16 de mayo de 2024 en Buenos Aires

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Riego: diseño de perforaciones

Pautas para el diseño de perforaciones de riego en la provincia de Buenos Aires.

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El diseño de una perforación de riego depende, esencialmente, de dos factores: a) hidrogeología del acuífero por captar, factor que comprende las características litológicas del medio que aloja al acuífero, las características hidráulicas y químicas del acuífero y el espesor y rendimiento del mismo; y b) caudal requerido, el cual es función de la superficie por regar y la lámina que se desea aplicar en un determinado período de tiempo.

Respecto al primer ítem –hidrogeología–, el mismo muestra una gran variación según se considere el ambiente hidrológico Noreste o Noroeste de la provincia de Buenos Aires.

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En el Noreste se presentan dos acuíferos principales, separados por un nivel arcilloso que limita –pero no impide– la vinculación hidráulica entre ambos (gráfico 1). El acuífero superior, denominado Acuífero Pampeano, se halla alojado en la formación homónima, la cual litológicamente se compone por limos arenosos, con elevada participación de material carbonático. Este acuífero tiene un comportamiento libre y su espesor promedio ronda los 50 metros.

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Gráfico 1. Perfil litológico de los acuíferos Pampeano y Puelche en la zona Noreste de Buenos Aires.

Gráfico 1. Perfil litológico de los acuíferos Pampeano y Puelche en la zona Noreste de Buenos Aires.

Por su parte, el acuífero inferior, denominado Acuífero Puelche, se halla alojado en la formación Puelches de naturaleza arenosa y observa un comportamiento semiconfinado y su potencia promedia los 30 metros.

Estos dos acuíferos se desarrollan en la zona núcleo maicera de la provincia (partidos de San Antonio de Areco, Carmen de Areco, Rojas, Salto, Chacabuco, Chivilcoy, Capitán Sarmiento, B. Mitre, Pergamino, entre otros), constituyendo la principal fuente para el riego que se realiza en dicha región. Asimismo, estos acuíferos de comportamiento mantiforme –ya que evidencian un espesor importante, con una salinidad bastante uniforme y que cubren una gran extensión areal de miles de kilómetros cuadrados– también son empleados en este ambiente hidrológico como principal fuente de abastecimiento para las ciudades del conurbano bonaerense.

La litología presente en subsuelo conforma la primera barrera infranqueable respecto del caudal que puede erogar la perforación de riego. En ese sentido, los limos carbonáticos que conforman el Acuífero Pampeano tienen una porosidad primaria mucho menor que las arenas que constituyen el Acuífero Puelche. La mayor porosidad, determina una mayor permeabilidad del depósito sedimentario y con ello una mayor transmisividad del acuífero alojado en dicho depósito.

La transmisividad es un coeficiente que hace referencia a la capacidad de conducción horizontal de agua de un acuífero. Así, mientras el Acuífero Pampeano observa una transmisividad promedio de 200 metros cúbicos por día por metro lineal (m3/d.m.), en el Acuífero Puelche este valor se eleva a 700 m3/d.m. Esta diferencia se refleja de manera directa en el caudal que se puede obtener de una perforación. De esta manera, los pozos que captan el Acuífero Pampeano erogan un caudal promedio de 60 m3/hora, mientras que los que captan el Acuífero Puelche alcanzan rendimientos de 120 m3/hora.

Noreste: acuífero Pampeano

Dado el contexto hidrogeológico regional presente en el Ambiente Noreste de la provincia de Buenos Aires y los caudales que, en promedio, son factibles de obtener en los acuíferos de referencia, a continuación a esbozaremos los diseños generalizados que deben observar las perforaciones de riego según capten agua del Acuífero Pampeano o del Acuífero Puelche.

En el gráfico 2 se presenta un modelo general de diseño para una perforación de riego que capte agua del Acuífero Pampeano. Este acuífero –a diferencia del Puelche, que presenta un depósito de 15 a 20 metros de arenas francas– está alojado en un depósito limo-arenoso con material calcáreo (tosca) diseminado; esto implica que el rendimiento de una perforación realizada en el Acuífero Pampeano está determinado por el espesor del sedimento alojado en dicho acuífero. Por este motivo lo recomendable, cuando se diseña un pozo en la zona del Pampeano, es no colocar los filtros de manera focalizada en el perfil de entubado, sino distribuirlos de manera masiva de manera tal que conformen el 60% del entubado.

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Gráfico 2. Modelo general de diseño para una perforación de riego que capte agua del Acuífero Pampeano

Gráfico 2. Modelo general de diseño para una perforación de riego que capte agua del Acuífero Pampeano

Entre las premisas básicas que definen el diseño de la perforación de riego, se encuentra el diámetro del entubado. Este factor es función del diámetro de la electrobomba que se instalará; dado que el caudal en el Pampeano –como ya se mencionó– se ubica en un promedio de 60 m3/hora, éste puede ser extraído por una electrobomba de 6 pulgadas de diámetro. Por lo tanto, si la electrobomba por emplear es de 6 pulgadas, el entubado, para que la bomba baje sin problemas y además funcione sin pérdidas de carga, debería ser de 8 pulgadas de diámetro.

Otros de los conceptos fundamentales es el de diámetro de perforación. Una vez definido el diámetro del entubado (8”), se tiene entonces la base para establecer el diámetro de perforación. Este último debe ser establecido para materializar el mayor espacio anular (diferencia entre los diámetros de entubado y perforación) con el fin de que los filtros sean rodeados por el mayor espesor de grava posible. Siguiendo el ejemplo anterior, con un diámetro de entubado de 8”, el diámetro de perforación debería ser de 16”.

Dijimos que, por una cuestión del tipo de rendimiento del Acuífero Pampeano, los filtros deberían conformar un 60% del entubado del pozo. Pero en el tema de los filtros hay otra cuestión importante: la ranura que deben tener, ya que, si ésta se sobredimensiona, el pozo comenzará a arrastrar arenilla, se desgastará y finalmente romperá la electrobomba y, por último, embancará al pozo para comenzar a generar una disminución progresiva de su rendimiento. Para definir la ranura de los filtros debe llevarse a cabo un detallado muestreo litológico durante la ejecución del pozo exploratorio a los efectos de seleccionar la correcta ranura de los mismo (0,50 mm; 0,75 mm; 1,0 mm, etcétera).

Por otra parte, la selección de una adecuada mezcla de grava conforma, junto con la definición de una correcta ranura de filtro, la base para que la perforación extraiga agua cristalina sin arrastre de arena. El prefiltro de grava debe ubicarse desde fondo de pozo hasta 5 metros por encima de los filtros.

Por encima de la grava se debe construir un packer de arcilla de aproximadamente 1,0 metros de espesor y por encima de éste el espacio anular que queda debe rellenarse con cemento de una densidad de 1,8 g/cm3. En superficie, el cementado debe continuarse con la construcción de un dado de cemento de un 1,0 m2 y de 10 centímetros de altura. La función de este dado y del cementado del espacio anular es la de brindar una protección sanitaria a la perforación de manera que los herbicidas, pesticidas y fertilizantes que pudieren ser lixiviados por las lluvias no puedan filtrarse en la perforación y de esta manera alcanzar al acuífero y contaminarlo.

La cañería lisa que se observa entre medio de los dos paquetes de filtros (gráfico 2) tiene como única función posibilitar la ubicación de la electrobomba, para que, cuando esta se accione, el aspirante –sector de la electrobomba por dónde ingresa el agua– no aplique directamente su energía de succión sobre los filtros, sino que lo haga sobre un liso y de esta manera se disipe el efecto que su potencia de aspiración ocasiona.

Noreste: acuífero Puelche

En el gráfico 3 se presenta un modelo general de diseño para una perforación de riego que capte agua del Acuífero Puelche. Este acuífero se encuentra alojado en la Formación Puelches o Arenas Puelches, la cual consiste en un depósito de arenas cuarzosas, finas a medianas y de coloración pardo-amarillenta. Según la bibliografía, estas arenas fueron depositadas hace unos dos millones de años por una red de drenaje cuyo colector principal era el antiguo sistema Paraguay-Paraná. Las Arenas Puelches se extienden en toda la región Noreste de la provincia de Buenos Aires, ocupando una superficie de unos 80.000 kilómetros cuadrados.

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Gráfico 3. Modelo general de diseño para una perforación de riego que capte agua del Acuífero Puelche

Gráfico 3. Modelo general de diseño para una perforación de riego que capte agua del Acuífero Puelche

En este caso será necesario emplear una cañería camisa. La cañería camisa tiene por objetivo aislar el acuífero superior (Pampeano) de aquel que se procederá a captar (Puelche). Para definir el diámetro de esta cañería se debe, en primer término, establecer cuál será el diámetro de los filtros que se colocarán a partir del caudal que se pretenderá extraer. Si ese caudal es de 120 m3/hora, el diámetro de los filtros debe ser, como mínimo, de 6”. Si el diámetro de los filtros es de 6”, la perforación final en la cual serán instalados debería tener un diámetro mínimo de por lo menos 12” para que el espesor de grava que rodee a los filtros sea el adecuado. En función de todo lo anterior se define el diámetro de la cañería camisa, el cual debe ser por lo menos 2” mayor al que se perforará por dentro de la misma. De esta manera, si el diámetro de perforación previsto es de 12”, el diámetro de la cañería camisa debería ser entonces de 14”

El diámetro de la perforación inicial depende de dos factores: a) del diámetro de la cañería camisa que se utilizará, y b) del espesor del cementado que se efectuará, el cual debe ser como mínimo de 2” (el cementado del espacio anular tiene dos funciones: asegurar la aislación entre los acuíferos y proteger a la cañería camisa de la corrosión). Ahora bien, si el diámetro de la cañería camisa fue definido en 14” y el espesor de cementado debe ser de 2”, ello nos define un diámetro de perforación inicial de 18” (gráfico 3). La perforación en 18” debe llegar hasta el techo del nivel arcilloso que separa los dos acuíferos. Una vez alcanzada dicha profundidad, se procede a bajar la cañería camisa de 14” de diámetro, la cual debe hincarse como mínimo 1,0 metro en el nivel arcilloso. Una vez instalada la cañería camisa, se procede al cementado del espacio anular que queda entre la perforación de 18” y la camisa de 14”. El cemento ha utilizar, debe tener una densidad de 1,8 g/cm3.

Una vez que haya avanzado el fragüe del cemento, se procede a reperforar en el mayor diámetro posible por dentro de la cañería camisa de 14” hasta alcanzar la base del acuífero. Alcanzada la profundidad final, se bajan los filtros –que deben quedar enfrentados a los niveles arenosos más permeables– y la cañería lisa prolongación de filtro; esta última debe guardar, respecto a la cañería camisa, un cruce de por lo menos 4,0 metros. Como maniobra final de ejecución del pozo, se tiene a la colocación del prefiltro de grava entre la perforación y los filtros.

Región Noroeste

En el caso de la Región Noroeste de la provincia de Buenos Aires, el acuífero Puelche ya no se presenta y si lo hace se halla salinizado, mientras que el acuífero Pampeano experimenta una progresiva salinización de su espesor saturado, lo cual determina que la única posibilidad de ubicar agua dulce se limite a pequeñas acumulaciones, en donde el agua de baja salinidad flota sobre el agua salada, dando lugar a aquello que se denomina “lentes de agua dulce”. Estas lentes conforman el tipo de acuífero que caracteriza a todo el ambiente hidrológico Noroeste de la provincia y constituyen la única fuente de agua dulce tanto para el abastecimiento poblacional como para los emprendimientos agrícolas-ganaderos.

Focalizándonos en el diseño que las perforaciones de riego pueden tener en estas lentes, puede sostenerse que, si bien en ciertos distritos (como Chacabuco, Junín, Chivilcoy o Bragado) los pozos pueden llegar a tener profundidades de 50 metros, en la mayoría de los distritos que conforman esta región hidrológica las perforaciones que capten estas lentes de agua dulce difícilmente puedan superar –por el riesgo de salinización implícito– los 25 metros y un caudal mayor a 30 m3/hora.

En el gráfico 4 se muestran las características litológicas regionales que caracterizan a las lentes de agua dulce y se plantea un diseño generalizado para las perforaciones de riego a ejecutarse en las mismas. Dado que la electrobomba, para extraer el caudal antes mencionado, debe ser de 6”, el diseño de estas perforaciones está regido por las mismas premisas planteadas anteriormente para los pozos realizados en el acuífero Pampeano; el único cambio está dado en la cañería lisa intermedia, la cual, en este caso, es reemplazada por una camisa de PVC que cubre a la electrobomba y sirve tanto para la refrigeración de la misma como para disipar la energía de succión causada en su arranque.

Otros ambientes

En el resto de los ambientes hidrológicos que se pueden distinguir en provincia de Buenos Aires (Lacunar Oriental, Lacunar Occidental, Extrapedemontano y Nordpatagónico) no se presenta el acuífero Puelche y sólo lo hace el acuífero Pampeano. Este último observa un comportamiento lentiforme en los ambientes hidrológicos Lacunar Oriental y Lacunar Occidental, valiendo entonces la aplicación –siempre de manera general y sujeto a las condiciones que localmente se definan– del diseño de pozo que se detalla en el gráfico 4. Se incluyen en este caso, entre otros, las localidades de Dolores, Maipú, Gral. Madariaga, Villa Gessel, Pinamar, Adolfo Alsina, Guaminí, Daireaux y Bolívar.

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Gráfico 4. Modelo general de diseño para una perforación de una lente de agua dulce en la zona Noroeste de la provincia de Buenos Aires

Gráfico 4. Modelo general de diseño para una perforación de una lente de agua dulce en la zona Noroeste de la provincia de Buenos Aires

El comportamiento lentiforme del Acuífero Pampeano pasa a mantiforme en el ambiente hidrológico Extrapedemontano, que se extiende entre las sierras de Tandil y Ventania y que comprende distritos como los de Olavarría, Tapalqué, Azul, Tandil, Ayacucho, Rauch, Balcarce, Gral. Pueyrredón, Lobería, Necochea, Cnel. Dorrego, Cnel. Suárez y Bahía Blanca, entre otros. En este ambiente hidrológico, en líneas generales, el acuífero Pampeano observa –como se indicó antes– un comportamiento mantiforme y, por lo tanto, vale la aplicación para las perforaciones de riego del diseño planteado en el gráfico 2. Sin embargo, en este caso no es uniforme el rendimiento del acuífero Pampeano, ya que existen ámbitos en los cuales la posibilidad de obtener 40 m3/hora no es para nada fácil (como sucede por ejemplo en los distritos de Las Flores, Tapalqué, Rauch, Pila y ciertos sectores de las localidades de Cnel. Dorrego, Cnel. Suárez, Saavedra, Gral. La Madrid y Puán), mientras que en otros ámbitos los rendimientos pueden ubicarse en torno a 120 m3/hora (por ejemplo en sectores de los distritos de Gral. Pueyrredón, Balcarce, Lobería, Necochea, Ayacucho, Tres Arroyos, Cnel. Suárez o Bahía Blanca); en este último caso el entubado del gráfico 2 debería llevarse a 10” a los efectos que el mismo permita la instalación de una electrobomba de 8”.

Por último, el ambiente hidrológico Nordpatagónico, se caracteriza por el bajo rendimiento de las perforaciones y una salinidad, en términos generales, elevada del agua subterránea, lo cual limita de manera severa la posibilidad de ejecución de riego en esta región.

Jorge R. Mugni. Hidrogeólogo

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