AGUAS SUBTERRÁNEASCARLOS CACERES DRAGO ABASTECIMIENTO DE

AGUA

¿QUÉ SON LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS?

Acuíferos: Los acuíferos deben ser entendidos como formaciones geológicas subterráneas permeables, susceptibles de almacenar y transmitir el agua. Existen 3 tipos de acuíferos según la presión hidrostática: Libre, confinado y semiconfinado.

¿QUÉ SON LAS AGUAS SUBTERRÁNEAS?

Clasificación de los acuíferos: En función de las características de las rocas, se puede hacer la siguiente clasificación:

Acuifugo: No posee capacidad de circulación ni de retención de agua

Acuicludo: Contiene agua en su interior, incluso hasta la saturación, pero no la transmite

Acuitardo: Contiene agua y la transmite muy lentamente

PARÁMETROS HIDROLÓGICOS CARACTERÍSTICOS DE LAS FORMACIONES GEOLÓGICAS Porosidad: La porosidad es la relación entre el volumen de huecos (vacío) y el volumen total de un suelo. Es un parámetro adimensional y depende únicamente de la constitución del suelo, es decir su textura característica sin que haya una intervención.

Porosidad Total: Porosidad Específica: Índice de Vacíos: Es la relación entre el volumen de vacíos y el de los sólidos.

• Grado de Saturación: Se define como la probabilidad de encontrar agua en el volumen de vacíos de los suelos, los valores en que fluctúa el grado de saturación son de 0<=St<=100%

St= 0% suelo Seco St= 100% suelo saturado• Humedad: Es la relación, en porcentaje del peso del agua del espécimen, al peso de los

solidos. El valor teórico del contenido de humedad varia entre: 0 al infinito. • Peso unitario del suelo 𝛾s

• Peso unitario del agua 𝛾w• Peso unitario o específico: Se define como el peso del suelo por volumen unitario (suelo

húmedo) 𝛾t

• Peso unitario seco 𝛾d• Peso específico del solido: El peso específico es la relación del peso unitario de un

cuerpo referida a la densidad del agua. 𝐺𝑆 = ( )/( )𝛾𝑠 𝛾𝑤• Permeabilidad (k): Se define como el caudal de agua que se filtra a través de una

sección de terreno, baja la carga producida por un gradiente hidráulico.

K=10^-1 a 10^-3 (cms/seg) gravas y arenas K=10^-5 (cms/seg) arcillas

Khe

• Gradiente Hidráulico: Movimiento de agua subterránea que se desplaza de niveles potencial mas altos a más bajos. La pérdida de carga que experimenta el agua subterránea a través del acuífero se expresa como gradiente hidráulico

• Coeficiente de Transmisibilidad: La transmisibilidad T es el parámetro definido para evaluar la capacidad de transmitir agua de los acuíferos. Se define como el producto de la permeabilidad con el espesor del acuífero.

𝑇 = ∗ ( 2/ )𝑘 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 𝑐𝑚𝑠 𝑠𝑒𝑔• Coeficiente de Almacenamiento: Este coeficiente representa la capacidad para liberar agua de un acuífero.

𝑆 = ∗ ∗ ℎ ( 3)𝑇𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝐺𝑟𝑎𝑑𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐻𝑖𝑑𝑟𝑎𝑢𝑙𝑖𝑐𝑜 𝐴𝑛𝑐 𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝐴𝑐𝑢𝑖𝑓𝑒𝑟𝑜 𝑚

LEY DE DARCY

La velocidad aparente del agua está dada por el producto de la permeabilidad y el gradiente hidráulico

𝑉𝑎𝑝 = ∗ 𝑘 𝑖 Caudal de transmisión

𝑄 = ∗ ∗ a𝑘 𝑖 𝑎𝑟𝑒

Zona de recargaZona de recarga

POZOS CONVENCIONALES Y

SONDEOINTRO

DISEÑO

POZOS Y SONDEOS Se realizan para extraer las aguas subterráneas. Los pozos son de diámetros grandes (más de un metro) y poco profundos (rara vez alcanzan los 10 y 12 metros). Los sondeos son estrechos y profundos (a veces llegan a 500 metros de profundidad). Para sacar el agua, hay que instalar una motobomba y una tubería.

Una obra de captación es algo más que una excavación hasta encontrar el agua. Sacar el máximo partido al acuífero tiene una técnica difícil. Hay que facilitar el paso de las aguas de dicho acuífero hasta el pozo o sondeo.

POZOS Y SONDEOS Los pozos, se revisten de ladrillo hueco o de aros de hormigón que tienen unos orificios para que pase el agua. A veces se complementan con galerías horizontales o tubos radiales a modo de brazos. Es una forma de aumentar el caudal que pasa hasta el pozo.

Los sondeos se revisten de tuberías metálicas con numerosas ranuras u orificios a lo largo de ellas para permitir el paso del agua. A veces el acuífero tiene arenas muy finas que son arrastradas por el agua en su movimiento. Para que ésta salga limpia se colocan unos filtros entre la pared del sondeo y la tubería ranurada. Estos filtros pueden estar constituidos por gravas de tamaños adecuados.

Los sondeos tienen que hacerse con máquina perforadoras, generalmente de grandes dimensiones. Tienen un castillete del que cuelgan las herramientas necesarias para la perforación. Estas se harán descender luego hasta alcanzar fondo del acuífero.

POZOS Y SONDEOS Hay dos tipos de máquina de sondeos. En las de “percusión” lo que cuelga es una pesada herramienta de acero llamada “trépano”. Su movimiento tiene dos etapas. En la primera se iza. En la segunda se deja caer libremente, golpeando el terreno. Los de “rotación” realizan la perforación mediante un motor que hace girar una herramienta especial en el fondo del sondeo. La profundidad a que trabaja la herramienta se va aumentando a medida que el sondeo progresa, mediante varillas roscadas.

POZOS Y SONDEOS Las obras de captación deben cerrarse al nivel de la superficie para que no entren ni se arrojen objetos extraños. Se evita sí este posible origen de contaminación.

Una vez realizada la obra de captación, el agua extraída se transporta mediante tuberías o canales hasta los puntos de consumo. El abastecimiento con aguas extraídas artificialmente de nuestros acuíferos es cada vez más importante. Hoy numerosas poblaciones, campos e industrias utilizan aguas subterráneas para su abastecimiento. Este es uno de los objetivos del IGME. Sus trabajos que se inician con las primeras investigaciones y que terminan en las obras de captación y abastecimiento, han servido para nuestro desarrollo.

AGUAS SUBTERRÁNEAS AGUAS SUPERFICIALES

Reservas Representan sobre la superficie de la Tierra más del 97%.

Representan sobre la superficie de la Tierra menos del 3%.

Localización Incluso en regiones desérticas. Zonas con escorrentías superficiales importantes.

Estacionalidad Las reservas no presentan grandes variaciones en verano e invierno.

Hay fuertes variaciones en verano respecto al invierno.

Velocidad de transmisión

En los acuíferos es muy baja siendo de varios metros a decenas de metros por año.

La velocidad de transmisión en general es muy elevada recorriendo cientos de kilómetros diarios.

Velocidad de contaminación

La velocidad de transmisión de contaminantes es lenta.

La velocidad de transmisión de contaminantes es muy rápida.

Facilidad de contaminación

Media a baja. Los acuíferos poseen filtros biológicos y físico-químicos.

Elevada. No poseen filtros naturales

Velocidad de recarga La velocidad de recarga de un acuífero es lenta. Pueden transcurrir de cientos a miles de años.

La velocidad de recarga de un río es rápida produciéndose en las estaciones de lluvia.

Evaporación Las pérdidas por evaporación en un acuífero son muy bajas.

Muy elevada sobre todo en zonas de acumulación (embalses y lagos).

Calidad No depende tanto de la contaminación superficial.

Depende de la contaminación superficial que se transmite rápidamente a los ríos.

Coste de captación, depuración y almacenamiento

Bajo. La explotación de las aguas subterráneas requiere de escasas inversiones económicas.

Alto. Su explotación implica importantes construcciones de ingeniería: presas, canales..

Composición físico-química y Tª.

Constante y generalmente buena. Variable y generalmente mala.

Impacto ambiental Bajo ya que la construcción de pozos no produce grandes impactos visuales ni ecológicos.

Alto a medio. La inundación de grandes áreas ha producido la perdida de recursos inestimables.

SISTEMA DE PERFORACIÓN DE POZOS Formula API

H: Profundidad del pozo (m) o altura de la tubería.⍉: Diámetro del pozo en cms o diámetro de la tubería.t: Espesor del cake +- 1 cms. O espesor de la tubería

Cake: capa de lodo que proporciona estabilidad a las partes interiores del pozo, también facilita la colocación de tuberías.

Diámetro de la tubería t= 2/3 el diámetro del pozo⍉ Diámetro de la bomba bomba = √Q + 2"⍉

⍉bomba: pulgadas Q: lts/seg

SISTEMA DE PERFORACIÓN DE POZOS• Diámetro de la tubería en función del diámetro de la bomba

⍉t= bomba+2”⍉

• Criba: Longitud de la criba en acuíferos de escurrimiento libre 1/3 * espesor del acuífero• Área específica de captación

𝐴𝑒𝑠𝑝 = ∗ ⍉crib ∗ n ∗ e ∗ L⍉

n: numero de ranuras ⍉crib: diámetro de la criba L: longitud de ranuras• Área efectiva de captación

𝐴𝑒𝑓 = 0,5 ∗ p𝐴 𝑒𝑠

SISTEMA DE PERFORACIÓN DE POZOS• Velocidad de captación de agua

Q= caudal que sale del pozo lts/ seg L: Largo de la criba Aef: área efectiva de captación 𝑉𝑐 = / A ∗𝑄 𝑒𝑓 𝐿 𝑉𝑐 = 65 ∗ ∛𝑘 K: permeabilidad del filtro natural (gravas) • Coeficiente de uniformidad

𝐶𝑢 = 85/ 15 𝐷 𝐷

COMO SABER DONDE HALLAR AGUA Detector de metales Para encontrar un pozo subterráneo que alguien haya excavado y llenado con anterioridad, es útil utilizar un detector de metales.

CÁMARAS AÉREAS Obtener acceso a fotografías aéreas, tomadas con una cámara de alta resolución desde un helicóptero, podría ayudarte a determinar la mejor ubicación para hacer tu nuevo pozo, según la División de Agricultura y Recursos Naturales de la Universidad de California. Estas fotografías suelen ser tomadas durante la exploración de la tierra y podrían estar disponibles en tu municipio o en la oficina de exploración geológica local. Ciertas características, como depresiones en el suelo o una pendiente gradual en un punto específico, podrían indicar una fuente de agua subterránea profunda y fácilmente explotable.

AGUJEREADORA DE ROCA O TALADRO Los hidrogeólogos son científicos que se especializan en el estudio de aguas subterráneas. Muchos de ellos eligen los mejores sitios para excavar nuevos pozos basándose en una variedad de información disponible del paisaje de una zona. Una de las piezas de equipo más importantes para un hidrogeólogo es una agujereadora o taladro de roca que saca muestras de capas de roca de la profundidad del suelo. La Encuesta Geológica de los Estados Unidos dice que las fracturas y aperturas en estas muestras de roca ayudan a los científicos a determinar cuánta agua podría haber almacenada en esas capas de roca y si se excava bien en un punto en particular provee una cantidad de agua apropiada para un hogar.

SEGUIDOR DE LÍNEAS El suelo pesado suele cubrir pozos que tienen bombas sumergibles si la propiedad no ha sido mantenida entre los diferentes propietarios. Un dispositivo electrónico conocido como "seguidor de líneas" puede encontrar pozos de bombas sumergibles en estas situaciones, dice la Champlain Park Association. Las líneas eléctricas que provee la energía a la bomba se adjuntan al dispositivo. Los pulsos eléctricos son enviados a la bomba, los que vuelven y ayudan al operador a encontrar la ubicación. Esto evita que los propietarios tengan que cavar agujeros al azar en sus parques o que tengan que desmalezar grandes secciones de su propiedad para encontrar un pozo perdido.