GEOLOGIA DE EXPLOTACION DEL PETROLEOINSTITUTO TECNOLOGICO DE CERRO AZUL

UNIDAD 7 Y 8 GEOHIDROLOGIA Y GEOTERMIA

BIOLOGO: JUAN RICO PEREZ

TERCER SEMESTRE

GRUPO:3

ALUMNA: KARLA ESTIVALET HERNANDEZ SOLIS

OCTUBRE 2015, CERROAZUL VER.GEOHIDROLOGIA

La geohidrologa se encarga de estudiar el comportamiento del agua en el ambiente geolgico segn las leyes de la hidrulica. Comprende la hidrulica de pozos, es decir de perforaciones para obtener agua con diferentes fines y el control de su comportamiento en el entorno, segn el tipo de material perforado.Ambas especialidades correlacionan la informacin geolgica regional y local, superficial y del subsuelo para contribuir al aprovechamiento ptimo del agua subterrnea en beneficio del desarrollo sustentable.

Tambin es una rama de la Ciencia que estudia el agua en las rocas y suelos. Su desarrollo ayuda a comprender gran parte de las formaciones acuticas que conocemos y a identificar sus movimientos y caractersticas.El nacimiento del agua entre las rocas: los acuferos.

OBJETIVOS DE UN ESTUDIO GEOHIDROLGICO:

La realizacin de un estudio Geohidrolgico tiene los objetivos siguientes:a) Determinar las estructuras geolgicas principales que controlan el almacenamiento y flujo del agua subterrnea, as como las zonas de recarga y descarga desde el punto de vista regional. b) Conocer la superficie piezomtrica del acufero. c) Determinar la recarga y descarga del acufero. d) Definir las condiciones de explotacin en que se encuentra dicho acufero. e) Definir el volumen aprovechable de agua subterrnea, sin inducir efectos perjudiciales al acufero. f) Recomendar reas favorables para la explotacin de agua subterrnea g) Determinar la calidad del agua subterrnea desde el punto de vista bacteriolgica, correlacionndolo fsico-qumico, con la geologa de la zona. h) Evaluar riesgos potenciales de contaminacin del acufero y su impacto ambiental.

El estudio geolgico debe cubrir los siguientes aspectos:

a.- Definir las unidades litolgicas y estratigrficas, de acuerdo a la Referencia 1, (8.18.) b.- Definir las estructuras geolgicas (pliegues, fallas, discordancias, fracturas y estratificacin) c.- Precisar las caractersticas del drenaje de las unidades litolgicas o formaciones.

verificacin del marco geolgico superficial.

Se deben efectuar recorridos de campo para cubrir uniformemente el rea, a fin de verificar la informacin geolgica, ya sea generada por medio de fotointerpretacin o de cartografa existente, con nfasis en las caractersticas que influyen en la ocurrencia del agua en el subsuelo.Se deben verificar en el campo las unidades litolgicas identificadas y efectuar las correcciones u observaciones sobre las fotografas areas o cartografa existente y en registros de campo. Se deben comprobar los rasgos estructurales mayores que se interpretaron de las fotografas:- fallamiento. - plegamiento. - ejes principales. - estratificacin. - discordancias.

Y levantar el mayor nmero de datos estructurales menores: - fracturas. - juntas. - diaclasas. - foliacin.

Para describir las estructuras se debe incluir la siguiente informacin: - rumbo (azimut). - inclinacin (echado). - relleno. - abertura. - espaciamiento. - continuidad.

GEOLOGA.

Con base en la fotointerpretacin geolgica y/o los levantamientos existentes, se debe preparar el mapa geolgico y el hidrogeolgico, escala 1:50,000. El mapa hidrogeolgico debe mostrar las principales unidades hidrogeolgicas que afloran en el rea estudiada, diferenciadas mediante smbolos y/o colores. En el mismo mapa se debe incluir una descripcin de la litologa de cada formacin que comprende lo siguiente:

a.- Texturab.- Estructurac.- Porosidadd.- Grado de compactacin o cementacine.- Fracturamientof.- Disolucing.- Petrognesish.- Comportamiento hidrogeolgico respecto a fronteras, acuferos, formacin confinante o semiconfinante.En el mapa geolgico se debe representar la columna estratigrfica del rea y efectuar la descripcin de las unidades litoestratigrficas que afloran, indicando sus lmites geomorfolgicos y estructurales.

Un ejemplo de la columna estratigrfica, se describen algunas caractersticas hidrogeolgicas de las diferentes unidades que componen la columna estratigrfica.

Ciclo del agua:

El agua es la sustancia que ha permitido al ser humano establecerse en zonas determinadas y progresar en diversas tareas. Es el componente principal de la materia viva pues constituye del 50 al 90% de la masa de los organismos.Resalta la importancia de la hidrologa, ciencia que estudia la distribucin del agua en la Tierra, sus reacciones fsicas y qumicas con otras sustancias existentes en la naturaleza y su relacin con la vida en el planeta. El movimiento continuo de agua entre la Tierra y la atmsfera se conoce como ciclo hidrolgico: se produce vapor de agua por evaporacin en la superficie terrestre y en las masas de agua, y por transpiracin de los seres vivos. Este vapor circula por la atmsfera y precipita en forma de lluvia o nieve.Durante la condensacin y precipitacin, la lluvia o la nieve absorben de la atmsfera cantidades variables de dixido de carbono, otros gases y ocasionalmente sustancias radiactivas, as como pequeas cantidades de material orgnico e inorgnico que posteriormente se precipitan juntamente con el agua.

TIPOS DE ACUIFEROS Y SU CLASIFICACION:

Los acuferos se clasifican en cuanto a su estructura, su comportamiento hidrulico, su textura, su litologa, y la movilidad de su agua.

En cuanto a su estructura y su comportamiento hidrulico pueden clasificarse en libres, confinados o semiconfinados. Un mismo acufero puede ser libre, confinado y semiconfinado segn sectores y el rea de estudio.

El acufero subestimado, fretico o libre:Es aquel en el que se encuentra una superficie libre y real de agua encerrada en contacto con el aire y la presin atmosfrica, por lo que su presin es en realidad igual a la presin atmosfrica. No tienen una capa de materiales impermeables encima de ellas.

En el acufero libre el nivel fretico coincide con la superficie y se encuentra en contacto directo con la zona subsaturada del suelo. Su posicin vara dependiendo de la poca de lluvias o las pocas secas.

Los acuferos confinados, cautivos, a presin o en carga son aquellos cuerpos de agua que se acumulan en la roca permeable y estn encerrados entre dos capas impermeables.En estos acuferos el agua est sometida a una presin mayor a la de la atmsfera y ocupa todos los poros y huecos de la formacin geolgica saturndola totalmente. No existe zona no saturadaSi se perfora este acufero, el nivel de agua ascender hasta situarse en una posicin que coincidir con el nivel de saturacin del acufero en el rea de recarga.El agua est sometida a una presin mayor a la atmosfrica y slo recibe agua de lluvia en zonas donde los materiales son permeables en puntos generalmente distintos de donde reside el cuerpo del agua.

El acufero semi-confinado ocurre cuando el estrato de suelo que lo cubre tiene significativamente menos permeabilidad que el acufero en s, pero no es impermeable, permitiendo que ocurra la descarga y recarga a travs de este estrato.El muro y/o el techo no son totalmente impermeables y permiten la filtracin vertical del agua, por lo que puede recargarse o perder agua a travs del techo o de la base.

Segn la movilidad del agua se pueden clasificar en acuferos, acuitardos, acuicludos y acuifugos. La velocidad del agua depender de la porosidad y percolacin de la roca a una velocidad de 1 centmetro por ao.

Los acuferos almacenan y transmiten agua subterrnea, por lo general en arenas porosas y calizas fisurales. Los acuitardos son buenos almacenes pero malos transmisores de agua subterrnea por transmitirla lentamente (por ejemplo, compuestos de limos).

Los acuicludos son buenos almacenes pero nulos transmisores (el caso de arcillas)

Los acuifugos no almacenan ni transmiten agua como los constituidos de granitos, cuarcitas no fisuradas.

Segn las caractersticas litolgicas en detrticos o carbonatados

Segn su textura se pueden clasificar en porosos y fisuralesLos acuferos porosos son aquellos en los que el agua se encuentra embebida en una esponja dentro de poros intercomunicados entre s existiendo permeabilidad como en arenas y gravas

Los acuferos fisurales son aquellos que el agua se encuentra en fisuras o diaclasas comunicadas entre s, pero el agua se comporta de forma heterognea.

Por el tipo de materiales o terrenos que lo constituyen, hay: Acuferos porosos, en los que el agua circula a travs de sus poros o espacios existentes entre los granos del terreno. Buen ejemplo de ellos son las arenas, areniscas y toscas o calcarenitas que cortan los sondeos, en los primeros 50 a 150 metros de profundidad, de la zona central del campo.

Acuferos fisurados, donde la circulacin del agua se produce por fisuras, grietas y oquedades del terreno. Es el caso de las calizas y dolomas de Sierra de Gndor. Las captaciones en estos acuferos suelen tener mayores rendimientos que los anteriores.

Por el grado de presin a que estn sometidos:

Acuferos libres:Tambin llamados no confinados o freticos.En ellos existe una superficie libre y real del agua encerrada, que est en contacto con el aire y a la presin atmosfrica. Entre la superficie del terreno y el nivel fretico se encuentra la zona no saturada. El nivel fretico define el lmite de saturacin del acufero libre y coincide con la superficie piezomtrica. Su posicin no es fija sino que vara en funcin de las pocas secas lluviosas.Si perforamos total o parcialmente la formacin acufera, la superficie obtenida por los niveles de agua de cada pozo forman una superficie real: superficie fretica o piezomtrica, que coinciden.

Acuferos cautivos artesianos: o confinados:los que estn como tapados a presin por un terreno impermeable situado encima. Cuando se hace un sondeo en los mismos, al cortar el agua sube el nivel hasta decenas o centenares de metros.Si perforamos, el nivel de agua asciende hasta situarse en una determinada posicin que coincide con el nivel de saturacin del acufero en el rea de recarga.Si la topografa es tal que la boca del pozo est por debajo del nivel del agua, el pozo es surgente o artesiano; si no es as el nivel del agua ascender hasta el nivel correspondiente, pero no ser surgente.

Por su situacin geogrfica:

Acuferos costeros, son los que estn en contacto con el mar y, por tanto, tienen una zona invadida por agua salada.Acuferos no costeros o continentales, los que no tienen contacto alguno con el mar, pudiendo estar relacionados, o no, con ros o ramblas.

Acuferos semiconfinados:El muro y/o techo no son totalmente impermeables sino que son acuitardos y permiten la filtracin vertical del agua y, por tanto, puede recibir recarga o perder agua a travs del techo o de la base. Este flujo vertical slo es posible si existe una diferencia de potencial entre ambos niveles. Acuferos colgados: Se producen ocasionalmente cuando, por efecto de una fuerte recarga, asciende el nivel fretico quedando retenida una porcin de agua por un nivel inferior impermeable. Acuferos multicapa. Son un caso particular (y frecuente) de acuferos en los que se suceden niveles de distinta permeabilidad.

REGIONES HIDROLOGICAS:De acuerdo a los trabajos realizados por la Conagua, el INEGI y el INE, se han identificado 1,471 cuencas hidrogrficas en el pas, las cuales se han agrupado y/o subdividido en cuencas hidrolgicas para fines de publicacin de la disponibilidad de aguas superficiales. Al 31 de diciembre de 2009 se tenan publicadas las disponibilidades de 722 cuencas hidrolgicas, en tanto que para el 31 de diciembre de 2010 se haban aadido otras nueve cuencas.Las cuencas del pas se encuentran organizadas en 37 regiones hidrolgicas, que a su vez se agrupan en las 13 regiones hidrolgico-administrativas (RHA).

La Geohidrologa, ciencia que estudia el agua en las rocasLa Geohidrologa estudia la textura y la estratificacin de las rocas y los suelos, ya que son estos los que forman los receptculos y conductos por donde el agua se infiltra.En este aspecto corresponde el campo de laGeologa, pero la Geohidrologa tambin tiene que ver con las fuerzas que actan sobre el agua subterrnea y provocan su movimiento. En este aspecto queda dentro del campo de la Mecnica de Fluidos.Con respecto a la Geohidrologa, la porcin superficial porosa de la corteza terrestre puede ser divida en dos zonas: la de saturacin y la suprayacente o de aeracin.La zona de saturacin es aquella cuya superficie superior est limitada por el nivel de aguas freticas o por una formacin impermeable. La zona suprayacente o de aeracin, comprende desde el nivel de aguas freticas hasta la superficie.El agua que se encuentra en la zona de saturacin se llama generalmente agua del subsuelo; al agua de la zona de aeracin se le denomina agua vadosa o queda incluida en la designacin de humedad del subsuelo.El trmino agua subterrnea incluye tanto el agua vadosa como a la que se encuentra debajo del nivel fretico.

ROCA Y AGUA: La mayora de la roca cerca de la superficie est compuesta de slidos y vacos. Las rocas que contienen agua pueden ser depsitos no-consolidados (tipo suelo) o rocas consolidadas. Los depsitos no consolidados pueden tener desde unos centmetros hasta ms de 12000m debajo del delta del ro Mississippi. La mayora de depsitos no consolidados provienen de la desintegracin de rocas consolidadas. Rocas consolidadas consiste de partculas minerales unidas por el calor o presin. Pueden ser gneas, sedimentarias y metamrficas. Las rocas sedimentarias de inters son: calizas, dolomitas, lutitas, areniscas y conglomerados. Las rocas gneas de inters incluyen granitos y basaltos.

ROCAS DE ORIGEN OXIGENO:

ROCAS DE ORIGEN ENDOGENO:

LA PERMEABILIDAD DE LAS ROCAS:La permeabilidad delas rocaspuede diferir grandemente an en una misma formacin. Como una ilustracin de este hecho, se sabe que entre muestras de materiales terrestres probadas por el Unites States Geological Survey, el material ms permeable permite el paso del agua con 450 millones de veces ms facilidad que el menos permeable. Frecuentemente las rocas poseen cierta estructura, y el flujo del agua es controlado por la alteracin de capas permeables e impermeables, por los echados y pliegues, por discordancias, por fallas, diques, mantos y otras muchas estructuras.

GEOTERMIA:Qu es la energa geotrmica? La energa geotrmica es aquella energa que puede ser obtenida por el hombre mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. El calor del interior de la Tierra se debe a varios factores, entre los que cabe destacar el gradiente geotrmico, el calor radiognico, etc. Geotrmico viene del griego geo, "Tierra", y thermos, "calor"; literalmente "calor de la Tierra".

Figura-1. Calor interno.En los aos 80 casi el total de la energa consumida en el mundo provena de la quema de combustibles fsiles, considerando el mismo consumo perca pita de esos aos y el aumento de la poblacin, se estima que para el ao 2025 se quemaran 14,000 millones de toneladas de carbn. Es decir, habr un incremento del 40%. Ello producir una aceleracin del calentamiento global y adems al elevarse la temperatura del planeta esto acelerara el deshielo de los casquetes polares e irremediablemente habr un aumento en el nivel de los ocanos, que puede llegar a ser catastrfico para el ser humano. En Mxico al igual que en la mayora de los pases del mundo la economa est regida por que tanto petrleo produce el pas, y la mayora de las mquinas, los automviles etc. Utilizan combustibles fsiles. El 51.87% de la energa elctrica es producida por termoelctricas, y estas ocupan combustible fsil. Los combustibles fsiles se agotan eso es una realidad, y adems amenazan con causar una catstrofe ecolgica a nivel mundial. La energa Nuclear es muy costosa y peligrosa. Qu alternativas nos quedan? Actualmente se vive una crisis energtica y esto ha obligado a especialistas de distintas partes del mundo a formular un replanteo sobre los mecanismos de generacin de electricidad. A nivel mundial se han empezado a utilizar otras fuentes para la generacin de energa llamadas energas alternativas.Qu son las energas alternativas? Son fuentes de obtencin de energa sin destruccin del medio ambiente, renovables que han sido investigadas y desarrolladas en las ltimas dcadas, algunas de ellas son, elica, solar, biomasa y la energa geotrmica de la cual se hablara a fondo en este trabajo.

FENMENOS QUE PUEDEN INDICAR REAS GEOTERMICAS: 1) VOLCANISMO RECIENTE. 2) ZONAS DE ALTERACIN HIDROTERMAL. 3) EMANACIONES DE VAPOR CALIENTE O GASES. 4) FUENTES TERMALES Y MINERALES. 5) DETERMINADAS MINERALIZACIONES Y DEPOSITO DE SALES. 6) ANOMALIA TRMICA. CAUSAS QUE PUEDEN GENERAR UN CAMPO GEOTRMICO:

GEOTERMIA EN EL MUNDO: Estados Unidos 2,228 MW de Capacidad Filipinas 1,1908 MW de Capacidad Mxico 853 MW de Capacidad

USOS: Ms energa Elctrica Balnearios Calefaccin Invernaderos Secado de Madera Deshidratacin de frutas y legumbres

La energa Geotrmica le ahorra a Mxico 10 millones de barriles de petrolero al ao.

OBJETIVO

Si tomamos como alternativa de la geotermia, para la generacin de electricidad, podramos elaborar un esquema que incluya las inversiones y los costos asociados a la operacin de cada planta para determinar en el tiempo el beneficio neto, que puede identificarse en base a las siguientes ecuaciones: a) Planta trmica

Donde:

Ii = Inversin Inicial. G = G astos de operacin y mantenimiento. n = Aos de 1 a 20 a 30. C = Gastos por combustible. CT t = Costo total de la Planta Trmica VR = Valor de Rescate.

b) Planta Geotrmica ( incluyendo exploracin):

Donde: P I = Inversin inicial I = Inversin para exploracin. G = Gastos de operacin y mantenimiento. P = Probabilidad de xito. CT g = Costo total de la Planta Geotrmica. VR = Valor de rescate.

De las ecuaciones 1 y 2 obtendremos por diferencias el beneficio neto correspondiente a una u otra planta de acuerdo al signo de la ecuacin que podemos representarla con la ecuacin 3.

De las ecuaciones 1 y 2 obtendremos por diferencias el beneficio neto correspondiente a una u otra planta de acuerdo al signo de la ecuacin que podemos representarla con la ecuacin 3. Donde : B = Beneficio neto. Haciendo una grfica esquemtica de la representacin de las anteriores ecuaciones y en base a la experiencia captada en los diferentes pases, en cuanto se refiere a los estudios de inversin correspondientes, se obtiene el esquema de la Figura 4.

En trminos de costo de Kwh. generado, la experiencia nos dice que para un campo X los primeros Kwh. generados asociados a las primeras instalaciones representarn un costo a nivel equivalente de las plantas tomadas como alternativa. Sin embargo, la adicin de nuevas plantas, o sea el incremento de la capacidad instalada por la adicin de nuevos pozos productores, implica, necesariamente, una disminucin progresiva en los costos de generacin. Lo anterior puede quedar representado en forma esquemtica de acuerdo a la Figura 5:

LA GEOTERMIA EN MEXICO:A finales de la dcada de los cuarentas, el ingeniero Luis de Anda, de la Comisin Federal de Electricidad, se interes en aplicar las tcnicas de exploracin y explotacin utilizadas en el campo geotrmico de Larderello (Italia). Actualmente, Mxico ocupa el tercer lugar mundial en explotacin de la geotermia para generar electricidad, la capacidad instalada es de 953 megawatts (MW) (1MW = mil kilowatts), lo cual significa 3% de la generacin elctrica del pas,7en 4 campos geotrmicos(figura 4)operados por la Comisin Federal de Electricidad

Cuando los fluidos geotrmicos son de alta temperatura (>180 C) se extraen del subsuelo por medio de pozos y el vapor se utiliza directamente en las turbinas de generacin para producir electricidad. Las aplicaciones directas del calor geotrmico de recursos termales de temperatura media y baja (< 180 C) se han limitado a baos termales y a algunos proyectos piloto, pero considerando que existen ms de 1,300 sitios en la repblica con manifestaciones hidrotermales(figura 4), es posible calcular un gran potencial tanto en usos directos como en la generacin elctrica mediante sistemas no convencionales de ciclo binario, denominados as porque en ellos se utiliza el fluido geotrmico como fluido primario el cual se hace pasar por un intercambiador de calor, en donde se vaporiza un fluido secundario que, una vez en forma de vapor, se enva a la turbina para generar electricidad.

Descripcin de las 20 zonas geotrmicas seleccionadas A continuacin se presentan las fichas descriptivas de cada una de las 20 zonas geotrmicas evaluadas, cuya ubicacin puede verse en la figura siguiente. Las fichas incluyen tambin los datos en los que se bas la aplicacin de ambos modelos en cada una.

Bibliografa:

http://www.cre.gob.mx/documento/2026.pdf

Acosta Romero, M., 1975. Teora general del derecho administrativo. Mxico, UNAM.

Alonso, H., 1985. Present and planned utilization of Geothermal Resources in Mexico. Transactions of the Geothermal Resources Council, Vol. 9, pp. 135-140.

Arredondo F., J.J., 2005. Integracin de datos geofsicos de la zona geotrmica de San Pedro, Nay. Reporte No. GF-SP-05-05, Depto. de Exploracin, CFE. Indito.

AWWA Standard for Water Wells AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION AWWA. 1984

2 Groundwater Manual of Water supply Practices AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION AWWAM21, 1989

3 Groundwater Freeze and J.A. Cherry. Prentice-Hall, Inc.4 Hidrulica Subterrnea Loh man Editorial Ariel, 1977

5 Hidrologa Subterrnea, Tomos I Y II Emilio Custodio/Manuel Ramn Llamas Ediciones Omega, S.A., 1976