Los pozos filtrantes son estructuras o instalaciones utilizadas en proyectos de saneamiento para gestionar el agua, facilitando su infiltración en el suelo. Funcionan como un sistema de drenaje que recoge el agua de lluvia o aguas residuales tratadas y las filtra a través de capas de material permeable, como arena, grava o piedra.
Los pozos filtrantes tienen la función de manejar el agua de manera ecológica y sostenible. Ayudan a que el agua se infiltre en el terreno, en lugar de quedar en la superficie o ser evacuada rápidamente por las alcantarillas.
Qué es un pozo filtrante
Una cámara de captación es donde inicialmente se recoge el agua.
No todos los tipos de suelo son adecuados para pozos filtrantes; especialmente aquellos con baja permeabilidad pueden requerir diseños especiales o no ser aptos para este sistema.
Se llaman pozos filtrantes pues disponen de una capa de material filtrante de granulometría adecuada para evitar el lavado de finos.
El principio de funcionamiento consiste en crear una estructura vertical que permite captar, conducir, filtrar o evacuar el agua mediante un conjunto de elementos permeables y tuberías ranuradas. El agua se introduce en el pozo, atraviesa el material filtrante y se incorpora al terreno o se extrae mediante bombeo, según el objetivo de la instalación.
Principales aplicaciones de los pozos filtrantes
- Los pozos filtrantes se utilizan en proyectos de saneamiento para gestionar el agua.
- El sistema recoge agua de lluvia o aguas residuales tratadas.
- El agua puede infiltrarse en el terreno mediante capas de arena, grava o piedra.
- Los pozos filtrantes pueden utilizarse para el drenaje de excavaciones bajo el nivel freático.
- También permiten realizar descensos importantes del nivel de agua en terrenos de alta permeabilidad.
Una excavación bajo nivel freático se puede realizar mediante un sistema de bombeo desde pozos filtrantes.
La potencia y el reducido tamaño de algunas electrobombas sumergidas permite su colocación en el fondo de pozos y extraer con ellas el agua por encima de la cota de excavación, con una limitación de altura de bombeo que dependerá de la potencia del motor.
Si se utilizan bombas centrífugas, hay que tener presente que la aspiración práctica suele ser de unos 5 m, por lo que si se busca una mayor depresión con estas bombas, se deberían escalonar.
Sin embargo, también se pueden utilizar bombas eyectoras.
De esta forma se consigue un descenso temporal del nivel freático con la consiguiente desecación del terreno.
El nivel freático deprimido debe situarse entre 60 cm o, preferentemente, a 150 cm por debajo del fondo de la excavación.
Pozos filtrantes para el agotamiento del nivel freático
Actualmente existen tubos comerciales de plástico ranurado que llevan incorporado en el exterior un filtro prefabricado de arena pegada con resina.
Dentro del tubo dren se mete una tubería de aspiración con una válvula de cierre en su parte inferior.
Cada uno de estos tubos dren se reúnen en la superficie con una tubería colectora que llega hasta la bomba de aspiración.
De este modo, el nivel freático queda deprimido alrededor del pozo, hasta alcanzar un equilibrio entre el caudal de agua achicado por las bombas y la que se introduce en cada pozo debido a la permeabilidad del terreno.
La profundidad del pozo no está limitada teóricamente, pues basta dar al agua la presión necesaria para elevarla hasta la superficie.
Se suele dejar un margen de perforación en material permeable por debajo del freático mínimo.
Es un sistema de drenaje especialmente útil cuando se necesita un gran descenso del nivel de agua y particularmente adecuado en terrenos que aumentan su permeabilidad con la profundidad, llegando a terrenos granulares.
Sirven para terrenos con alta permeabilidad y grandes rebajamientos (k > 10-5 m/s).
La acción de estas bombas sumergidas a profundidades variables, entre 10 y 30 m, pudiéndose llegar a los 80 m en casos excepcionales.
Con acuíferos de gran potencia bajo la cota de máxima excavación, y sin barreras impermeables al flujo horizontal, las perforaciones deberían alcanzar entre 1,5 y 2 veces la profundidad de la excavación.
Existe una tendencia actual a reducir el diámetro del pozo, pues reduce su coste de ejecución.
Ello nos lleva a pozos de baja capacidad (low capacity wells) que son más eficaces.
Elementos constructivos de un pozo filtrante
Perforación y camisa provisional
La ejecución de este drenaje profundo pasa por la instalación, durante la perforación del pozo, de un tubo recubierto por una camisa provisional de acero que se retira posteriormente.
Al mismo tiempo que se retira la camisa, se rellena el hueco por un filtro formado con arena y grava con la granulometría adecuada.
Se introduce a presión, hinca o vibración, una tubería de unos 400-600 mm de diámetro.
Se introduce por el hueco un tubo filtrante de 150-300 mm de diámetro.
En la Figura 4 se presenta una sección transversal típica de un pozo filtrante, aunque pueden existir múltiples variantes.
Tubería filtrante
Este tubo está ranurado a partir de una determinada profundidad y se encuentra recubierto por varios tamices.
Suelen emplearse tuberías de PVC, que al menos ofrezcan una resistencia a la presión de 8 a 10 atmósferas, para evitar que la tubería colapse durante la colocación del empaque, desarrollo o bombeo del pozo.
Las tuberías metálicas no suelen utilizarse por su mayor coste.
Por razones económicas, se recomienda estandarizar las dimensiones de perforación a 250 mm (para tuberías de 140 mm) o a 300 mm (para tuberías de 225 mm), pues diámetros mayores requieren perforadoras de mayor tonelaje.
Filtro de arena y grava
El filtro formado con arena y grava debe tener una granulometría adecuada.
La función del material filtrante es evitar el lavado de finos.
El filtro permite que el agua atraviese el sistema, pero limita el paso de partículas que podrían obstruir las ranuras, deteriorar las bombas o afectar al funcionamiento hidráulico del pozo.
Bombas y tubería colectora
La tubería de aspiración se coloca dentro del tubo dren y dispone de una válvula de cierre en su parte inferior.
Los tubos dren se reúnen en la superficie mediante una tubería colectora que llega hasta la bomba de aspiración.
La potencia de la bomba debe corresponderse con la profundidad de extracción y con el caudal que entra en el pozo debido a la permeabilidad del terreno.
Disposición de los pozos en batería
Los pozos se disponen en batería, a una distancia entre ellos que garantice que el rebajamiento del nivel freático sea suficiente para mantener la excavación seca.
En un terreno muy permeable, como son unas gravas, la depresión formada es muy plana, pudiéndose colocar los pozos más distanciados.
En cambio, con arenas limosas, menos permeables, las depresiones formadas presentan curvas más pronunciadas, por lo que la separación será menor.
Por otra parte, los pozos podrán separarse si la capa impermeable se encuentra alejada al fondo de la excavación.
Como inconveniente cabe destacar su coste elevado.
| Condición del terreno | Comportamiento del rebajamiento | Separación de los pozos |
|---|---|---|
| Gravas y terrenos muy permeables | La depresión formada es muy plana | Los pozos pueden colocarse más distanciados |
| Arenas limosas | Las depresiones formadas presentan curvas más pronunciadas | La separación será menor |
| Capa impermeable alejada del fondo | Permite ampliar la zona de influencia | Los pozos podrán separarse |
Efecto hidráulico de un pozo filtrante
El nivel freático queda deprimido alrededor del pozo, hasta alcanzar un equilibrio entre el caudal de agua achicado por las bombas y la que se introduce en cada pozo debido a la permeabilidad del terreno.
La depresión del nivel freático depende de la permeabilidad del suelo, de la separación entre pozos, de la profundidad de las perforaciones, de la potencia del acuífero y de la presencia o ausencia de barreras impermeables al flujo horizontal.
Con acuíferos de gran potencia bajo la cota de máxima excavación, y sin barreras impermeables al flujo horizontal, las perforaciones deberían alcanzar entre 1,5 y 2 veces la profundidad de la excavación.
La profundidad del pozo no está limitada teóricamente, pues basta dar al agua la presión necesaria para elevarla hasta la superficie.
Procedimientos de perforación
Las tecnologías de perforación se utilizan en la construcción y la minería para una amplia gama de operaciones: sondeos de reconocimiento, ejecución de pilotes de desplazamiento, barrenado para explosivos y ejecución de pozos.
La elección de la técnica más adecuada de perforación dependerá de la dureza y abrasividad del terreno, de la estabilidad de la perforación, del sistema de extracción de los residuos y de la posible extracción de testigos.
Normalmente, la forma tradicional de perforar un pozo en una zona determinada suele ser la de mayor eficacia, pues la experiencia suele decantar el mejor procedimiento.
La mejor opción pasa por entender las características litológicas del terreno y las limitaciones de cada método de perforación (diámetro y profundidad de la perforación).
Perforación con inyección
Se hinca una tubería de revestimiento inyectando agua a presión a través de una segunda tubería interior.
Este sistema es el utilizado en las lanzas de drenaje (wellpoint).
Perforación rotativa con balde o cazo
Se perfora con un cazo cilíndrico, a una profundidad máxima de unos 30 m, en terrenos sedimentarios no consolidados o poco cementados.
Perforación a rotación
El arranque de las partículas se realiza mediante el giro de una herramienta de corte que se impulsa por un varillaje.
Se utilizan fluidos de perforación para extraer el residuo generado por el tricono o trialeta situado en la punta de la sarta de perforación.
Es una técnica efectiva en diámetros de hasta 450 mm.
La perforación directa o convencional hace circular al fluido de perforación por el interior del varillaje, retornando a la superficie, junto con el detritus, por el anillo formado por el varillaje y la perforación.
En la circulación inversa el fluido entra por el espacio anular y se eleva a la superficie por el interior del varillaje.
En el caso de circulación inversa el diámetro habitual es de 600 mm o mayor.
Estas técnicas de rotación no suelen utilizarse habitualmente para la ejecución de pozos para el control de aguas subterráneas por su coste.
Perforación a percusión con cable
Se basa en el golpeteo con una pesada herramienta de corte (trépano) que se eleva con un cable y que cae por gravedad, fragmentando el suelo.
Frente a otros sistemas de perforación, es más lento que otros métodos alternativos, pero sus diámetros de perforación habituales de 400 a 700 mm son una ventaja, en una amplia variedad de suelos.
No utiliza lodos de perforación para la estabilización de los suelos granulares perforados, empleándose, si fuera necesario, tubos para la contención del suelo (es el caso de formaciones no coherentes, granulares o arcillosas).
No suele ser utilizado para pozos de drenaje, excepto si se reutiliza el sondeo realizado por un ensayo de bombeo previo, que requiere mayores diámetros.
Se utiliza el método principalmente en rocas compactas, friables y de dureza media, así como en formaciones fisuradas, donde las pérdidas de lodos de perforación sea excesiva.
Perforación a rotopercusión
Es una técnica que combina la rotación con la percusión, empleándose en rocas duras y semiduras, donde la rotación no es económica.
El principio de perforación de estos equipos se basa en el impacto de una pieza de acero llamada pistón, sobre un útil, que a su vez transmite la energía al fondo del barreno, por medio de un elemento final denominado boca o bit.
Utiliza un martillo de fondo, accionado por la inyección de aire comprimido.
El aire asciende por el espacio anular del sondeo arrastrando el detritus, al mismo tiempo que lubrifica la perforación.
Junto al aire comprimido, se emplea espumante y agua para ayudar a la limpieza del sondeo.
Perforación con recubrimiento
Se trata la perforación dúplex o dual consistente en la entubación del taladro al mismo tiempo que se avanza en la perforación.
Se basa en los mismos principios que la perforación a rotación en circulación directa, pero utilizando como fluido de perforación el aire y, en menor medida, el agua.
Los dos métodos más extendidos de perforación con recubrimiento son los conocidos como método OD (overburden drilling) y método ODEX (overburden drilling with the eccentric).
La técnica es rentable hasta diámetros de 300 mm y 50 m de profundidad, suficiente para una tubería de 225 mm y una bomba sumergible de 30 l/s.
La experiencia indica que bastan perforaciones de 250 mm de diámetro, tuberías de 140 mm y bombas sumergibles de 7 l/s.
Perforación sónica
Se trata de una tecnología reciente donde un cabezal hidráulico combina la presión descendente con impactos vibratorios de alta frecuencia (50-180 hz).
Utiliza doble tubería, sin necesidad de fluidos de perforación, siendo una técnica poco invasiva en el medio ambiente.
Su avance es rápido, pero sus diámetros actuales se limitan a 120 mm, lo cual es poco competitivo para su uso en pozos de drenaje.
| Método | Características principales | Datos técnicos indicados |
|---|---|---|
| Perforación con inyección | Hinca una tubería de revestimiento e inyecta agua a presión | Lanzas de drenaje (wellpoint) |
| Rotativa con balde o cazo | Utiliza un cazo cilíndrico | Profundidad máxima de unos 30 m |
| Rotación | Utiliza una herramienta de corte impulsada por varillaje | Diámetros de hasta 450 mm |
| Percusión con cable | Fragmenta el suelo mediante el golpeo de un trépano | Diámetros habituales de 400 a 700 mm |
| Rotopercusión | Combina rotación y percusión con martillo de fondo | Rocas duras y semiduras |
| Recubrimiento | Entuba el taladro mientras avanza la perforación | Hasta 300 mm y 50 m de profundidad |
| Sónica | Combina presión descendente e impactos vibratorios | 50-180 hz; diámetros limitados a 120 mm |
Control del terreno y elección de la técnica
La elección de la técnica más adecuada de perforación dependerá de la dureza y abrasividad del terreno, de la estabilidad de la perforación, del sistema de extracción de los residuos y de la posible extracción de testigos.
La mejor opción pasa por entender las características litológicas del terreno y las limitaciones de cada método de perforación (diámetro y profundidad de la perforación).
La perforación a percusión con cable se utiliza principalmente en rocas compactas, friables y de dureza media, así como en formaciones fisuradas, donde las pérdidas de lodos de perforación sea excesiva.
La perforación a rotopercusión se emplea en rocas duras y semiduras, donde la rotación no es económica.
La perforación con recubrimiento es rentable hasta diámetros de 300 mm y 50 m de profundidad.
La perforación sónica es una técnica poco invasiva en el medio ambiente, pero sus diámetros actuales se limitan a 120 mm.
Importancia del suelo y de la permeabilidad
El comportamiento de un pozo filtrante depende directamente de la permeabilidad del terreno.
Sirven para terrenos con alta permeabilidad y grandes rebajamientos (k > 10-5 m/s).
En un terreno muy permeable, como son unas gravas, la depresión formada es muy plana, pudiéndose colocar los pozos más distanciados.
En cambio, con arenas limosas, menos permeables, las depresiones formadas presentan curvas más pronunciadas, por lo que la separación será menor.
No todos los tipos de suelo son adecuados para pozos filtrantes; especialmente aquellos con baja permeabilidad pueden requerir diseños especiales o no ser aptos para este sistema.
Construcción y mantenimiento
Durante la ejecución se debe garantizar la estabilidad de la perforación y el correcto emplazamiento de la tubería filtrante.
Al mismo tiempo que se retira la camisa, se rellena el hueco por un filtro formado con arena y grava con la granulometría adecuada.
La tubería debe resistir la presión durante la colocación del empaque, el desarrollo y el bombeo del pozo.
El sistema debe mantenerse libre de obstrucciones para conservar la entrada de agua y el rendimiento de las bombas.
La elección de la técnica más adecuada de perforación dependerá también del sistema de extracción de los residuos.
Se debe controlar el funcionamiento del conjunto formado por el tubo filtrante, el material granular, la tubería de aspiración, la tubería colectora y la bomba.
La profundidad del pozo no está limitada teóricamente, pues basta dar al agua la presión necesaria para elevarla hasta la superficie.
Diferencia entre pozos filtrantes y galerías filtrantes
Las galerías filtrantes son obras hidráulicas construidas de forma horizontal y con cierta pendiente (a diferencia de los pozos) que sirven para captar y extraer, en toda su longitud, aguas subterráneas.
Las galerías filtrantes sirven para captar fuentes subterráneas; en muchos casos, se habla hasta de aguas subsuperficiales o subálveas, es decir, aguas subterráneas que corren por el subálveo (bajo la corriente) del río y que han sufrido un proceso natural de filtración por lo que se consideran de muy buena calidad.
Esta captación se lleva a cabo a través de una estructura u obra hidráulica compuesta por uniones de tuberías con ranuras o perforaciones o un drenaje/túnel de bloque, colocado horizontalmente (lo que las diferencia de los pozos que son verticales).
| Característica | Pozos filtrantes | Galerías filtrantes |
|---|---|---|
| Disposición | Vertical | Horizontal y con cierta pendiente |
| Función | Gestionar el agua, facilitar su infiltración o rebajar el nivel freático | Captar y extraer aguas subterráneas en toda su longitud |
| Ubicación hidráulica | Perforaciones con tubos filtrantes y bombeo | Por debajo del nivel freático o del nivel del agua en un río |
| Elementos habituales | Tubería filtrante, empaque de grava, aspiración y bomba | Conducto colector, filtro, pozo colector y pozos de inspección |
Galerías filtrantes como alternativa horizontal
Básicamente, se clasifican en galerías propiamente dichas, zanjas/trincheras y drenes; necesitan de suelos permeables permitiendo así la recolección de suficiente agua que es conducida luego hasta el lugar donde una pequeña comunidad rural se abastece.
El agua captada en estas galerías posee una mayor pureza que la de aguas superficiales.
El diseño requiere de un profesional que genere especificaciones claras y concisas, mientras que la construcción debe estar supervisada por una persona capacitada.
Las galerías filtrantes, también llamadas túneles subterráneos o minas de captación de agua, representan un método ancestral de aprovechamiento de aguas subterráneas, sobre todo en regiones donde las fuentes superficiales han sido escasas.
Entre las más antiguas están las de Qaná, Jericó, Jerusalén, Marrakech, etc.
También hay antecedentes en la historia de este tipo de obras como los conocidos “qanats” (Persia, India, Grecia, entre otros), canales subterráneos artificiales que transportaban el agua a grandes distancias y los “foggaras” del Magreb.
También existen otros ejemplos como la de los “eres” canarios, excavaciones sencillas en los subálveos de los barrancos (SANTAMARTA y SUÁREZ 2015) o, como hace más de 1.500 años en la cultura Nazca, quienes construían galerías de filtración para irrigar sus campos agrícolas y que aún, hoy en día, se siguen utilizando (CEPIS 2002).
Tipos de galerías filtrantes
Las galerías filtrantes se pueden clasificar en 4 categorías: zanjas o trincheras; drenes; galerías propiamente dichas o túneles; y captaciones mixtas.
Zanjas o trincheras
Las zanjas o trincheras son las más fáciles de construir.
Precisan que el agua subterránea se encuentre cerca de la superficie del suelo (< 6 m).
Tienen una larga vida útil, así como gran capacidad.
Como inconvenientes hay que resaltar que, al estar abiertas, no están protegidas, lo que las hace más propensas a contaminarse, tener problemas de erosión, crecimiento de algas y obstruirse debido a la vegetación.
Este tipo se usa sobre todo para riego.
Drenes
En segundo lugar, los drenes pueden ser de dos tipos: perforaciones horizontales (drenes californianos), o bien excavaciones en zanjas donde se colocan tuberías con perforaciones o ranuras que permiten el ingreso de agua subterránea.
Los drenes se instalan en la parte húmeda del acuífero y se cubren con un material filtrante que garantice su buen funcionamiento.
Galerías propiamente dichas o túneles
En tercer lugar, las galerías propiamente dichas o túneles son parecidas a los drenes por excavaciones en zanjas pero con la diferencia que, en vez de tuberías, son túneles con dimensiones suficientes como para permitir la entrada tanto de equipos y personas encargadas de su construcción y posterior mantenimiento.
Las excavaciones suelen iniciarse con una boca de entrada (pozo de visita) y tener varios pozos de ventilación a lo largo de la extensión del conducto (galería).
La parte superior de la galería está ubicada en la zona húmeda, mientras que la parte inferior está por debajo del nivel de agua en la zona de saturación.
La construcción tanto de este tipo de galería filtrante como la de los drenes es costosa y el diseño es complicado, por lo que se requiere de un profesional capacitado.
Captaciones mixtas
Por último, las captaciones mixtas son una combinación entre las galerías propiamente dichas y los drenes con captaciones verticales (pozos) que se construyen en casos donde las aguas subterráneas se encuentran a mucha profundidad.
Se hace un pozo vertical hasta el punto donde se encuentra el nivel freático y desde allí se realizan uno o más emboquillados o bocas de entrada en sentido perpendicular a la dirección del flujo de las aguas; son los llamados pozos radiales o pozos Ranney.
Diseño de una galería filtrante
Para poder diseñar una galería filtrante, se precisa de: plano cartográfico de la zona; plano geológico y perfiles transversales, perfil estratigráfico; mapa de niveles de las aguas subterráneas y de su variación en el año hidrológico; parámetros hidrogeológicos determinados por ensayos de bombeo; y, análisis físico-químico y bacteriológico del agua.
De igual manera, es recomendable realizar un reconocimiento in-situ de la zona para observar aspectos como el relieve, afloramiento de rocas, posibles fuentes de contaminación, etc. y, también, definir la mejor ubicación de la galería y la profundidad con el fin de poder garantizar el un aprovechamiento de agua continuo durante todo el año, incluso en condiciones de sequía.
El rendimiento de las galerías filtrantes va a depender de parámetros como: el coeficiente de permeabilidad promedio del acuífero y el espesor del mismo, siendo el primero el que influye directamente en todos los tipos de galerías y cuyo valor variará de acuerdo a factores como: la forma, disposición y tamaño de los granos del filtro; y, la viscosidad y densidad del fluido.
Conducto colector
El conducto colector se refiere a la galería en sí o al tubo por el que se infiltra y se conduce el agua.
En su punto inicial se suele construir un pozo de visita, y en el final ha de haber un pozo colector.
Las dimensiones internas del conducto van a estar regidas más por su funcionalidad en el momento del mantenimiento, que por razones técnicas, ya sea para que permita la entrada de una persona o para que se pueda operar con herramientas de limpieza.
La capacidad ha de ser suficiente para que escurra el caudal del diseño, por lo que el diámetro mínimo del conducto debe estar entre los 20 y 25 cm.
Si la galería es larga, se pueden usar distintos diámetros, más que nada porque en los tramos iniciales no se necesita una alta capacidad de conducción.
El material no ha de afectar a la calidad del agua y ha de causar mínimos valores de pérdidas de carga por fricción.
En tubos suelen usarse los de PVC, hierro fundido, hormigón y asbesto cemento.
La pendiente ha de facilitar la autolimpieza, evitando así que se sedimenten materiales finos que puedan entrar al conducto; para ello, la velocidad de escurrimiento del agua debe ser aproximadamente de 0.60 m/s.
El área abierta o las perforaciones en el conducto deben ser suficientes, con el fin de que el agua pase del acuífero a su interior a una velocidad tal que evite el arrastre de partículas finas.
Los valores de velocidad recomendados van desde 2.5 cm/s hasta 10 cm/s, con un coeficiente de contracción de entrada por orificio de 0.55.
Distribuir de forma uniforme en el área perimetral del conducto las aberturas evitando la creación de zonas débiles por donde podría fallar la galería.
El máximo porcentaje de área perimetral abierta dependerá del tipo del material del conducto, sabiéndose que, a mayor resistencia del material, mayor será el área abierta, siendo aproximadamente 3.0% el valor que se establece.
Forro filtrante o filtro
El forro filtrante o filtro es el componente más importante de las galerías filtrantes debido a que será el responsable del buen funcionamiento de todo el sistema.
Su función es impedir que el material fino que proviene del acuífero penetre al interior de la galería.
Esto se logra a través de un conjunto de capas (de mayor a menor tamaño) de grava de diferente granulometría, producto de la excavación previa que se realizó en la apertura de la zanja donde irá el conducto colector.
El material recogido se clasifica, para luego ir formando capas concéntricas del filtro con un espesor que no exceda los 15 cm cada una, aunque, para evitar que durante la fase de construcción queden espacios sin recubrimiento, se pueden emplear espesores mayores.
Pozo colector
La función de este componente es recibir el agua que se escurre por la galería filtrante y desde donde se puede extraer por medio de bombas, en el caso de un pozo.
En muchos otros casos, y con el fin de evitar costos por concepto de bombeo de agua, la galería termina en una cámara o tanque como en el caso de captación de manantiales, desde donde el agua puede aprovecharse directamente o ser conducida por gravedad hasta un tanque de almacenamiento.
Los pozos pueden ser circulares o rectangulares, con las dimensiones suficientes como para permitir que una persona pueda realizar trabajos de mantenimiento de la galería o conducto y del mismo pozo.
Los acabados de las paredes, así como del fondo, deben ser impermeables y el material utilizado en su construcción debe ser de concreto reforzado.
La parte superior ha de contar con una tapa de concreto o hierro, y también una elevación por encima del nivel máximo que alcanzan las aguas en el caso de que la galería filtrante se encuentre en una zona propensa a inundaciones, para evitar así la entrada de agua o de posibles contaminantes al agua captada.
Dependiendo de la profundidad, puede ser necesario instalar unas escalinatas para facilitar el descenso al fondo del pozo.
Es recomendable que el fondo del pozo esté a unos 60 cm por debajo de la boca de salida del conducto colector, para que se sedimente o acumule la arena que pudiese ser arrastrada por las aguas captadas.
Pozos de inspección
Los pozos de inspección sólo son factibles para casos donde la galería sea de gran longitud.
Desde el pozo de visita, en el extremo donde se empieza el conducto colector, se hacen otras cámaras que sirven no sólo para verificar el correcto funcionamiento de la estructura, sino también para realizar más fácilmente el mantenimiento requerido.
La separación entre ellos varía según el diámetro de la galería: para diámetros de hasta 20 cm, deben estar a 50 m; para diámetros mayores a 20 cm, la distancia debe ser de 100 m.
Ubicación y condiciones de funcionamiento
Para obtener un buen funcionamiento de las galerías filtrantes se requiere que se planifiquen bien las diferentes etapas que conllevan a su construcción.
Todo ello dependerá de aspectos como: tipo del material a excavar; consolidación o dureza del suelo; dirección, velocidad del movimiento y profundidad de las aguas subterráneas; composición física, química y bacteriológica del agua, etc.
Las galerías filtrantes pueden construirse en rocas volcánicas, plutónicas, metamórficas, sedimentos consolidados o carsificados (en menor grado) y, en especial, en rocas no consolidadas (materiales sueltos como arcilla, arenas, gravas, etc.), ya que el agua subterránea fluye con más facilidad a través de los espacios que hay entre los granos.
Igualmente, mejoran la disponibilidad de agua tanto en períodos secos (ya que las aguas subterráneas circulan por el material aluvial que conforma el valle del río) como en períodos lluviosos, cuando se recarga el acuífero gracias al caudal superficial del río.
Una vez conocidos estos aspectos, se pueden empezar a definir criterios como dónde ubicar la galería, su dirección u orientación, diámetro y pendiente.
Los criterios de ubicación básicamente dependen de los requerimientos de agua que necesite la comunidad.
Por ello, es necesario ubicar un acuífero que garantice el funcionamiento del sistema durante todo el año, por lo que debe tener recarga hasta en momentos más críticos de sequía, ya sea de agua superficial o subterránea.
Por ello, las galerías filtrantes suelen estar ubicadas cerca ríos y lagos, buscando que el nivel freático esté lo más cerca que se pueda de la superficie para evitar hacer excavaciones muy profundas debido a las dificultades y costos que esto acarrea.
SMET and WIJK (2002) señalan que estos sistemas deben usarse solamente cuando “el nivel freático esté a poca profundidad, no más de 5 a 8 m por debajo de la superficie del suelo”.
Materiales, costes y supervisión
La mayoría de las galerías filtrantes se construyen haciendo uso de los materiales locales (piedra, arena, grava, etc.), al igual que con la mano de obra no cualificada.
En algunos casos, es necesaria la participación del Estado o de alguna entidad privada que asuma parte o el total de los gastos que se generan.
La construcción tanto de este tipo de galería filtrante como la de los drenes es costosa y el diseño es complicado, por lo que se requiere de un profesional capacitado.
El diseño requiere de un profesional que genere especificaciones claras y concisas, mientras que la construcción debe estar supervisada por una persona capacitada.
Por otra parte, estas obras se pueden usar junto con otros sistemas de abastecimiento de agua, logrando así aumentar la cantidad de agua que pueda requerir una zona con bajo rendimiento hídrico.
También se pueden construir una o más galerías filtrantes que conduzcan el agua captada hacia un punto central, como por ejemplo un pozo excavado a mano o un tanque colector, del cual se distribuirá el agua por gravedad (economizando gastos por bombeo) hasta donde se encuentre el punto inicial del sistema de distribución comunitario.
Aplicación en comunidades rurales
Las galerías filtrantes forman parte de la captación de aguas subterráneas de un sistema de abastecimiento de poblados de hasta 2500 habitantes por gravedad, sin tratamiento, que aplica a los escenarios 5, 6, 7 y 8.
El más idóneo construir estas obras es en aquel en donde no sólo hay disposición de agua suficiente/óptima, con mantos freáticos poco profundos y suelos accesibles para la perforación, sino también donde la comunidad tiene recursos y capacidades, es decir, en comunidades pertenecientes al escenario 7.
En el caso, que exista algún organismo del Estado que asuma los gastos de construcción, esta tecnología podría ser también apta para escenario 8, dado que son comunidades sin recursos ni capacidades, pero con una disposición de agua suficiente/óptima.
Referencias técnicas
- POWERS, J.P. (1992). Construction dewatering: New methods and applications.
- ED. PREENE, M.; ROBERTS, T.O.L.; POWRIE, W. (2016). Groundwater Control - Design and Practice, 2nd Edition.
- TOMLINSON, M.J. (1982). Diseño y construcción de cimientos. URMO, S.A.
- YEPES, V. (2014). Maquinaria para sondeos y perforaciones. Apuntes de la Universitat Politècnica de València, Ref. 209.
- YEPES, V. (2020). Procedimientos de construcción de cimentaciones y estructuras de contención. Colección Manual de Referencia, 2ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 480 pp. Ref. 328.
- YEPES, V. (2021). Procedimientos de construcción para la compactación y mejora del terreno. Colección Manual de Referencia, 1ª edición. Editorial Universitat Politècnica de València, 426 pp. Ref. 428.
- YEPES, V. (2023). Maquinaria y procedimientos de construcción. Problemas resueltos. Colección Académica. Editorial Universitat Politècnica de València, 562 pp. Ref. 376.
- GARCÍA VALCARCE, A. et al. (1995). Manual de Edificación. Derribos y demoliciones. Actuaciones sobre el terreno.
- PÉREZ VALCÁRCEL, J.B. (2004). Excavaciones urbanas y estructuras de contención.
- SCHULZE, W.E.; SIMMER, K. (1978). Cimentaciones.
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