Deseamos invitar a quienes lean esta sección a comunicarse directamente con los representantes de Roscoe Moss Co. para obtener información adicional a la que entregamos aquí. Se invita también a los lectores a revisar los temas tratados y a comunicarse con nosotros en caso de requerir mayor información o aclaraciones.

P1.   ¿Qué relación existe entre el área abierta y la eficiencia del pozo?

R1.   Este tema ha sido largamente debatido y su mejor respuesta la encontramos en los resultados de experimentos, en pruebas modelos de acuíferos y en las comparaciones de la producción real de los pozos, para las cuales se midieron los caudales y descensos de niveles estáticos en una diversidad de rejillas con distintos porcentajes de área abierta. Aunque se realizaron en distintas oportunidades y lugares, las pruebas y comparaciones hechas por profesionales relacionados con aguas subterráneas y yacimientos petrolíferos llegaron a conclusiones similares. Los resultados de las pruebas demuestran claramente que las rejillas con un 1% de área abierta se comportan igualmente bien que las con áreas abiertas mayores (36%). Los resultados también indican que el principal factor contribuyente a la ineficiencia de un pozo no es el área abierta de la rejilla, sino las pérdidas en las inmediaciones del pozo causadas por una reparación inadecuada de la zona dañada durante la perforación o por la remoción incompleta de lodo y materiales de granulometría fina durante el desarrollo. Las conclusiones de estas pruebas enfatizan la importancia de instalar un empaque de grava adecuado y seleccionar rejillas con ranuras de tamaño adecuado, junto con la utilización de técnicas óptimas de desarrollo de pozos. Estos factores contribuirán mucho más a la eficiencia general del pozo que el simple aumento del área abierta de la rejilla.

P2.   ¿Cuál es la técnica de desarrollo de pozos más eficaz y qué relación tiene con el área abierta de una rejilla?

R2.   Antes de sacar conclusiones apresuradas sobre la relación que existe entre el área abierta de la rejilla y el desarrollo de un pozo, debemos examinar los objetivos de este último, determinar y utilizar el método más eficaz, y establecer los requisitos mínimos en términos de su completa realización. Los objetivos del desarrollo de un pozo son: (1) remover del pozo y su área circundante inmediata los fluidos de perforación y material de granulometría fina; y (2) reparar la zona dañada (la zona de delimitación entre el pozo de agua y la formación productora de agua) que pudo haber sido invadida por material fino y fluidos de perforación durante el sondaje.

Entre los métodos de desarrollo de uso común se incluyen el lavado con chorros de aire o agua, el pistoneo simple o doble y el pistoneo doble con levantamiento simultáneo por aire (airlift). De ellos, el pistoneo doble con levantamiento simultáneo por aire es el método más eficaz. Los análisis matemáticos y modelos de laboratorio han confirmado esta apreciación. Dos son las razones por las que los pistoneos con herramientas que entran ajustadamente generan la mayor cantidad de energía sobre las aperturas de la rejilla instalada. Los pistoneos direccionan esa energía a través de la rejilla y el empaque de grava, hasta llegar a la zona de contacto entre el empaque y el acuífero y la zona dañada. En segundo lugar, el levantamiento simultáneo por aire remueve material particulado del pozo y, lo que es más importante, del empaque de grava y acuífero. Si no se remueve, este material particulado obstruirá el empaque de filtro y, por ende, reducirá su conductividad hidráulica, provocando que el pozo tenga una baja eficiencia.

En cuanto a la eficacia del desarrollo y del área abierta, debe considerarse la estructura interior de la rejilla para pozos. ¿Qué tipo de rejilla se puede acomodar mejor al método de pistoneo doble con levantamiento simultáneo por aire? Ya que el pistón debe calzar apretadamente dentro de toda la circunferencia interior, una rejilla que tenga paredes lisas sin obstrucciones, como la rejilla tipo persiana, es la más adecuada. La eficacia del método es limitada en una rejilla de alambre, debido a la disposición interna de las barras. El método preferido para desarrollar pozos con rejilla de alambre es el lavado con chorros de agua o aire. Se ha demostrado que este método es eficaz para limpiar el interior de los pozos, aunque las pruebas indican que la energía del chorro de agua se disipa, debido a la turbulencia, dentro de una zona de 1 ó 2 pulgadas pasada la rejilla. El ancho típico de un empaque de grava es de 4 a 5 pulgadas y, por lo tanto, no hay certeza de que se logre el desarrollo completo del empaque y la reparación de la zona dañada.

Para resumir, no existe una relación simple y directa entre el área abierta de la rejilla y un desarrollo eficaz. La eficacia de todo programa de desarrollo se rige principalmente por el método que se emplee, la forma en que se aplique y la estructura interior de la rejilla que está instalada en el pozo.

P3.   ¿Qué estudios se han realizado para demostrar la resistencia relativa a la corrosión en aceros comúnmente utilizados para fabricar tuberías y rejillas?

R3.   Geoscience Support Services realizó recientemente un estudio que compara los índices de corrosión en 5 tipos de acero comúnmente utilizados para fabricar tuberías y rejillas. Estos tipos incluyen los aceros inoxidables 316L y 304, aceros de alta resistencia (ASTM A 606 Tipo 4), acero al cobre y acero dulce. En el estudio se prepararon muestras de cada tipo de acero, las que fueron sumergidas en un pozo inactivo, retirado de servicio por problemas relacionados con la corrosión. En el pozo se instalaron tres grupos de muestras, las que fueron retiradas con distintos intervalos dentro de un período total de prueba de once meses (1998 - 1999). Las muestras se analizaron y luego se calculó el índice de corrosión en los distintos tipos de acero. En la siguiente tabla se indican los resultados de la prueba, junto con comparaciones de costo relativo.

Los resultados de este estudio demuestran, en situaciones reales, la mayor longevidad de los aceros diseñados para resistir la corrosión. A partir de estudios sobre estructuras captantes y alcantarillas parcialmente sumergidas se han sacado conclusiones generales. Los resultados de tales estudios son aplicables a los ambientes específicos en los que se realizaron las pruebas, por lo que no deben aceptarse como evidencia de comportamiento en otros tipos de condiciones.

P4.   ¿Hay algún diseño de pozo que pueda mitigar daños a su estructura causados por asentamiento?

R4.   Un diseño que ha demostrado ser exitoso en mitigar daños estructurales en un pozo es el que incorpora el uso de una sección de compresión especial, instalada en la parte superior del pozo entubada con tubería ciega. La sección de compresión consta de tres secciones de tubería ciega, en las que la sección central es 2" más grande en diámetro que las otras. Las secciones se unen con conexiones especiales, que permiten que las secciones extremas se deslicen sobre la central. La sección de compresión tiene en total unos 24 pies de largo y puede hacerse en diámetros de hasta 24 pulgadas. Típicamente, la unidad se instala a la profundidad en que es más probable que se produzca asentamiento. En todo caso, las secciones de compresión deben diseñarse según las presiones de colapso y tracción ejercidas por las unidades geológicas que rodean el pozo y que producen el asentamiento. Si desea obtener información específica sobre la construcción y aplicación de las secciones de compresión, comuníquese con la oficina central de Roscoe Moss Co. en Los Angeles, California.

P5.   ¿Puede diseñarse un pozo para que utilice agua de una napa freática poco profunda o de una zona productora de agua susceptible a caídas de nivel freático, sin exponer la rejilla al aire o inducir cascadas de agua con aire atrapado?

R5.   Hace más de veinte años se diseñó el pozo con encamisado de tubería para solucionar estos problemas. A diferencia del pozo estándar, el pozo encamisado lleva una cámara sellada en la rejilla, que permite extraer el agua desde una zona hídrica aislada o desde un acuífero que experimenta niveles de bombeo fluctuantes, situaciones en que la sección enrejillada podría quedar expuesta. Durante el bombeo se crea un vacío parcial en la cámara sellada superior. El agua entra a la cámara y desciende por entre la rejilla y la pared de la cámara, fluyendo a la rejilla interior de producción a través de ventanas ubicadas bajo el nivel más bajo estimado de bombeo. Debido al vacío parcial, se crea un nivel de agua en la cámara, que es más alto que el nivel de bombeo en la rejilla de producción. Como el nivel de agua en la cámara es más alto, el impacto que causan los descensos de nivel estático sobre la zona poco profunda es menor y, en consecuencia, puede con mayor seguridad producirse más agua en estas zonas, evitándose los problemas asociados con una mayor corrosión en la tubería y bomba, como también con una operación de bombeo ineficiente.

En el Valle Central de California y en la región agrícola de Texas occidental se han construido y operado con éxito varios miles de pozos encamisados. En cada caso, el propietario del pozo logró mayores volúmenes de producción de agua con este tipo de pozo que con los de construcción estándar. Considerando el hecho que los pozos tendrán mayores volúmenes de producción, el propietario obtiene costo-beneficios y ahorros inmediatos al evitar la construcción de un mayor número de pozos e instalaciones de bombeo adicionales.

P6.   ¿Qué parámetros de calidad del agua son los indicadores más importantes de corrosión o incrustación?

R6.   Las características de calidad del agua que más influyen sobre el índice de corrosión son los gases disueltos, especialmente el oxígeno disuelto. Otros gases que comúnmente contribuyen a la corrosión del acero son el dióxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno. Un aumento en la cantidad de oxígeno disuelto, aumenta también la velocidad con que el oxígeno es transportado hacia las superficies metálicas en proceso de corrosión. La mayoría de los metales exhibirá un aumento de corrosión a medida que el contenido de oxígeno disuelto suba entre 20 y 25 mg/lt. Sobre este nivel, el mayor contenido de oxígeno puede promover pasividad en el metal, reduciendo con ello el índice de corrosión.

El dióxido de carbono no es causa directa de la reacción corrosiva, pero sí reacciona con el agua para formar ácido carbónico. El ácido carbónico, a su vez, baja el pH, creando condiciones favorables para la corrosión. Otro efecto de un pH bajo es aumentar la solubilidad del carbonato de calcio, el principal compuesto asociado con la incrustación en los pozos. Al igual que el dióxido de carbono, el sulfato de hidrógeno no causa corrosión por sí mismo. Los depósitos de sulfato fomentarán el ataque galvánico, que se caracteriza por corrosión localizada, debido al potencial eléctrico que existe entre el sulfato de hierro y el acero.

Con respecto a la incrustación, el principal compuesto químico indicador del potencial de formación de escamas es el carbonato de calcio. Los indicadores químicos de la producción de carbonato de calcio son la presencia predominante de calcio y de carbonatos. Este tipo de incrustación ha sido asociada con la obstrucción de los empaques de grava y ranuras de las rejillas, lo que tiene como resultado una menor eficiencia del pozo. Hay dos índices usados comúnmente para predecir la tendencia del agua a corroer o formar incrustaciones, basados en la saturación de carbonato de calcio: el Indice Langelier (IL) y el Indice Ryznar o de Estabilidad (IRS).

Estos índices se calculan según la relación entre el pH del agua y el pH del agua saturada con carbonato de calcio (pHs). En el Indice Langelier, donde IL = pH - pHs, un valor negativo indica que el agua disolverá carbonato de calcio y será corrosiva para el acero en presencia de oxígeno. Un valor positivo indica que el agua está sobresaturada con carbonato de calcio y será susceptible de formar incrustaciones.

El Indice Ryznar es una modificación del Langelier, basada en estudios de las condiciones de incrustación y corrosión realizados en diversos distritos municipales. En el Indice Ryznar, donde IRS = 2pHs - pH, los valores superiores a 6,0 indican que el agua es corrosiva, mientras que los valores inferiores a 6,0 indican que es susceptible de formar incrustaciones. Según NALCO, el Indice Langelier es más útil para predecir tendencias corrosivas o formadoras de incrustaciones en un sistema a gran escala (en el que la velocidad del flujo es lenta), tal como un embalse o instalación de tratamiento de agua. El Indice Ryznar es más hipotético y sólo debe aplicarse a sistemas con gran flujo, en los que el ambiente en las paredes de la tubería es muy distinto del que tiene un sistema a gran escala.

P7.   ¿Cuáles son las relaciones dimensionales recomendadas entre la formación, el empaque de grava y el tamaño de la apertura?

R7.   La elección de un empaque de grava y tamaño de apertura adecuados es una de las etapas más importantes en el diseño de pozos de agua de alta eficiencia. Aunque existen diversos criterios de selección para la granulometría del empaque de grava, a continuación se analizan dos de las técnicas más comunes.

Uno de los procedimientos más simples implica realizar un análisis de granulometría con muestras representativas de la formación productora de agua y seleccionar la granulometría más fina del acuífero para determinar la del empaque. Usando un análisis granulométrico típico, el 50% del diámetro de pase (d50) se multiplica por un factor de 4 a 6, para establecer el d50 del empaque de grava. Por los puntos que definen 4xd50 y 6xd50 se trazan dos curvas, que corresponden a la curva de graduación de la formación. Los porcentajes de pase del empaque de grava recomendado se determinan según el punto en que las curvas intersectan las líneas correspondientes a los tamaños granulométricos estándar. Idealmente, el empaque de grava seleccionado debe estar entre las dos curvas, como también comercialmente disponible.

El tamaño de la ranura para los empaques de grava determinados según el método anterior puede seleccionarse usando un porcentaje recomendado de pase del 10 - 20% del empaque con esa apertura.

Selección Simplificada de Empaque de Grava

Un método más simple para seleccionar la granulometría del empaque de grava implica hacer corresponder la granulometría de la formación con la de un empaque de grava común y con un tamaño apropiado de ranura. La siguiente tabla resume las granulometrías de los empaques y los tamaños de ranura recomendados, basados en el d50 de la formación.

Granulometría Grava A

Tamiz U.S. Estándar No.	3	4	8	16	20
Pulgadas		0.187	0.093	0.047	0.0328
% Pase	100	85 - 95	25 - 35	5 - 20	2 - 10