Elementos básicos del diseño de pozos de agua
Al perforar pozos, se toman medidas para proteger el canal del desprendimiento, para esto, se incluyen varios elementos básicos en el dispositivo de pozos productores de agua.
Arroz. 4 Aspecto de los tubos de revestimiento
Caja
Las tuberías de revestimiento se utilizan para fortalecer y sellar el pozo, los principales materiales para su fabricación son el metal, el plástico y el cemento de asbesto. Los tubos de metal se producen a partir de acero ordinario o inoxidable, también hay tipos galvanizados y esmaltados.
Además del roscado, las tuberías se interconectan mediante soldadura o mediante acoplamientos.
Recientemente, las tuberías de HDPE, que se usan ampliamente en pozos de arena comunes, han sido especialmente populares. Una sarta de producción de plástico puede estar formada por tuberías de 3 o 6 metros de longitud y cuyo diámetro exterior, diseñado para la instalación de electrobombas sumergibles, suele ser de 90, 113 o 125 mm.
Filtro inferior
El dispositivo de pozos que producen agua en arena incluye necesariamente un filtro, que se encuentra en el fondo de la sarta de revestimiento y se sumerge en el acuífero. Hay varios tipos de filtros de pozo que difieren en diseño y principio de funcionamiento.
grava
El tipo más simple se crea agregando grava de grano fino al fondo del pozo. El pad de grava evita la entrada de solución de lodo en el pozo de arena y limo del fondo, reduciendo así la carga en las superficies filtrantes de las tuberías de revestimiento y la bomba eléctrica.
Arroz. 5 Filtros de fondo de pozo: características de diseño
ranurado
Un dispositivo simple con una pared de carcasa que tiene perforaciones transversales o longitudinales en forma de cortes delgados. El agua pasa bien a través de grietas estrechas y se eliminan pequeñas partículas de arena. Este diseño se utiliza principalmente en tuberías de HDPE.
Reticular
Se trata de una malla fina fabricada con materiales resistentes a la corrosión (acero inoxidable alimentario o fibra de vidrio), que presenta una alta resistencia a la abrasión. El principal inconveniente del diseño es su mayor resistencia al flujo de agua (en un 20-40%), en algunos casos, con un caudal bajo, esto puede provocar una falta de agua en la fuente.
Perforado
El diseño se usa en condiciones donde se requiere alta resistencia, es una tubería con una gran cantidad de orificios redondos aclarados. El filtro perforado se utiliza en fuentes con pequeño volumen de suministro y baja presión.
Cable
Está hecho de alambre inoxidable de sección triangular enrollado en filas densas en un tubo de revestimiento perforado. Se distingue por su alta resistencia y durabilidad, directamente relacionadas con la sección transversal del cable utilizado en él.
Opciones para distribuir agua en una casa privada.
Hay dos formas principales de conectar a los consumidores al suministro de agua, al elegir una opción, se tienen en cuenta el volumen de agua consumida y la presión requerida en el sistema.
Conexión en serie (T). El esquema consiste en una tubería común para el suministro de agua fría y caliente, desde la cual se suministra agua al consumidor mediante tes, es económico y fácil de instalar. Su desventaja es una fuerte caída de la temperatura cuando varios consumidores están conectados a la línea, y la presión del agua en el sistema para el último de ellos será mucho más baja de lo normal.
Conexión en paralelo (colector). Con este método, las tuberías se tienden por separado desde un colector común hasta cada punto de consumo. El sistema se caracteriza por una presión y temperatura del agua uniformes en todas partes, pero requiere una gran cantidad de tuberías, lo que complica la instalación y es más costosa que la versión anterior.
Arroz. 3 Distribución de agua en serie y en paralelo
Principios de la disposición adecuada
- Alrededor de la boca se debe realizar la compactación del suelo o el vertido de una capa de hormigón.
- El sellado de la parte superior del tronco se realiza teniendo en cuenta las características geodésicas de la zona.
- El cajón debe estar aislado.
- La instalación del cabezal y el sellado se realizan inmediatamente después de perforar el eje y bombearlo.
- El equipo de bombeo se monta lo más cerca posible de la boca.
- El conexionado de la fuente se realiza teniendo en cuenta su adeudo.
La tubería de boca de pozo es la instalación de equipos para suministrar agua a la superficie a través de la entrada del pozo de la mina. La bomba, sumergida en la carcasa o montada en la superficie, se conecta a una manguera que pasa por la tapa del cabezal.
Para el dispositivo del cajón, se requerirá la preparación de una base sólida y confiable. Alrededor de la mina excavan la tierra y vierten el ASG. Sobre una base bien compactada, se vierte hormigón con una capa de hasta 10 centímetros. Tal base resistirá tanto un cajón de plástico como una caja de ladrillos. En el exterior, las paredes deben tratarse con materiales impermeabilizantes. Caliente por dentro.
Instalación y conexión de bombas sumergibles
Para instalar una bomba sumergible, generalmente se usa una cabeza, se coloca en un pozo de cajón junto con el equipo, o se corta un adaptador en la pared lateral de la carcasa. En el último caso, todos los nodos automáticos se colocan en un edificio residencial o en un edificio anexo separado.
Fig.13 Esquema de conexión e instalación de bombas de fondo de pozo en el pozo
A la hora de elegir la automatización de una bomba, el criterio principal es su coste asociado a la electrobomba sumergible utilizada. Cuando se usan bombas eléctricas económicas de producción nacional o china, es suficiente usar los dispositivos automáticos más simples: las funciones de las costosas unidades de control con dichas unidades no se implementarán por completo. Si se compra un dispositivo costoso (por ejemplo, una bomba eléctrica Grundfos por $ 1000) con control de frecuencia de la velocidad de rotación del motor eléctrico, el uso de cualquier otro dispositivo que no sea el módulo PM2 nativo de Grundfos no tiene ningún sentido.
El concepto de diseño y los elementos principales del pozo.
El diseño de un pozo es un conjunto de elementos de una excavación del suelo con un diámetro mucho más pequeño que su longitud, lo que garantiza la creación duradera y confiable de un canal entre la superficie de la tierra y el fluido del yacimiento profundo expuesto. El objetivo principal del canal de perforación es la exploración geológica y la evaluación de los recursos subterráneos, el estudio de la estructura de la sección, el mantenimiento de la presión de la capa de trabajo, el seguimiento de la explotación de los yacimientos y la extracción de los recursos naturales.
Los pozos se dividen en los siguientes componentes:
- El pozo es una excavación en la que se ubican las tuberías de revestimiento y filtro.
- La boca es el comienzo del pozo a partir de un segmento de tubería fijado en la superficie de la tierra.
- Bottomhole: la parte inferior del canal del pozo, la parte inferior.
- El anillo de cementación es una mezcla de cemento y arena bombeada en el espacio entre las paredes del pozo y la tubería de revestimiento, que realiza las funciones de sellar y fortalecer el canal del pozo.
Arroz. 2 bien planear
- Filtro: la sección inferior de las tuberías de revestimiento del pozo, sumergidas en la formación con el recurso extraído. Como filtro, se usa una parte del pozo sin tuberías de revestimiento, en cuyo fondo se coloca grava de grano fino o un dispositivo de filtrado especial.
- Sarta de revestimiento: se necesitan tuberías de revestimiento conectadas entre sí y sumergidas en el pozo para aislar el pozo de la roca de tierra del pozo. Proporciona una operación eficiente y confiable del pozo, evitando que el suelo ingrese al canal y protegiéndolo de la presión externa.
En la industria del petróleo y el gas, las sartas de revestimiento intermedias se utilizan para separar zonas geológicas incompatibles que requieren diferentes modos de perforación de un canal de pozo.En la industria de la perforación, se utilizan las siguientes sartas de pozos intermedios:
- Sólido. Cubra completamente todo el tronco, independientemente de la ubicación del intervalo principal.
- Shanks. Columnas destinadas a encamisar únicamente el intervalo de hueco abierto con superposición parcial del principal.
- Volantes. Sartas de revestimiento intermedias especiales que sirven únicamente para cerrar los huecos defectuosos de la sarta principal, excluyendo las siguientes sartas de revestimiento.
Arroz. 3 Sección de pozo
Esquema de conexión y conexionado del acumulador
Para un funcionamiento fiable de la bomba, está conectada a un sistema de control automático, que consta de un relé, un manómetro y un acumulador hidráulico. El acumulador hidráulico es el elemento más masivo y realiza las siguientes funciones en el sistema:
- Previene el golpe de ariete durante los ciclos de encendido/apagado de la bomba.
- Reduce el tiempo de encendido de la electrobomba, aumentando así su vida útil.
- Mantiene la presión constante en el sistema.
- Crea un cierto suministro de agua en ausencia de suministro de agua.
La elección del equipo para la toma de agua implica el uso de un tanque hidráulico del volumen requerido, que se calcula teniendo en cuenta el consumo de agua; al comprar, se prefieren con mayor frecuencia dispositivos tipo globo.
Durante la instalación se debe ubicar el acumulador junto a los automatismos principales, los cuales se conectan directamente al racor de entrada del tanque hidráulico, o se realiza un ramal para conectarlo en forma de manguera flexible reforzada de presión de la sección requerida.
Fig.10 Instalación de una bomba sumergible
La tubería de pozo es un requisito previo para el funcionamiento óptimo del sistema de suministro de agua. El tipo más popular es el uso de un cajón: dicho sistema protege la tubería principal de agua contra la congelación en invierno y es posible instalar equipos de bombeo desde un tanque hidráulico volumétrico y dispositivos de sistema de control automático en él.
Unidades de bombeo de fondo de pozo y automatización
Para la toma de agua de pozos, se utilizan principalmente bombas eléctricas de superficie y sumergibles del principio de funcionamiento centrífugo. La ventaja de este diseño es la posibilidad de crear una alta presión en la línea, gracias al uso de unidades con un gran número de impulsores, que permiten aumentar la presión en cada etapa posterior.
Las bombas eléctricas sumergibles domésticas pueden levantar agua desde profundidades muy grandes (unos 200 metros), mientras que las bombas de superficie se utilizan en fuentes con un espejo de agua a una profundidad de hasta 9 metros desde la superficie de la tierra. Para aumentar la profundidad de muestreo de los modelos de superficie, a veces se utilizan eyectores incorporados o sumergibles, aunque su eficiencia disminuye significativamente.
Arroz. 11 Electrobomba centrífuga
Acumulador hidráulico, relé y manómetro
Para automatizar el funcionamiento de los equipos de bombeo de toma de agua, se utiliza la automatización de pozos o una estación de bombeo, que consta de los siguientes dispositivos:
- Acumulador hidráulico. Se trata de un depósito volumétrico metálico con una pera de goma en su interior, que al encender la electrobomba se llena de agua. El dispositivo evita golpes de ariete en el sistema y optimiza el funcionamiento de la electrobomba, reduciendo el número de sus ciclos de encendido y apagado.
- Relé. El elemento principal del sistema de control automático es un interruptor de presión, que se conecta a la línea mediante un accesorio. Cuando la presión en el sistema supera su configuración, la membrana incorporada dentro de la carcasa del relé, a través del sistema mecánico, interrumpe el voltaje de suministro a la bomba eléctrica y se apaga. Después del consumo de agua, cuando baja la presión en el sistema, el relé cierra los contactos y enciende la bomba eléctrica.
- Manómetro. El dispositivo es uno de los elementos principales en cualquier sistema de plomería, le permite controlar la presión y configurar el equipo.
Arroz.12 Automatización en el sistema de control de electrobombas
El diseño de pozos de agua no es muy complicado, los principales elementos internos que se instalan durante la perforación son tuberías de revestimiento y un filtro en la zona de fondo de pozo. Para la toma de agua después de la instalación del pozo, se utilizan equipos y sistemas de ingeniería adicionales (cajón, cabeza, adaptador) para conectar de manera efectiva la bomba eléctrica a la fuente, teniendo en cuenta su ubicación y tipo.
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equipo de boca de pozo
La tubería de revestimiento está hecha de metal, plástico o polietileno. Dependiendo del material de fabricación, el cabezal se instala utilizando diferentes tecnologías. Una brida está soldada a la carcasa de acero. Se adjunta una respuesta, en la que se ubicará todo el equipo. La portada debe ser sorda. En la parte superior se monta una rosca y una unidad de distribución si se utiliza una estación y no una bomba sumergible. Una tubería o manguera de suministro de agua se enrosca a través de la cubierta.
La cabeza para el tubo de polietileno o plástico no se distingue prácticamente del acero. Las mismas bridas y pernos, pero la junta entre las juntas es de goma, no de paronita. En la versión de fábrica, la tapa del cabezal tiene orificios con una abrazadera de pinza para una manguera o tubería que se sumerge en el eje. El cable se introduce a través de una espiga sellada con goma. Para facilitar la instalación y reparación, los ganchos se fijan en la brida en ambos lados.
Arreglo de un pozo artesiano para una casa de campo.
En un área suburbana, es necesario establecer de antemano la ubicación del pozo futuro. El propietario estudia cuidadosamente el proyecto, aunque un pozo ubicado en el sótano es lo más apropiado, ya que brinda una protección confiable para los equipos de bombeo y las tuberías.
Los pozos con una profundidad de 20 m están equipados con los siguientes materiales:
- bomba profunda;
- sensores que captan el indicador superior e inferior de la presencia de agua;
- un dispositivo que proporciona presión estable en el conducto de agua, hidróforo.
Para una profundidad de perforación inferior a 20 m, se instala un sistema de bombeo automático. Sus componentes principales son un hidróforo y una bomba profunda.
El dispositivo de una estación de bombeo para un pozo artesiano supone la presencia de herramientas para el trabajo:
- cuerda fina de nailon;
- bobina para suelos arcillosos;
- achicadores para el acuífero;
- taladro de barrena;
- palas;
- acoplamientos;
- cucharas perforadoras.
Usando un cordón, el propietario mide la distancia total desde el nivel del agua hasta la superficie de la tierra. Antes de perforar, es necesario comprar un diagrama que muestre la sección geológica de la sección de trabajo del pozo.
Para un pozo de menos de 20 m, se instala una estación de bombeo, en la que se requieren los siguientes componentes importantes:
- linea de succión;
- la ingesta de agua;
- bomba;
- relé;
- acumulador de agua;
- motor;
- manómetro.
Al usar bombas para arreglar un pozo de agua, se deben tener en cuenta sus cualidades positivas, a saber:
- conformidad del desempeño con indicadores reales;
- rentabilidad;
- mantenimiento mínimo;
- posibilidad de funcionamiento a bajas temperaturas.
Otras modificaciones de las estaciones de bombeo pueden causar defectos más graves durante el funcionamiento:
- falla del relé;
- congelación del agua a bajas temperaturas;
- alto consumo de energía
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Se requiere un enfoque equilibrado para la elección de una estación de bombeo para un pozo artesiano. Debe tenerse en cuenta su profundidad.
Para un pozo con una profundidad de menos de 10 m, se compra una instalación de tubería única, lo que reduce el tiempo de instalación. Para perforaciones más profundas, es necesario montar una estación de dos tubos. Los pozos más profundos requieren la instalación de otros equipos costosos.
Como obra exterior, al construir un pozo, es necesario instalar una estación de bombeo.El tubo de revestimiento que sobresale del suelo a una altura de 1 m está protegido contra la congelación en invierno. Para fortalecer la estación de bombeo en el sótano, adquieren herramientas y materiales como:
- maquina de soldar;
- tubos cuadrados de acero;
- esquina;
- anclas;
- pernos;
- ladrillo.
La estación se instala sobre una mesa de luz o alzado de ladrillo. La estructura soldada se fija con pernos. Para la instalación de líneas es necesario utilizar un eyector.
El dispositivo de todas las conexiones en el eyector debe estar apretado.
Para una estación bitubo se instala un cabezal o salida del diámetro requerido, soldado a la carcasa. En el pozo, el área de captación está unida a una tubería vertical que se extiende desde la tubería principal. La conexión se fija con una llave y el eyector se monta en el pozo. En el punto de salida del agua de la estación de bombeo se instalan filtros para depurar el agua.
Un pozo de agua debidamente creado y equipado con una estación de bombeo proporcionará un suministro de agua potable de alta calidad a una casa de campo durante muchos años.
Métodos y equipos básicos para la construcción de pozos.
Para la toma de agua de los pozos se utilizan bombas sumergibles y eléctricas externas, estaciones de bombeo, los equipos de bombeo de superficie pueden ubicarse cerca de la boca del pozo oa cierta distancia de la misma. Para conectar bombas eléctricas a una fuente de fondo de pozo, se utilizan varios métodos y equipos, diseñados para diferentes tipos de bombas eléctricas.
espacio libre
Si es necesario resolver el problema de fijar una bomba eléctrica sumergible y proteger el canal del pozo de la penetración de suciedad y sedimentos, se usa un cabezal que se instala sobre la carcasa. El dispositivo está diseñado para un diámetro estándar, puede ser de plástico, acero o hierro fundido, puede soportar el peso de equipos de bombeo suspendidos de hasta 250 kg. en versión plástica y hasta 500 kg. cuando se usan metales. El diseño estándar prevé la colocación de un mosquetón para colgar la electrobomba y una salida por donde pasa el tubo de presión cuando se conecta a la línea.
Estructuralmente, la cabeza está hecha de dos partes, que se conectan después de sumergir la bomba eléctrica en el pozo. Para hacer esto, se coloca una brida en la carcasa, presionándola contra la superficie de la tierra, se instala un anillo de goma y se coloca una segunda brida con una bomba eléctrica suspendida en la parte superior, fijándola inmóvil con pernos.
Arroz. 7 cabezas
Adaptador
El adaptador permite conectar una electrobomba centrífuga de superficie o una estación de bombeo a un pozo a través de una tubería si se encuentran a cierta distancia. Al mismo tiempo, las tuberías están ubicadas bajo tierra, lo que excluye su congelación en invierno, la segunda ventaja de esta conexión es el aumento de la profundidad de inmersión de la tubería de presión en el pozo al bajarla por debajo del nivel del suelo, lo que en las bombas de superficie no supera los 9 metros.
El adaptador está hecho en forma de dos partes, una de las cuales con una tubería de presión conectada está ubicada en el canal del pozo, y la segunda con una tubería principal de agua conectada está ubicada en el exterior. Ambas partes están conectadas a través de las paredes de la tubería de la carcasa mediante roscas y una junta de goma aislante.
Arroz. 8 Adaptador - dispositivo estructural
pozo de cajón
Un pozo de cajón se usa en los casos en que la bomba eléctrica y el equipo de bombeo para automatizar su operación están ubicados cerca del cabezal del pozo. Por lo general, el pozo se hace en forma de un anillo de hormigón, se profundiza en el suelo, a veces se utilizan estructuras de plástico o metal soldado, cubiertas con impermeabilización bituminosa. Para evitar la penetración de agua subterránea en el fondo del pozo a lo largo del pozo, el fondo del pozo se cubre con una regla de cemento y arena.
Por lo general, en los pozos de cajones se coloca una estación de bombeo o control automático de una bomba eléctrica profunda: un acumulador hidráulico, un interruptor de presión y velocidad de ralentí, un manómetro. Además del aislamiento del agua subterránea, el cajón brinda protección contra la congelación no solo del cabezal del pozo, sino también de toda la tubería principal de agua que, cuando se usa, se ubica bajo tierra.
Arroz. 10 Pozo de cajón
Principio de funcionamiento y variedades.
El principio de funcionamiento de la automatización de una electrobomba de fondo de pozo se basa en un cambio en los parámetros físicos del agua en la línea y en la fuente de toma de agua. La bomba para un pozo con automatización se apaga y enciende cuando cambia la presión, la altura de la columna de agua en la fuente, la velocidad del fluido por la tubería o su desaparición en la línea.
Cuando se utilizan bombas eléctricas sumergibles, se instalan unidades de control separadas y un acumulador hidráulico en la tubería; en modelos modulares más modernos, todos los dispositivos se combinan en una sola unidad.
Cuando se usan unidades de superficie, todos los elementos de control están montados en un marco, el módulo se llama estación de bombeo; es mucho más conveniente usarlo que instalar de forma independiente todos los elementos en una línea.
¿Qué factores afectan el diseño de un pozo de agua?
El diseño correctamente elegido de un pozo de agua para agua determina sus características más importantes, que incluyen:
- Precio de pozo de agua.
- Cuidado del trabajo realizado, su calidad.
- Mantenibilidad.
- Composición y propiedades del agua producida.
- dispositivo de débito.
Los factores de los que depende el diseño de la estructura incluyen:
- Características hidrogeológicas de la zona donde se construye el dispositivo.
- débito requerido.
Dependencia de la hidrogeología en el diseño de un pozo de agua
Dependiendo de la hidrogeología, puede haber tales opciones de dispositivos:
Pozo de toma de agua con encamisado único, donde también está operativa la sarta de encamisado. Se utiliza para la construcción en rocas estables, poco profundas, no más de 35 metros, arenosas. Para reducir el costo del dispositivo, es posible usar tubos de cubierta de plástico. La sarta de revestimiento se baja dos metros al acuífero.
- Dispositivo de caja única con sección de orificio abierto. Se usa con mayor frecuencia para pozos pequeños en piedra caliza. En este caso, el revestimiento atraviesa roca suelta y luego se apoya contra piedra caliza. Después de eso, un pozo abierto llega a una profundidad de hasta diez metros desde el comienzo de la capa de piedra caliza.
- Pozo artesiano con tubería de producción de plástico. Por diseño, es igual que el segundo. Se utiliza en edificios donde el nivel del agua es alto.
- Pozo artesiano con doble cuerpo. Una carcasa de acero atraviesa todas las capas que se encuentran sobre el acuífero, la otra se adentra profundamente en el acuífero. Se utiliza cuando el nivel del agua es bajo.
- Pozo artesiano con varios tubos de revestimiento y un conductor. Se realiza en el caso de geología difícil, cuando existen capas inestables, arenas movedizas. El primer tubo se fabrica con el diámetro mayor y la guía para los tubos restantes es la carcasa.
sartas de revestimiento
La carcasa es un sistema de tuberías especiales. Dichos elementos pueden ser los primeros y los últimos. Se distinguen por su funcionalidad. Las sartas de revestimiento están destinadas a un propósito: aislar las paredes del pozo durante la perforación de diversas influencias externas. En primer lugar, se tiene en cuenta la presión sobre el pozo. Para que el espacio anular se aísle de manera confiable, es necesario llenar el espacio entre las cadenas de revestimiento con una solución de concreto líquido.
Hay una división especial de las sartas de revestimiento por propósito. Vale la pena considerar cada tipo de estos productos con más detalle. Tienen ciertas ventajas y desventajas que deben ser consideradas.
