282368_materialdeestudiotallerparteiidiap25-42

7/25/2019 282368_MATERIALDEESTUDIOTALLERPARTEIIDiap25-42

1/9

13

INTERCADE

CONSULTANCY & TRAINING

www.intercade.org

Dr. Roberto Poncela Poncela - Consultor Intercade

En general, ni los cientficos ni los ingenieros (salvo honrosas excepciones)tienen el don comunicador por escrito y/o no dedican suficiente tiempo a estemenester, con lo que puede perderse informacin relevante.

La mayor parte de los estudios de importancia se realizan con ayuda decapital, tanto pblico como privado (accionistas de empresas mineras) o mixto,y estn orientados hacia un fin claramente socioeconmico con una marcadacomponente ambiental. Por ello, la sociedad en sentido amplio, ser labeneficiada de estas actuaciones que, a la postre, se traducirn en laobtencin de materias primas imprescindibles para el desarrollo y evolucin dela sociedad actual.

En este sentido, pueden establecerse una serie de criterios generales (oNormas) para la consecucin satisfactoria de los objetivos propuestos. DichasNormas se pueden englobar en dos aspectos: de carcter tico y de carctertcnico-profesional.

NORMAS DE CARACTER ETICO

25


El hidrogelogo deber transmitir los conocimientos adquiridos al mayornmero de personas y de la manera ms eficaz (estilo literario especfico):rigor, precisin y capacidad de sntesis, dado que los resultados obtenidosno son para el autor, sino que responden a un fin socioeconmico y, portanto, el estudio o informe ser ledo por ms personas, algunos noespecialistas en la materia.

La redaccin de un informe o estudio garantiza una buena interpretacin delos datos o una conclusin ptima, y ello suele producirse cuando elprofesional est trabajando en gabinete de la manera ms concentradaposible (siempre existir estrs). En general, en el campo es difcil obtener

grandes conclusiones al no disponer ordenadamente toda la informacinadquirida y estar sometido a otro tipo de presin.

Aplicacin de un Cdigo Deontolgico o de Buenas Prcticas.

Un estudio o informe de calidad es, posiblemente, la principal fuente deprestigio para el autor y/o para la Institucin, Empresa u Organismo para elque trabaja.

NORMAS DE CARACTER ETICO

26


2/9

14

INTERCADE


www.intercade.org


Las principales Normas de carcter tcnico profesional hacen

referencia a las ETAPASde planificacin del estudio hidrogeolgicoque, desafortunadamente, muchas veces se dan por obvias y no se

presta la atencin requerida a las mismas.

Definicin de objetivos y de mediosnecesarios o disponibles:econmicos, materiales y humanos.

Primer esquema o ndice provisional del estudio o informe:portada o cubierta, prlogo o prefacio, resumen, glosario determinologa, definiciones, conceptos y/o unidades, referencias a

otros trabajos, ndice o sumario, memoria, anejos, apndices yplanos.

Finalizacin del Primer borrador o Documento de Avance. Supervisin del Primer borrador o Documento de Avance.

Finalizacin del texto y tablas y figuras definitivas. Planos.Documento Final. Edicin y divulgacin.

NORMAS DE CARACTER:TECNICO - PROFESIONAL

27


1. Presentacin: introduccin, objetivos, descripcin general de lazona estudiada.

2. Margo geogrfico y econmico.3. Climatologa e Hidrologa: generalidades, pluviometra,

termometra, evapotranspiracin, otros elementos, estudio de

cauces y cuencas, estimacin de aportaciones superficiales ysubterrneas, regulacin.

4. Geologa: marco geolgico, descripcin de formaciones.5. Hidrogeologa: caractersticas hidrogeolgicas de los materiales,

acuferos, inventario de puntos de agua, piezometra, parmetros

hidrogeolgicos, hidrogeoqumica.6. Monitorizacindel acufero o acuferos.7. Balance hdrico.8. Consumos y demandas: caudales ecolgicos.9. Programa de medidas: previsiones y protocolos de actuacin.10. Resumen y conclusiones. Recomendaciones.11. Bibliografa - ANEXOS

EJEMPLO DE INDICE PARA ESTUDIOHIROGEOLOGICO

28


3/9

15

INTERCADE


www.intercade.org


La energa mecnica de un fluido viene definida por el trinomio deBernouilli. En el caso de las aguas subterrneas se tiene que lavelocidad en el movimiento de las mismas es muy lento y, por

consiguiente, despreciable, con lo que tambin lo ser su trmino deenerga cintica; en ese caso se pueden considerar nicamente los

trminos de presin y posicin :

ECUACIONES Y PROCESOS FISICOS QUE GOBIERNANEL MOVIMIENTO DEL AGUA SUBTERRANEA

NIVEL PIEZOMETRICO

P

Y

Z

Y

g

Presin en unidades homogneas.

Peso especfico del fluido en unidades homogneas.Altura del punto en unidades homogneas.

Aceleracin de la gravedad en unidades homogneas.

Velocidad del fluido en ese punto en unidadeshomogneas.

E= + z +p v

y 2 . g

2p

yE=

29


Darcy experiment el flujo de agua a travs de un cilindro relleno de

material poroso conectado a dos depsitos, uno a la entrada y otroa la salida, ambos con diferente nivel (el de la entrada ms alto que

el de la salida). Midi el caudal circulante en funcin de esadiferencia de alturas y comprob que ese caudal Q eradirectamente proporcional a:

La seccin de paso S (a doble seccin, doble caudal).

La diferencia de alturas de agua entre los dos depsitos h. El inverso de la longitud del medio poroso (a doble longitud,

mitad de caudal).

q = k . i = k .

q = - k . iq = k . i = k .

h

L

h = k. i

LEY DE DARCY

Q

L

Q

A

B

B

30


4/9

16

INTERCADE


www.intercade.org


Para velocidades elevadas, el gradiente crece ms rpidamente que lavelocidad, llegando a ser cuadrtico para velocidades extremadamentealtas. Como el rgimen de flujo viene definido por el nmero de

Reynolds (relacin entre las fuerzas de inercia y las fuerzas viscosas), laLey de Darcy es vlida si Re < 1 a 10 y, en general Re < 4,

garantizndose un flujo ms o menos laminar. El flujo es completamenteturbulento para Re > 60 a 180.

En casos singulares la Ley de Darcy podra no ser vlida:

En las proximidades de la rejilla de un pozo.

En medios fracturados si las fisuras tienen una abertura e > 1mmstas actan como conductos de circulacin preferente, pudiendoocasionar flujos turbulentos.

v

d

p

Presin en unidades homogneas.

Densidad del fluido en unidades homogneas.

Tamao medio de las partculas (d )o, en el caso de terrenos fisurados,d = 2.e, siendo e el ancho de la fisura ( en unidades homogneas).

Viscosidad dinmica en unidades homogneas.

Re =v . d .

31


En un medio heterogneo el comportamiento del flujo depende de

la direccin del mismo. En el caso del flujo en paralelo el flujo pasapor varias capas paralelas o estratificadas formadas por materiales

de diferente conductividad hidrulica en la misma direccin de laestratificacin. Cada estrato o capa i tiene un determinadoespesor bi y una determinada permeabilidad Ki, aunque todos

estn sujetos a la misma prdida de carga h.

La cantidad total de agua que circula por toda la seccin es la sumade las contribuciones de cada uno de los estratos.

En ese caso, la conductividad hidrulica equivalente se calcula

como la media aritmtica de la permeabilidad de cada estratoponderada con los espesores, es decir, que los medios mspermeables condicionan el flujo de agua en paralelo.

FLUJOS EN PARALELO A LA ESTRATIFICACION

32


5/9

17

INTERCADE


www.intercade.org


k

k

i

eq

h

L

i

b

Conductividad hidrulica o permeabilidad de cada estrato o capa enunidades homogneas.

Conductividad hidrulica equivalente o permeabilidad equivalente decada estrato o capa en unidades homogneas.

Diferencia de alturas en unidades homogneas.

Longitud del medio poroso atravesado en unidades homogneas.

Gradiente hidrulico (L/L).

Espesor de cada estrato o capa en unidades homogneas.

?h

MEDIO HETEROGENEO CON FLUJO PARALELO A LA ESTRATIFICCIONFuente: Adaptado de FCIHS (2009)

K1 b1

Ki bj

Kn bn

33


En el caso del flujo en serie en medio heterogneo, el flujo pasaperpendicular a los estratos o capas de diferentes conductividadeshidrulicas Ki y longitudes Li, en una nica seccin de paso S.

En este caso, el caudal que cruza todas las capas es nico y para cada

tramo de seccin habr una prdida de carga distinta hi.La prdida decarga total ser la suma de cada una de las prdidas parciales.

As pues, la conductividad hidrulica equivalente se calcula como la

media armnica de las permeabilidades de cada estrato ponderada

con los espesores. En estas circunstancias, la capa o estrato conmenor permeabilidad condiciona la permeabilidad equivalente delconjunto.

La conductividad hidrulica equivalente de un terreno heterogneo esmayor en el caso de flujo paralelo a la heterogeneidad que en el caso de

flujo perpendicular.

FLUJOS EN SERIE O PERPENDICULARESA LA ESTRATIFICACION

34


6/9

18

INTERCADE


www.intercade.org


k

k

i

eq

hL

i

S

Conductividad hidrulica o permeabilidad de cada estrato o capa enunidades homogneas.

Conductividad hidrulica equivalente o permeabilidad equivalente decada estrato o capa en unidades homogneas.

Diferencia de alturas en unidades homogneas.Longitud del medio poroso atravesado en unidades homogneas.

Gradiente hidrulico (L/L).

Seccin nica en unidades homogneas.

K

eqi

i

i

ii

=

q nico = S . K .

L

K

L

L

L

1

1

1

MEDIO HETEROGENEO CON FLUJO PERPENDICULAR A LA ESTRATIFICACIONO FLUJO EN SERIEFuente: Adaptado de FCIHS (2009)

K1 Ki Kn

35


En la realidad no es infrecuente encontrar dos acuferos horizontales conelevada permeabilidad, separados por un nivel horizontal de menorconductividad hidrulica (que acta a modo de acuitardo), y con diferencia depotencial entre dichos acuferos. Si se supone que inicialmente el nivelpiezomtrico del acufero inferior est por encima del nivel del acufero superior(incluso por encima de la superficie del terreno), pueden darse las siguientessituaciones de variacin de flujo:

FLUJOS VERTICALES

Fuente: Figura tomada de FCIHS (2009)

FLUJOS VERTICALES ENTRE ACIUIFEROS

ACUIFERO SUPERIOR

ACUIFERO INFERIOR

Cond. Hidrul. Vertical kv

b

h1

h2

Flujo verticalhacia arriba

36


7/9

19

INTERCADE


www.intercade.org


En esta situacin, el flujo de agua entre ambos acuferos vieneexpresado por:


Si se supone que el nivel del acufero inferior va disminuyendo, llegarun momento en el que sea igual al del acufero superior y, por lo tanto, elflujo ser nulo (Q = 0).

ACUIFERO SUPERIOR

ACUIFERO INFERIOR

No hay flujo b

h2 = h1

Q = S. k .v

h - h

b

2 1

Conductividad hidrulica vertical o permeabilidad vertical delacuitardo en unidades homogneas.

Seccin de acufero en unidades homogneas.

Alturas del punto de referencia en unidades homogneas.

Espesor del acuitardo en unidades homogneas.

kv

S

hb

37


Si continua descendiendo el nivel del acufero inferior llegar un

momento en el que alcance el techo del acuitardo (o la base del acuferosuperior: punto A). En esta situacin, el flujo de agua entre ambos

acuferos vendr expresado por:


Acufero superior

Acufero inferior

h1

h2

38


8/9

20

INTERCADE


www.intercade.org


Si continua descendiendo el nivel del acufero inferior todava msllegar un momento en el que alcance el techo del acufero inferior (o labase del acuitardo: punto B). En esta situacin, el flujo de agua entre

ambos acuferos vendr expresado por:

Fuente: Figura tomada deFCIHS (2009)

Por debajo del punto B, el acufero confinado pasara a ser libre (nivel dereferencia cero), por lo que cualquier punto por debajo estara a presin

atmosfrica. En esa situacin el gradiente va a ser constante dado que:

Zona no saturada

Zona no saturada

Acufero inferior

Acufero superiorh1

h2

b

39


Supongamos ahora el caso de un ro conectado a un acufero. En esasituacin pueden darse tres casos: que el ro sea efluente (nivel acufero> nivel ro), que exista equilibrio (nivel ro = nivel acufero) o que el rosea influente (nivel ro > nivel acufero). En la primera situacin, el flujode agua entre ambos ser vertical y ascendente y vendr expresado

por:

Fuente: Figura tomada deFCIHS (2009)

FLUJOS VERTICALES: CONEXIONRIO - ACUIFERO

hAhr

40


9/9

21

INTERCADE


www.intercade.org


Consideremos ahora el caso opuesto, en el que ro sea influente (nivelro > nivel acufero). En esta situacin, el flujo de agua entre ambos servertical y descendente y vendr expresado por:


p

e

a

hA

hr

41


Esta situacin continuar hasta que en un momento determinado elnivel piezomtrico del acufero hApase a estar por debajo de labase de los limos, apareciendo una zona de desconexin entre el

ro y el acufero. El gradiente vertical es la diferencia de potencialhidrulico entre la parte superior del ro y la parte inferior de loslimos dividido por el espesor de los limos. En este caso el caudal

entre el ro y el acufero es mximo y, a partir de ah la entrada deagua al acufero se produce por goteo a travs de la zona no

saturada. En esta situacin, el flujo de agua entre ambos servertical y descendente y vendr expresado por:

42

282368_materialdeestudiotallerparteiidiap25-42

Documents