpropuestaparaunarejillaREJILLADERANURACONTINUAde16”generaunaresistenciaalcolapsode168PSI.Laresistenciaalcolapsomínimaparaestediámetroalaprofundidadmáximadeinstalaciónes150PSI(línearoja).
Enelgráfico,podemosverlarelaciónentrelaresistenciaalcolapsoyeltamañodelslotamedidaqueaumentaeltamañodelslotrequeridoysemantienenambosdiseñosoriginalesconstantes:
RejillaLouver-Slot40(1.00mm) RejillaLouver-Slot150(3.81mm)
16
Paralasrejillasderanuracontinua,estatablaconsideraunavelocidadmáximadeingresodelagua,atravésdelasranuras,de0,03m/s(0,1pies/s),queeslarecomendadaysostenidaporlamayoríadelascompañíasenlasquesuprincipaloúnicoproductoesestetipoderejillas.
ParalarejillaLouver,seconsideraunavelocidadmáximadeingresodelaguade0,45m/s(1,5pies/s),queeslaqueRoscoeMossCompanyrecomienda.EstarecomendaciónhasidotambiénacogidaporlaAmericanWaterWorksAssociation,AWWA,desdeelaño1985.
Cabehacernotarque,tantolosestudiosdeinvestigación,efectuadosporconnotadosinvestigadores(entreelloselDr.DennisWilliams),comolaprácticamisma,handemostradoqueaunavelocidadmuchomásalta,1,2m/s(4pies/s),laeficienciadelpozoesdeun97%.
8-5/8” 0.040”(1.00mm) 30 6.60 8-5/8” 0.040”(1.00mm) 31 6.90
0.060”(1.50mm) 45 9.90 Alambre 0.060”(1.50mm) 41 8.90
0.080”(2.00mm) 68 14.80 0.090” 0.080”(2.00mm) 48 10.50
0.100”(2.54mm) 75 16.40 0.100”(2.54mm) 54 11.70
220
10-3/4” 0.040”(1.00mm) 48 10.60 10-3/4” 0.040”(1.00mm) 32 7.00
0.060”(1.50mm) 72 15.90 Alambre 0.060”(1.50mm) 43 9.40
0.080”(2.00mm) 109 23.80 0.118” 0.080”(2.00mm) 51 11.20
0.100”(2.54mm) 121 26.40 0.100”(2.54mm) 58 12.80
440
12-3/4” 0.040”(1.00mm) 48 10.60 12-3/4” 0.040”(1.00mm) 32 7.10
0.060”(1.50mm) 72 15.90 Alambre 0.060”(1.50mm) 44 9.60
0.080”(2.00mm) 109 23.80 0.146” 0.080”(2.00mm) 53 11.70
0.100”(2.54mm) 121 26.40 0.100”(2.54mm) 61 13.40
881
14” 0.040”(1.00mm) 48 10.60 14” 0.040”(1.00mm) 32 7.10
0.060”(1.50mm) 72 15.90 Alambre 0.060”(1.50mm) 44 9.70
0.080”(2.00mm) 109 23.80 0.165” 0.080”(2.00mm) 54 11.80
0.100”(2.54mm) 121 26.40 0.100”(2.54mm) 63 13.70
1,321
16” 0.040”(1.00mm) 60 13.20 16” 0.040”(1.00mm) 30 6.50
0.060”(1.50mm) 91 19.80 Alambre 0.060”(1.50mm) 41 9.00
0.080”(2.00mm) 121 26.50 0.215” 0.080”(2.00mm) 51 11.20
0.100”(2.54mm) 151 33.10 0.100”(2.54mm) 60 13.10
1,761
18” 0.040”(1.00mm) 73 15.90 18” 0.040”(1.00mm) 33 7.30
0.060”(1.50mm) 109 23.80 Alambre 0.060”(1.50mm) 46 10.20
0.080”(2.00mm) 163 35.70 0.215” 0.080”(2.00mm) 58 12.60
0.100”(2.54mm) 182 39.70 0.100”(2.54mm) 68 14.80
20” 0.040”(1.00mm) 85 18.50 20” 0.040”(1.00mm) 37 8.10
0.060”(1.50mm) 127 27.80 Alambre 0.060”(1.50mm) 52 11.30
0.080”(2.00mm) 191 41.70 0.215” 0.080”(2.00mm) 64 14.00
0.100”(2.54mm) 212 46.40 0.100”(2.54mm) 75 16.40
Rejilla Louver tipo Ful Flo Rejilla de Ranura Continua
CapacidadHidráulica CapacidadHidráulica
Ø Abertura GPM/ pie LPS/m Ø Abertura GPM/pie LPS/m
TABLA DE CAPACIDAD HIDRÁULICA
50 3.2 11.4 5.0 18.0 79 25.0 6.9 110
100 6.3 22.7 10.0 36.0 159 50.0 13.9 220
200 12.6 45.4 15.0 54.0 238 75.0 20.8 330
300 18.9 68.1 20.0 72.0 317 100.0 27.8 440
400 25.2 90.8 25.0 90.0 396 125.0 34.7 550
500 31.5 113.6 30.0 108.0 476 150.0 41.7 660
600 37.9 136.3 35.0 126.0 555 175.0 48.6 771
700 44.2 159.0 40.0 144.0 634 200.0 55.6 881
800 50.5 181.7 45.0 162.0 713 225.0 62.5 991
900 56.8 204.4 50.0 180.0 793 250.0 69.5 1,101
1,000 63.1 227.1 55.0 198.0 872 275.0 76.4 1,211
1,200 75.7 272.5 60.0 216.0 951 300.0 83.3 1,321
1,300 82.0 295.2 65.0 234.0 1,030 325.0 90.3 1,431
1,400 88.3 317.9 70.0 252.0 1,110 350.0 97.2 1,541
1,500 94.6 340.7 75.0 270.0 1,189 375.0 104.2 1,651
1,600 100.9 363.4 80.0 288.0 1,268 400.0 111.1 1,761
1,700 107.3 386.1 85.0 306.0 1,347 425.0 118.1 1,871
1,800 113.6 408.8 90.0 324.0 1,427 450.0 125.0 1,981
2,000 126.2 454.2 95.0 342.0 1,506 475.0 132.0 2,091
2,100 132.5 476.9 100.0 360.0 1,585 500.0 138.9 2,202
2,200 138.8 499.6 110.0 396.0 1,744 525.0 145.8 2,312
2,300 145.1 522.3 120.0 432.0 1,902 550.0 152.8 2,422
2,400 151.4 545.0 130.0 468.0 2,061 575.0 159.7 2,532
2,500 157.7 567.8 140.0 504.0 2,219 600.0 166.6 2,642
2,600 164.0 590.5 150.0 540.0 2,378 625.0 173.6 2,752
2,700 170.3 613.2 160.0 576.0 2,536 650.0 180.6 2,862
2,800 176.7 635.9 170.0 612.0 2,695 675.0 187.6 2,972
2,900 183.0 658.6 180.0 648.0 2,853 700.0 194.4 3,082
3,000 189.3 681.3 200.0 720.0 3,170 725.0 201.4 3,192
GPM Litros / seGundo M3/Hora Litros / seGundo M3/Hora GPM M3/Hora Litros / seGundo GPM
Tabla de equivalencias de caudal
acerca de Roscoe Moss companyRoscoe Moss Company ha diseñado y fabricado tuberías y rejillas para pozos de agua desde 1926. La producción de agua en
pozos que sean hidráulicamente eficientes, de larga vida útil, y construidos con productos económicos siguen siendo nuestro
propósito principal.
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