¿Qué son los Well Points?

En este artículo veremos qué son los Well Points, los distintos tipos que engloba esta técnica, su uso habitual y sus limitaciones.

Una de los principales retos con los que se encontró la ingeniería moderna fue la excavación en terreno bajo el nivel freático, especialmente en aquellos que presentaban poca estabilidad causada por el agua, como los terrenos granulares.

Los Well Points o pozos drenantes es un sistema que encaja dentro de lo que llamamos desecación del terreno, que en ingles se denomina “Dewatering”, y viene a solucionar el problema anteriormente expuesto.

Cuando el nivel freático no permite realizar una pared de excavación estable, bien sea perpendicular o con un grado de inclinación (talud) podemos reducir la altura de dicho nivel temporalmente evacuando el agua mientras se realiza la excavación y el futuro sistema de contención. Hay que incidir en el carácter temporal de este proceso por lo que la construcción posterior debe diseñarse para trabajar total o parcialmente bajo el nivel freático, una vez que este se recupere.

Básicamente, el proceso consiste en la evacuación de agua mediante tuberías perforadas conectadas a un sistema de bombeo. Existen distintas variantes cuyo uso depende de la profundidad necesaria de excavación y las características hidrogeológicas del terreno.

¿Qué son los Well Points?

Muro berlinés y sistema Well Points en Manhattan. Nueva York.

WellPoints

La excavación se delimita con la hinca de las denominadas lanzas o agujas que son tuberías rígidas con terminación en una punta dura para permitir su hincado. Tras esta encontramos una sección de la tubería perforada o ranurada para permitir el ingreso de agua. Se aprovecha al máximo el diseño de estas lanzas, ya que para facilitar su hincado puede utilizarse agua a presión bombeada por la misma lanza.

Estas agujas o lanzas se conectan en el otro extremo a una tubería general de evacuación de mayor sección mediante una manguera flexible y estanca. La conducción general tiene conectadas dos bombas: Una de vacío, que facilita la extracción creando un vacío parcial y otra de aspiración que extrae el agua para su posterior vertido en el punto de evacuación.

¿Qué son los Well Points?

Sección de sistema Well Points en excavación de zanja.

En el caso de terreno con exceso de finos se ejecuta una perforación de diámetro superior que se rellena con arena de granulometría controlada y que hará el efecto de filtro, pues es dentro de esta columna de arena donde se coloca posteriormente la lanza.

Este método tiene limitada la profundidad de las lanzas en torno a los 6 metros.

La limitación de altura es prácticamente aplicable a cualquier sistema de aspiración convencional de agua. En teoría se podría alcanzar una aspiración máxima de 10,336 metros suponiendo que contamos con la bomba perfecta, porque la presión atmosférica mantiene en equilibrio el peso de la columna de agua y jamás podremos rebasar este límite. Claro que no estamos contamos con las pérdidas por rozamiento, viscosidad, etc.

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Pero aun nos encontramos más limitados por otro fenómeno denominado cavitación. Cuando nos situamos en torno a 7 o más metros, la succión en la superficie del agua puede provocar que parte de esta pase de estado líquido a gaseoso formando burbujas (cavidades; de ahí el nombre) Estas burbujas tienden a desplazarse a las zonas de mayor presión donde implosionan cediendo a la presión externa (estallan hacia adentro con violencia) lo provoca un rastro de gas a gran velocidad que es capaz de dañar al metal más duro si choca contra él. El choque es tan violento que deteriora bombas y conducciones, además de acelerar su corrosión. Desde el exterior notaríamos vibración en la conducción si comienza a producirse este fenómeno.

Pero no por ello vamos a limitar el uso de Well Points en el caso de excavaciones a mayor profundidad. Si el solar lo permite podríamos utilizar el método de bancales.

El sistema consistiría en desecar hasta la profundidad máxima en una primera fase. Una vez alcanzada la cota, se colocaría la segunda instalación de Well Points en un bancal que permitiría desecar a mayor profundidad como puede observarse en el siguiente croquis. Sería posible realizar más bancales. No obstante veremos a continuación otros métodos para el drenaje mediante bombeo que permiten mayor profundidad.

Esquema de sistema Well Points por fases

Esquema de sistema Well Points por fases

Well Points con efecto Venturi

Este sistema permite la extracción a mayores profundidades. En primer lugar veamos cómo funciona el efecto Venturi.

El efecto Venturi (Giovanni B. Venturi 1746-1822) explica que un fluido que circula por una conducción estanca, al hacerlo pasar por una sección menor reduce su presión y aumenta su velocidad. Si en la zona de disminución de sección se le acopla otro conducto, por este se producirá una aspiración. Podemos aspirar pues otro fluido o gas para producir una mezcla de ambos elementos. Este efecto tiene diversas aplicaciones industriales. Por ejemplo, en un aerógrafo, la mezcla entre aire y pintura se produce por el efecto Venturi.

Efecto Venturi

Efecto Venturi

Sistema de pozos

Sistema tradicional mediante la perforación de pozos y la instalación de bombas sumergibles autónomas.

Para determinar qué cantidad de agua es evacuable por un punto se realiza previamente un estudio de aforo.

Este tipo de pozos se ejecuta mediante entubado perforado o ranurado en la zona freática y relleno con material filtrante (arena gruesa o grava) para evitar la contaminación con finos.

Drenajes de grava

Aunque rara vez se utilizan en solitario para el rebaje del nivel freático, sí es habitual como apoyo a los sistemas Well Points.

Cuando tenemos un nivel de arcillas impermeables que corta el nivel freático, para evitar la colocación de más puntos Well Point podemos perforar una o varias columnas y rellenarlas con arena gruesa o grava. De este modo, creamos una circulación de agua a través de estas columnas hacia la zona de evacuación, como se aprecia en la siguiente sección.

Sistema Well Points y drenaje de grava en excavación de zanja

Sistema Well Points y drenaje de grava en excavación de zanja

 

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