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Agua subterránea Afloramiento de agua subterránea en un pozo. El agua subterránea representa una fracción importante de la masa de agua presente en los continentes , y se aloja en los acuíferos bajo la superficie de la Tierra. El volumen del agua subterránea es mucho más importante que la masa de agua retenida en lagos o circulante , y aunque menor al de los mayores glaciares , las masas más extensas pueden alcanzar millones de kilómetros cuadrados (como elAcuífero Guaraní ). El agua del subsuelo es un recurso importante y de este se abastece a una tercera parte de la población mundial, 1 pero de difícil gestión, por su sensibilidad a la contaminación y a la sobreexplotación. El agua subterránea es parte de la precipitación que se filtra a través del suelo hasta llegar al material rocoso que está saturado de agua. El agua subterránea se mueve lentamente hacia los niveles bajos, generalmente en ángulos inclinados (debido a la gravedad) y eventualmente llegan a los arroyos, los lagos y los océanos. Es una creencia común que el agua subterránea llena cavidades y circula por galerías. Sin embargo, no siempre es así, pues puede encontrarse ocupando losintersticios (poros y grietas ) del suelo , del sustrato rocoso o del sedimento sin consolidar, los cuales la contienen como una esponja . La única excepción significativa la ofrecen las rocas solubles, como las calizas y los yesos , susceptibles de sufrir el proceso llamado karstificación , en el que el agua excava simas , cavernas y otras vías de circulación, modelo que más se ajusta a la creencia popular. Índice

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Page 1: Agua Subterránea 2

Agua subterránea

Afloramiento de agua subterránea en un pozo.

El agua subterránea representa una fracción importante de la masa de aguapresente en los continentes, y se aloja en los acuíferos bajo la superficie de la Tierra. El volumen del agua subterránea es mucho más importante que la masa de agua retenida en lagos o circulante, y aunque menor al de los mayores glaciares, las masas más extensas pueden alcanzar millones de kilómetros cuadrados (como elAcuífero Guaraní). El agua del subsuelo es un recurso importante y de este se abastece a una tercera parte de la población mundial,1 pero de difícil gestión, por su sensibilidad a la contaminación y a la sobreexplotación. El agua subterránea es parte de la precipitación que se filtra a través del suelo hasta llegar al material rocoso que está saturado de agua. El agua subterránea se mueve lentamente hacia los niveles bajos, generalmente en ángulos inclinados (debido a la gravedad) y eventualmente llegan a los arroyos, los lagos y los océanos.

Es una creencia común que el agua subterránea llena cavidades y circula por galerías. Sin embargo, no siempre es así, pues puede encontrarse ocupando losintersticios (poros y grietas) del suelo, del sustrato rocoso o del sedimento sin consolidar, los cuales la contienen como una esponja. La única excepción significativa la ofrecen las rocas solubles, como las calizas y los yesos, susceptibles de sufrir el proceso llamado karstificación, en el que el agua excava simas, cavernasy otras vías de circulación, modelo que más se ajusta a la creencia popular.

Índice

[ocultar]

1Acuífero

2Estructura

3Tipos de acuíferos

o 3.1Según su estructura

o 3.2Según su textura

o 3.3Según su comportamiento hidrodinámico

Page 2: Agua Subterránea 2

o 3.4Según su comportamiento hidráulico

3.4.1Acuífero subestimado o libre

3.4.2Acuífero cautivo o confinado

3.4.3Acuífero semi-confinado

3.4.4Acuíferos costeros

4Recarga

5Tránsito

6Descarga

7Sobreexplotación

8Contaminación del agua subterránea

9Fauna

10Véase también

11Referencias

12Bibliografía

13Enlaces externos

Acuífero[editar]

Esquema de un acuífero.

Un acuífero es aquel estrato o formación geológica permeable que permite la circulación y el almacenamiento del agua subterránea por sus poros o grietas. Dentro de estas formaciones podemos encontrarnos con materiales muy variados como gravas de río, limo, calizas muy agrietadas, areniscas porosas poco cementadas, arenas de playa, algunas formaciones volcánicas, depósitos de dunase incluso ciertos tipos de arcilla. El nivel superior del agua

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subterránea se denomina nivel freático, y en el caso de un acuífero libre, corresponde al nivel freático.

Estructura[editar]

Un acuífero es un terreno rocoso permeable dispuesto bajo la superficie, en donde se acumula y por donde circula el agua subterránea.

Una zona de saturación, que es la situada encima de la capa impermeable, donde el agua rellena completamente los poros de las rocas. El límite superior de esta zona, que lo separa de la zona vadosa o de aireación, es el nivel freático y varía según las circunstancias: descendiendo en épocas secas, cuando el acuífero no se recarga o lo hace a un ritmo más lento que su descarga; y ascendiendo, en épocas húmedas.

Una zona de aireación o vadosa, es el espacio comprendido entre el nivel freático y la superficie, donde no todos los poros están llenos de agua.

Cuando la roca permeable donde se acumula el agua se localiza entre dos capasimpermeables, que puede tener forma de U o no, vimos que era un acuífero cautivo o confinado. En este caso, el agua se encuentra sometida a una presión mayor que la atmosférica, y si se perfora la capa superior o exterior del terreno, fluye como un surtidor, tipo pozo artesiano.

Tipos de acuíferos[editar]

Según su estructura[editar]

Tipos de acuíferos.

Desde el punto de vista de su estructura, ya se ha visto que se pueden distinguir los acuíferos libres y los acuíferos confinados.

En la figura de al lado se ilustran los dos tipos de acuíferos:

río o lago (a), en este caso es la fuente de recarga de ambos acuíferos.

suelo poroso no saturado (b).

suelo poroso saturado (c), en el cual existe una camada de terreno impermeable(d), formado, por ejemplo por arcilla, este estrato impermeable confina el acuífero a cotas inferiores.

suelo impermeable (d).

acuífero no confinado (e).

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manantial (f);

pozo que capta agua del acuífero no confinado (g).

pozo que alcanza el acuífero confinado, frecuentemente el agua brota como en un surtidor o fuente, llamado pozo artesiano (h).

Según su textura[editar]

Desde el punto de vista textural, se dividen también en dos grandes grupos: los porosos y fisurales.

En los acuíferos porosos el agua subterránea se encuentra como embebida en una esponja, dentro de unos poros intercomunicados entre sí, cuya textura motiva que existe "permeabilidad" (transmisión interna de agua), frente a un simple almacenamiento. Aunque las arcillas presentan una máxima porosidad y almacenamiento, pero una nula transmisión o permeabilidad (permeabilidad <> porosidad). Como ejemplo de acuíferos porosos, tenemos las formaciones de arenas y gravas aluviales

En los acuíferos fisurales, el agua se encuentra ubicada sobre fisuras o diaclasas, también intercomunicadas entre sí; pero a diferencia de los acuíferos porosos, su distribución hace que los flujos internos de agua se comporten de una manera heterogénea, por direcciones preferenciales. Como representantes principales del tipo fisural podemos citar a los acuíferos kársticos.

Según su comportamiento hidrodinámico[editar]

Por último, desde un punto de vista hidrodinámico, de la movilidad del agua, podemos denominar, en sentido estricto:

Acuíferos

Buenos almacenes y transmisores de agua subterránea (cantidad y velocidad) (p.ej.- arenas porosas y calizas fisurales).

Acuitados

Buenos almacenes pero malos transmisores de agua subterránea (cantidad pero lentos) (p.ej.- limos).2

Acuícludos

Pueden ser buenos almacenes, pero nulos transmisores (p.ej.- las arcillas).

Acuífugos

Son nulos tanto como almacenes como transmisores. (p.ej.- granitos o cuarcitas no fisuradas).

Según su comportamiento hidráulico[editar]

Acuífero subestimado o libre[editar]

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Es aquel acuífero que se encuentra en directo contacto con la zona subsaturada del suelo. En este acuífero la presión de agua en la zona superior es igual a la presión atmosférica, aumentando en profundidad a medida que aumenta el espesor saturado.

Acuífero cautivo o confinado[editar]

Son aquellas formaciones en las que el agua subterránea se encuentra encerrada entre dos capas impermeables y es sometida a una presión distinta a la atmosférica (superior). Sólo recibe el agua de lluvia por una zona en la que existen materiales permeables, recarga alóctona donde el área de recarga se encuentra alejada del punto de medición, y puede ser directa o indirecta dependiendo de si es agua de lluvia que entra en contacto directo con un afloramiento del agua subterránea, o las precipitaciones deben atravesar las diferentes capas de suelo antes de ser integrada al agua subterránea. A las zonas de recarga se les puede llamar zonas de alimentación. Debido a las capas impermeables que encierran al acuífero, nunca se evidenciarán recargas autóctonas (situación en la que el agua proviene de un área de recarga situada sobre el acuífero), caso típico de los acuíferos semiconfinados y los no confinados o libres (freáticos).

Acuífero semi-confinado[editar]

Un acuífero se dice semi-confinado cuando el estrato de suelo que lo cubre tiene una permeabilidad significativamente menor a la del acuífero mismo, pero no llegando a ser impermeable, es decir que a través de este estrato la descarga y recarga puede todavía ocurrir.

Acuíferos costeros[editar]

Artículo principal: Acuífero costero

Los acuíferos costeros pueden ser libres, confinados o semiconfinados.3 Lo que los diferencia es la presencia de fluidos con dos densidades diferentes: agua dulce, con un densidad menor, con relación al agua salada del mar o del océano. Esta diferencia de densidad hace que en la zona de la costa, el agua dulce se encuentra sobrepuesta al agua salada. El agua salada se introduce en el continente en forma de una cuña salina que se va profundizando a medida que se introduce en el continente.

La cuenca de los acuíferos costeros, al igual que la cuenca de acuíferos de zonas continentales interiores, se alimenta a través de precipitaciones, o a través del flujo subsuperficial y/o subterráneos de otras cuencas, mientras que las salidas se dan a través de la evapotranspiración, evaporación y por la salida subsuperficial, con la particularidad de que estas últimas se dan hacia el mar.

Recarga[editar]

Artículo principal: Recarga artificial de acuíferos

El agua del suelo se renueva en general por procesos activos de recarga desde la superficie. La renovación se produce lentamente cuando la comparamos con la de los depósitos superficiales, como los lagos, y los cursos de agua. El tiempo de residencia (el periodo necesario para renovar por completo un depósito a su tasa de renovación normal) es muy

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largo. En algunos casos la renovación está interrumpida por la impermeabilidad de las formaciones geológicas superiores (acuitardos), o por circunstancias climáticas sobrevenidas de aridez.

En ciertos casos se habla de acuíferos fósiles, estos son bolsones de agua subterránea, formados en épocas geológicas pasadas, y que, a causa de variaciones climáticas ya no tienen actualmente recarga.

El agua de las precipitaciones (lluvia, nieve,...) puede tener distintos destinos una vez alcanza el suelo. Se reparte en tres fracciones. Se llama escorrentía a la parte que se desliza por la superficie del terreno, primero como arroyada difusa y luego como agua encauzada, formando arroyos y ríos. Otra parte del agua se evapora desde las capas superficiales del suelo o pasa a la atmósfera con la transpiraciónde los organismos, especialmente las plantas; nos referimos a esta parte comoevapotranspiración. Por último, otra parte se infiltra en el terreno y pasa a ser agua subterránea.

La proporción de infiltración respecto al total de las precipitaciones depende de varios factores:

La litología (la naturaleza del material geológico que aflora a la superficie) influye a través de su permeabilidad, la cual depende de la porosidad, del diaclasamiento (agrietamiento) y de la mineralogía del sustrato. Por ejemplo, los minerales arcillosos se hidratan fácilmente, hinchándose siempre en algún grado, lo que da lugar a una reducción de la porosidad que termina por hacer al sustrato impermeable.

Otro factor desfavorable para la infiltración es una pendiente marcada.

La presencia de vegetación densa influye de forma compleja, porque reduce el agua que llega al suelo (interceptación), pero extiende en el tiempo el efecto de las precipitaciones, desprendiendo poco a poco el agua que moja el follaje, reduciendo así la fracción de escorrentía y aumentando la de infiltración. Otro efecto favorable de la vegetación tiene que ver con las raíces, especialmente las raíces densas y superficiales de muchas plantas herbáceas, y con la formación de suelo, generalmente más permeable que la mayoría de las rocas frescas.

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La velocidad a la que el agua se mueve depende del volumen de los intersticios (porosidad) y del grado de intercomunicación entre ellos. Los dos principales parámetros de que depende la permeabilidad. Los acuíferos suelen ser materiales sedimentarios de grano relativamente grueso (gravas, arenas, limos, etc.). Si los poros son suficientemente amplios, una parte del agua circula libremente a través de ellos impulsada por la gravedad, pero otra queda fijada por las fuerzas de lacapilaridad y otras motivadas por interacciones entre ella y las moléculas minerales.

En algunas situaciones especiales se ha logrado la recarga artificial de los acuíferos, pero este no es un procedimiento generalizado, y no siempre es posible. Antes de poder plantearse la conveniencia de proponer la recarga artificial de un acuífero es necesario tener un conocimiento muy profundo y detallado de la hidrogeología de la región donde se encuentra el acuífero en cuestión por un lado y por otro disponer del volumen de agua necesario para tal operación.

Tránsito[editar]

Uno de ellos es el flujo hipodérmico o "interflujo" es aquel que circula de modo somero y rápido por ciertas formaciones permeables de escasa profundidad, por lo general, ligada a alveos fluviales (acuíferos subálveos); que proceden de una rápida infiltración, una alta velocidad de transmisión (conductividad hidráulica), y un retorno hacia el cauce superficial. Por lo que estos flujos más intervienen en el balance neto de las aguas superficiales (o de escorrentía superficial) que en las aguas subterráneas donde sólo interviene como balance transitorio. De este modo, estos flujos suelen ir ligados al propio flujo en el río, dándose a veces al río el nombre de cauce intermitente, ya que lo que se observa en el río es que este tiene tramos con agua y tramos secos.

Como medio transitorio, también puede citarse el flujo ligado a hábitats húmedos, tipo criptohumedal, donde el agua, por debajo del circuito hipodérmico, ya circula propiamente por la zona saturada de un acuífero, y pertenece, por tanto, al balance neto de

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las aguas subterráneas, en diferencia al interflujo, de balance de escorrentía superficial. Este tránsito favorece el mantenimiento de las plantas denominadas "freatófilas", que son capaces de succionar las capas saturadas más someras de los acuíferos, como agua extra a la captada del suelo del exterior.

Descarga[editar]

Video de un manantial en Quellgebiet der Kunster, bei Neuruppin, Alemania.

El agua subterránea mana (brota) de forma natural en distintas clases de surgencias en las laderas (manantiales) y a veces en fondos del relieve, siempre allí donde el nivel freático intercepta la superficie. Cuando no hay surgencias naturales, al agua subterránea se puede acceder a través de pozos, perforaciones que llegan hasta el acuífero y se llenan parcialmente con el agua subterránea, siempre por debajo del nivel freático, en el que provoca además una depresión local. El agua se puede extraer por medio de bombas. El agua también se desplaza a través del suelo, normalmente siguiendo una dirección paralela a la del drenaje superficial, y esto resulta en una descarga subterránea al mar que no es observada en la superficie, pero que puede tener importancia en el mantenimiento de losecosistemas marinos.

Sobreexplotación[editar]

Artículo principal: Sobreexplotación de acuíferos

Los pozos se pueden secar si el nivel freático cae por debajo de su profundidad inicial, lo que ocurre ocasionalmente en años de sequía, y por las mismas razones pueden secar los manantiales. El régimen de recarga puede alterarse por otras causas, como la reforestación, que favorece la infiltración frente a la escorrentía, pero aún más favorece la evaporación, o por la extensión de pavimentos impermeables , como ocurre en zonas urbanas e industriales.

El descenso del nivel freático medio se produce siempre que hay una extracción continuada de agua en el acuífero. Sin embargo este descenso no significa que el acuífero esté sobreexplotado. Normalmente lo que sucede es que el nivel freático busca una nueva cota de equilibrio en que se estabiliza. La sobreexplotación se produce cuando las extracciones totales de agua superan a la recarga.

Contaminación del agua subterránea[editar]

El agua subterránea tiende a ser dulce y potable, pues la circulación subterránea tiende a depurar el agua de partículas y microorganismos contaminantes. Sin embargo, en ocasiones

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éstos llegan al acuífero por la actividad humana, como la construcción de fosas sépticas o la agricultura. Por otro lado la contaminación puede deberse a factores naturales, si los acuíferos son demasiado ricos en sales disueltas o por la erosión natural de ciertas formaciones rocosas.

La contaminación del agua subterránea puede permanecer por largos períodos de tiempo. Esto se debe a la baja tasa de renovación y largo tiempo de residencia, ya que al agua subterránea no se le puede aplicar fácilmente procesos artificiales dedepuración como los que se pueden aplicar a los depósitos superficiales, por su difícil acceso. En caso de zonas locales de contaminación se pueden realizarremediación de acuíferos mediante la técnica de bombeo y tratamiento, que consiste en extraer agua del acuífero, tratarla químicamente, e inyectarla de vuelta al acuífero.

Entre las causas antropogénicas (originadas por los seres humanos), debidas a la contaminación están la infiltración de nitratos y otros abonos químicos muy solublesusados en la agricultura. Estos suelen ser una causa grave de contaminación de los suministros en llanuras de elevada productividad agrícola y densa población. Otras fuentes de contaminantes son las descargas de fábricas, los productos agrícolas y los químicos utilizados por las personas en sus hogares y patios. Los contaminantes también pueden provenir de tanques de almacenamiento de agua, pozos sépticos, lugares con desperdicios peligrosos y vertederos. Actualmente, los contaminantes del agua subterránea que más preocupan (?) son los compuestos orgánicos industriales, como disolventes, pesticidas, pinturas, barnices, o los combustibles como la gasolina.

En cuanto a los abonos químicos minerales, los nitratos son los que generan mayor preocupación. Estos se originan de diferentes fuentes: la aplicación de fertilizantes, los pozos sépticos que no están funcionando bien, las lagunas de retención de desperdicios sólidos no impermeabilizadas por debajo y la infiltración de aguas residuales o tratadas. El envenenamiento con nitrato es peligroso en los niños. En altos niveles pueden limitar la capacidad de la sangre para transportar oxígeno, causando asfixia en bebés. En el tubo digestivo el nitrato se reduce produciendo nitritos, que son cancerígenos.

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El agua subterránea en áreas costeras puede contaminarse por intrusiones deagua de mar (Intrusión salina) cuando la tasa de extracción es muy alta. Esto provoca que el agua del mar penetre en los acuíferos de agua dulce. Este problema puede ser tratado con cambios en la ubicación de los pozos o excavando otros que mantengan el agua salada lejos del acuífero de agua dulce. En todo caso, mientras la extracción supere a la recarga por agua dulce, la contaminación con agua salada sigue siendo una posibilidad.

Un ejemplo de la contaminación de aguas subterráneas, es el que se presenta en el bajo valle del Ganges. Allí se da un caso grave de contaminación por arsénico que está causando la intoxicación crónica a decenas de millones de personas, irremediable hasta ahora. La causa de esta contaminación, es la combinación de un factor antropogénico, la contaminación orgánica ligada a la intensificación del regadío y de un factor natural. Una cepa bacteriana del suelo libera el arsénico que antes permanecía retenido en la roca debido a las nuevas condiciones.

Las zonas de recarga de acuíferos son particularmente delicadas desde el punto de vista de la contaminación hídrica, ya que las sustancias contaminantes una vez que entran en los acuíferos permanecen allí durante períodos muy largos. Particularmente algunas actividades humanas llevan implícitos determinados peligros de contaminación. La tabla siguiente menciona algunas actividades peligrosas desarrolladas en zonas de recarga.

Fuente de contaminación

Tipo de contaminante3

Actividad agrícola Nitratos; amoniaco; pesticidas; microorganismos fecales

Saneamiento in situ

Nitratos; microorganismos fecales; trazas dehidrocarburos sintéticos

Gasolineras y Talleres

Benceno; otros hidrocarburos aromáticos; fenoles;

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automotrices algunos hidrocarburos halogenados

Depósito final de residuos sólidos

Amonio; salinidad; algunos hidrocarburos halogenados;metales pesados

Industrias metalúrgicas

Tricloroetileno; tetracloroetileno; otros hidrocarburos halogenados; metales pesados; fenoles; cianuro

Talleres de pintura y esmaltes

Alcalobencenos; tetracloroetileno; otros hidrocarburos halogenados; metales; algunos hidrocarburos aromáticos

Industria maderera

Pentaclorofenol; algunos hidrocarburos aromáticos

Tintorerías Tricloroetileno; tetracloroetileno

Manufactura depesticidas

algunos hidrocarburos halogenados; fenoles; arsénico; metales pesados

Depósito final de lodos residuales domésticos

Nitratos; plomo; cinc; varios hidrocarburos halogenados

CurtiembresCromo; salinidad; algunos hidrocarburos halogenados;fenoles;

Explotación y extracción depetróleo/gas

Salinidad (cloruro de sodio); hidrocarburos aromáticos

Minas de carbón y de metales

Acidez; diversos metales pesados; hierro; sulfatos

Fauna[editar]

La fauna de las aguas subterráneas, o stygofauna, se compone fundamentalmente de crustáceos como por ejemplo el Niphargus, aunque también se compone de gusanos, insectos y otros grupos de invertebrados. Aunque no es usual, la fauna de las aguas subterráneas comprende también animales vertebrados, en Australia se han encontrado dos especies de peces ciegos. La mayoría de estas especies pasan toda su vida en aguas subterráneas, no encontrándose en ningún otro sitio.

Véase también[editar]

Acuífero costero

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Acuífero Guaraní

Acuífero Puelche

Agua

Anexo:Recarga de aguas subterráneas (bibliografía)

Contaminación hídrica

Fundación Centro Internacional de Hidrología Subterránea

Gran Cuenca Artesiana

Hidrogeología

Hidrología agrícola

Intrusión salina

Modelaje de acuíferos

Modelo de agua subterránea

Nivel freático

Prueba de bombeo

Radiestesia

Recarga artificial de acuíferos

Sumidero

Zona de recarga

http://water.usgs.gov/gotita/earthgw.html

Referencias[editar]

1. Volver arriba↑ PNUMA, Ngoc Thai Dang, Viet Nam, Still Pictures. «Agua dulce».

2. Volver arriba↑ «Acuitardo». Aquaclub.

3. ↑ Saltar a: a b Bedoya Soto, J.M. Propuesta Metodológica para el Manejo de Acuíferos Costeros: El Problema de la Intrusión Salina. Medellín, Colombia. 2009.

Bibliografía[editar]

ATSDR en español - El agua subterránea. Departamento de Salud y Servicios Humanos de Estados Unidos (dominio público).

Page 13: Agua Subterránea 2

Enlaces externos[editar]

Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Modelos de acuíferos.

Estudio acerca de los recursos hídricos del altiplano chileno.

Página interactiva sobre las aguas subterráneas y su importancia.

Proyecto panGEA - Universidad Nacional de San Luis.

Fundación Española del Agua Sub

Los tipos de pozos para extraer agua subterránea en forma artificial se clasifican de una manera simple en verticales y horizontales:

POZOS VERTICALES:

Pozos Perforados

Pozos Excavados

Pozos Hincados

Pozos Taladros

Pozos Perforados:

Son aquellos en los cuales se utiliza maquinaria con diferentes tipos de rocas para diferentes tipos de materiales identificados en la fase de investigación, utilizando para ello también diferentes metodologías para su perforación:

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Brocas de Tungsteno con diamante (para Rx muy duras).

Brocas de Tungsteno con carburo (para Rx medias a duras).

Metodología para la extracción de los sedimentos triturados:

Siendo esta una de las actividades más importantes de la perforación ya que es la forma de poder extraer todo el material de corte dentro del pozo aprovechando simultáneamente la recuperación de estas muestras cada 5m o cada metro, dependiendo del interés del geólogo para elaborar el perfil litológico del pozo que nos da finalmente la secuencia estratigráfica de los diferentes tipos de Rx.

Esta metodología también depende del tipo de material de la Rx que se está cortando:

1. Rocas Duras, que presentan paredes estables del pozo se pueden usar las siguientes metodologías:

Perforación con aire comprimido que va a sopletiar todo el material desde el fondo siempre ligado a un ciclo de agua a presión.

Con espumas o tipos de detergentes.

1. Arenas/Arcillas,

Lodos bentoníticos, los cuales van a servir por su propiedad de cohesión a extraer los sedimentos en suspensión y al mismo tiempo de acuerdo a la viscosidad del lodo se adhieren a las paredes del pozo para protegerlas contra el colapso.

Pozos Hincados:

Consiste en la colocación de tuberías generalmente galvanizados y de alta resistencia con una punta en su extremo interior o una punta en sistema de rejilla, las cuales se van hincando a golpes generalmente en estratos arenosos en los cuales cualquier otra perforación no soporta mantener sus paredes estables, por lo tanto la tubería va quedando inmediatamente instalada; con la única desventaja de que son tuberías de diámetros 2″ a 3″ y para profundidades muy someras máx. 10-15m que restringe el caudal a explotar por el tamaño de la bomba a instalar.

Pozos Excavados:

Son pozos artesanales conocidos también como pozo malacate ya que son operados manualmente mediante bombas de mano o bien simplemente la extracción de agua con un

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recipiente amarrado de un lazo o mecate. Generalmente son pozos de diámetros mayores de 1m y a profundidades poco profundas.

Pozos Taladros:

Es una metodología de perforación utilizada generalmente en suelos blandos limos o también en suelos granulares mediante un sistema helicoidal similar a un tornillo llamado Auger en el cual va sacando el material enrollado en el tornillo previa instalación de una tubería de ademe. También esta es una perforación poco profundad.

POZOS HORIZONTALES:

Existen diferentes estructuras de la roca:

Una primaria.

Y otra secundaria.

Las primariasse forman directamente al mismo tiempo que se origina la roca, y estará relacionado siempre al sistema poroso o de vacíos, y las estructuras secundarias estarán relacionadas a las fracturas de las rocas que se forman posterior al origen de las rocas.

Ambos sistemas de estructuras dan como resultado un porcentaje de porosidad o vacíos que al estar comunicados entre sí nos forman una permeabilidad primaria (para las estructuras porosas y una permeabilidad secundaria para las:

Fracturas,

Fallas,

Karst (Discontinuidad de la estructura secundaria)

Existen casos en los cuales es necesario realizar perforaciones horizontales o sub-horizontales. Los cuales son utilizadas principalmente para extraer agua del sistema de fracturas de las rocas actuando como drenaje, cuyas funciones realizan principalmente el de sacar las aguas internas en las rocas para rebajar o reducir el nivel freático de tal manera que la carga hidrostática subterránea no cause presión y empuje sobre los bloques de las rocas y al mismo tiempo reduzca el efecto de lubricación dentro de los planos de las fracturas de las rocas que en ambos casos serán motivo y elementos importantes de estabilización que puedan provocar potenciales de aludes o deslizamientos.

GALERÍAS DE INFILTRACIÓNSon estructuras subterráneas que sirven para la captación de aguas subterráneas a profundidades someras de 3-5m, siempre y cuando sea viable o factible constructivamente; se construye en las zonas de depósitos aluviales en las cuales estén conectados con una fuente de recarga permanente principalmente los ríos, por lo tanto son estructuras filtrantes adyacentes a los ríos.

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La galería de infiltración consiste en la instalación de tuberías perforadas empacadas alrededor de ellas con material de arenas y gravas de acuerdo a una granulometría previamente graduada para calcular así la velocidad de infiltración del agua hacia las tuberías, calcular el área de entrada y así calcular el caudal de salida de acuerdo a la Ley de Darcy.

LEY DE DARCYEstablece que el caudal Q que es capaz de atravesar un medio permeable es proporcional al área del paso del medio permeable (A) el cual es normal al flujo y también al gradiente de niveles piezómetros entre la entrada y la salida del flujo del medio permeable.

La ley de Darcy es aplicable a todos aquellos acuíferos de permeabilidad primaria, medios porosos granulares que van a presentar normalmente el equivalente a un flujo laminar, por lo tanto van a estar muy relacionados al movimiento de aguas subterráneas de los acuíferos libres que generalmente están conformados por arenas o sedimentos que están conectados directamente a la presión atmosférica; en algunos casos, cuando los acuíferos presentan una permeabilidad secundaria generada por estructuras de fracturas muy abiertas, fallas o cavernas de karst van a presentar altas permeabilidades pero su flujo puede convertirse de laminar a turbulento.

NÚMERO DE REYNOLDSRelación del régimen laminar con la velocidad del flujo y se define como una constante y es adimensional

El cálculo del número de Reynolds:

R=vdρ/μv= velocidad [m/día] del caudal Qµ= viscosidad del aguaρ= densidad del flujod=masa especifica definida por el tamaño representativo del grano del medio poroso (arenas-gravas)

Los valores de R cuando sean mayores de 10 estamos en presencia de un flujo turbulento, por lo tanto ya no es aplicable la Ley de Darcy y se utiliza la ecuación de continuidad, la cual está basada en la igualdad de un flujo estacionario donde el caudal de entrada es igual al caudal de salida

Tipos de régimen de flujo de las aguas subterráneas:

Régimen Permanente

Relacionado a un flujo laminar, e igualmente está relacionado a un medio en el cual alcanzará un punto de equilibrio producto de un sistema de recarga directa ya sea por conexión directa a un río o a cualquier fuente de agua superficial.

Generalmente este tipo de condiciones estarán relacionados a los acuíferos libres y acuíferos semiconfinados cuyos valores delNúmero de Reynolds también sean valores intermedios entre 10-60 considerando que los mayores de 60 son estrictamente flujos turbulentos.

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Régimen No Permanente

Movimientos de aguas subterráneas artificiales generadas por el bombeo, y que nunca van a presentar una condición de equilibrio debido a una recarga directa, por lo tanto su caudal de bombeo deberá limitarse al caudal de recarga calculado según el balance hídrico y lo disponible como coeficiente de almacenamiento.

Lo anterior significa que en un régimen no permanente, se tiene que utilizar la zona de almacenamiento de acuerdo al Hidrograma unitario para alcanzar la recarga del pozo y lograr una “cuasi estabilización”

CURVA DE ABATIMIENTO VRS TIEMPO

Esta curva es obtenida de una prueba de bombeo, donde se muestra la ‘Zona De No Equilibrio’ equivalente al régimen no permanente y que está representado por el continuo descenso a lo largo de un tiempo de bombeo hasta alcanzar su ‘Zona De Equilibrio y Estabilización’ pasando a un movimiento de régimen permanente (es cuando se estabiliza el pozo).

Existen diferentes condiciones del movimiento de aguas subterráneas las cuales se identifican para el cálculo final de los parámetros hidrogeológicos requeridos:

Caudal máximo de explotación (Q máx.)

Transmisividad del flujo subterráneo (T)

Coeficiente de almacenamiento (S)

Condición de cálculo:

Para acuíferos libres.

Para acuífero confinado.

Para acuífero semiconfinado.

Para acuífero con recargas verticales (infiltración directa de la precipitación).

Para acuífero con recarga directa de ríos, lagunas, lagos, embalses.

Para acuíferos con bordes / fronteras (fallas).

Para acuíferos en islas.

CONDICIONES DE BORDE

En el cálculo hidráulico de las aguas subterráneas se presentan una serie de condiciones isotrópicas y homogéneas, y anisotrópicas y limitadas.

Para cada uno de los diferentes acuíferos identificados, se presentan una serie de condiciones de borde que nos indica y definen el tipo de fórmulas a utilizar conociendo sus límites, bordes o fronteras, los cuales pueden ser:

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Límites de borde:

Recarga directa de un río

Presencia de fallas

Radio de influencia de otros pozos

El mar

Condiciones petrológicas

Extensión infinita

Recarga directa de un río

En este caso se manifiesta que durante el bombeo se produce una serie de descensos o abatimientos dentro del pozo, estando dentro de un régimen no permanente y de no equilibrio, hasta que su cono de abatimiento alcanza la recarga directa del nivel el río invirtiendo por lo tanto, el flujo del nivel freático, alcanzando de esta manera un estado de equilibrio o de estabilización del nivel de bombeo o del abatimiento dentro del pozo, en el cual el caudal de bombeo está equilibrado con el caudal de recarga por la conexión directa del río.

En este momento la estabilización se convierte en un régimen permanente en el cual se obtiene una sostenibilidad del acuífero con un abatimiento estable en un tiempo definido.

Presencia de fallasLas fallas pueden ser:

abiertas y permeables,

abiertas y rellenas de materiales impermeables,

cerradas con baja permeabilidad

cerradas e impermeables

Por lo tanto, las fallas pueden tener diferentes influencias o condiciones de borde:

si son abiertas y permeables, se pueden convertir en tomas de recargas hacia el acuífero, convirtiéndose el movimiento del agua subterránea en un régimen permanente y de equilibrio, si la falla es impermeable o casi impermeable, la zona de falla será una barrera que interrumpe el avance del cono de influencia, el cual va a evitar una estabilización directa del abatimiento dentro del pozo, manteniéndose en este caso, un régimen no permanente y por lo tanto de no equilibrio, lo cual se observa e identifica con el análisis de una prueba de bombeo, en el cual se observa incidencia si es recarga o si es una barrera.

Una prueba de bombeo se realiza bajo las variables de abatimiento contra tiempo, donde la mayoría de los métodos se utiliza papel similogarítmico, en la cual a la variable del tiempo, tendremos los ciclos logarítmicos, y la variable de abatimiento, una ordenada aritmética.

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La curva de estabilización por recarga del río será una curva asintótica con una pendiente horizontal.

Radio de influencia de otros pozos

En un campo de pozos donde puede existir por requerimientos de demanda cierta cantidad de pozos cuyo radio de influencia durante el bombeo puede interponerse entre sí, realizando así, ciertos efectos en los abatimiento de cada pozo, razón por la cual es muy importante calcular inicialmente el radio del cono de abatimiento de cada pozo, lo que significa la ejecución de una prueba de bombeo en forma individual de cada pozo, inclusive tomando mediciones de cualquier posible descenso o abatimiento en los pazos adyacentes, sirviendo mucho en estas casos, los sondeos geotécnicos, que han sido utilizados posteriormente como pozos de observación, pero en las lecturas piezométricas de los niveles del agua dentro del pozo de observación, antes, durante y después de la prueba de bombeo; finalmente deberán ejecutarse pruebas de bombeo simultaneas en cada pozo para verificar así la red influencia de afectación de sus conos de abatimiento y principalmente su nivel dinámico de bombeo máximo adentro del pozo hasta alcanzar su estabilización

Conexión con el mar

En los pozos, generalmente en las zonas costeras donde tendremos acuíferos libres, se deberá tener cuidado en la ampliación del cono de influencia para evitar el contacto con la intrusión salina que puede producirse por un bombeo extra que invierta el cono de abatimiento para introducirse agua salada.

Condiciones petrológicas

Pueden existir condiciones petrológicas que consisten en la variación lateral de diferentes tipos de rocas, sus condiciones geotécnicas de dureza, porosidad o permeabilidad y su composición litológica con respecto a la composición del acuífero en cuyos casos la roca impermeable lateralmente afecta, produciéndose un efecto barrera troncando la ampliación del cono de abatimiento, cariando así su régimen de movimiento de aguas subterráneas dentro de un sistema no permanente

Extensión infinitaEsta será una condición homogénea e isotrópica aplicada especialmente para un régimen permanente, de equilibrio de flujo laminar y relacionado principalmente con los acuíferos libres o a la tabla de agua.

La condición de los límites utilizados en los modelos matemáticos de los análisis de las pruebas de bombeo para este tipo de acuíferos con una extensión horizontal infinita por lo tanto sus límites serán de cero a infinito.

Conclusiones de las condiciones de borde

De inicio, un acuífero se considera homogéneo e isotrópico (iguales condiciones en el entorno principalmente de tipo físicas e isotrópicas debido a igualdades en su condición geológica) por lo tanto esta condición nos exige un acuífero homogéneo e isotrópico de extensiones infinitas

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Se pueden presentar diferentes condiciones de bordes, limites, fronteras o barreras que pueden ser permeables o impermeables.

Las condiciones de borde pueden ser recargas directas de quebradas, ríos, lagos, lagunas o embalses. En las cuales tendremos un abastecimiento subterráneo que nos definirá un régimen de flujo permanente

Las condiciones de borde o de frontera podrán ser petrológicas. Debido a las condiciones de discontinuidades geológicas, ya sea por cambios de tipos de rocas, por la presencia de fracturas abiertas o cerradas o la presencia de fallas también cerradas, abiertas o rellenas de sedimentos litificados que presentan una condición impermeable. Sin embargo, cuando es abierta podrá tener una condición de alta permeabilidad, condiciones que modifican los regímenes de flujos subterráneos manifestando generalmente en estos casos, caudales de flujos no permanentes.

Considerando las diversas condiciones geológicas que se presentan en los acuíferos presentando diferentes situaciones del movimiento hidráulico subterráneo y partiendo de la base de un acuífero homogéneo, isotrópico y de extensión infinita, por lo tanto el análisis hidráulico de todo este movimiento de las aguas subterráneas es tratado de diferentes puntos de vista de acuerdo a sus limitaciones o condiciones de bordes fronteras o barreras respectivas, seguidamente presentamos las diferentes condiciones:

Condiciones de análisis para cada uno de los regímenes de cada acuífero:

Flujo No Permanente hacia un pozo que penetra completamente un acuífero confinado

Flujo Permanente hacia un pozo que penetra completamente un acuífero artesiano

Flujo No Permanente hacia un pozo construido en un acuífero a tabla de agua (acuíferos libres)

Flujo Permanente hacia un pozo construido en un acuífero libre

Flujo No Permanente hacia un pozo que penetra completamente un acuífero semi-confinado

Flujo Permanente hacia un pozo que penetra completamente un acuífero semi-confinado

Para cada uno de estas diferentes condiciones de diferentes regímenes de flujo se han identificado diferentes fórmulas que han variado algunos parámetros para considerar cada una de las condiciones de borde desde un acuífero con extensión infinita hasta acuíferos o recargas directas por ríos, lagos, lagunas o embalses, por recargas verticales debido a la infiltración directa de la lluvia y también debido a las barreras que se puedan presentar por las discontinuidades geológicas (fracturas o fallas) ya sean estas permeables o impermeables.

Nombres de las ecuaciones de diferentes métodos aplicados a cada una de estas condiciones:

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THEIS

JACOB

THIEM

CHEN

PAPADOPULUS & COOPER

GLEE – JACOB

DUPUIT FOR CHHEMER

Flujo No Permanente hacia un pozo que penetra completamente un acuífero confinado. De inicio hay que considerar que la perforación de un pozo debe penetrar completamente el espesor de un acuífero una vez que haya sido determinado el tipo de acuífero.

Considerando un acuífero confinado homogéneo isotrópico y de extensión infinita el cual no está en contacto con ninguna zona de recarga.

THEIS

Está basada en un modelo matemático para acuíferos homogéneos e isotrópicos bajo las siguientes condiciones:Se considera un acuífero horizontal y de espesor constante (de extensión infinita).

Caudal de bombeo debe ser constante.

No hay goteo (debido a que no hay una recarga directa ni lateral ni vertical producto de la infiltración debido a la precipitación se considera que no habrá goteo vertical).

Se considera el análisis para un diámetro de un pozo pequeño considerando así que no habrá almacenamiento en el pozo, esto significa que si existe influencia en el diámetro del pozo en los cuales se tienen caudales bajas para diámetro pequeños variando en un diámetro de 6” a 8” en la tubería, para caudales desde 20-150 gpm, para 6” y hasta 300 gpm de 8”; considerándose los diámetro mayores 10”, 12” y 14” de diámetro de tubería para caudales altos de explotación.

El pozo debe penetrar todo el acuífero.

Antes del bombeo la carga piezométrica en el acuífero es la misma en cualquier punto del acuífero al considerarlo un acuífero horizontal.

El almacenamiento en el acuífero es proporcional a la carga hidráulica.

Flujo Permanente hacia un pozo que penetra completamente un acuífero artesiano.

Flujo No Permanente hacia un pozo construido en un acuífero a tabla de agua (acuíferos libres).

Flujo Permanente hacia un pozo construido en un acuífero libre.

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Flujo No Permanente hacia un pozo que penetra completamente un acuífero semi-confinado.

Flujo Permanente hacia un pozo que penetra completamente un acuífero semi-confinado.

Maestro de Obra>Boletín Construyendo>Edición 23>Capacitándonos: Recomendaciones para el Encofrado de una Losa Aligerada

BOLETÍN CONSTRUYENDODICIEMBRE 2013

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CAPACITANDONOS Y Aprendiendo más de la chamba

RECOMENDACIONES PARA EL ENCOFRADO DE UNA LOSA ALIGERADA Ing. Ricardo Medina Cruz Ingeniero Civil / U.N. Federico Villarreal

En el Boletín No. 21 tratamos el tema de losas aligeradas. Ahora completaremos la información con recomendaciones adicionales que debes tener en cuenta al construir.

En primer lugar, debemos recordar algunos puntos importantes:

Los ladrillos para techo generalmente, miden 30 cm de ancho por 30 cm de largo con diferentes alturas, cuyo uso dependen de la longitud libre de los techos, que puede ser 12 cm, 15 cm o 20 cm.

La altura de los ladrillos debe ser 5 cm menos que el espesor del techo indicado en los planos.

Se debe utilizar losas aligeradas de 20 cm de espesor y ladrillos de 15 cm para techar ambientes hasta de 4,5 m de largo (Figura 1).

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El techo aligerado está constituido por viguetas, losa y ladrillos huecos. (Para mayor información ver Figura 2 del artículo “Refuerzo de losas”, del Boletín Nº21).

Las viguetas deben seguir la misma dirección de la medida más corta del espacio a techar.

Una vez terminado el vaciado, cada metro cuadrado de techo (con un espesor de 20 cm) pesa aproximadamente 300 kg, lo que indica aproximadamente el peso que tendrá todo tu encofrado mientras esté soportando el peso del techo.

Respeta estrictamente lo indicado en los planos estructurales (losa aligerada).

RECOMENDACIONES

Para el encofrado Los encofrados de las losas aligeradas están constituidos por: tablones, soleras, pies derechos y frisos (Figura 2).

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El encofrado debe estar soportado por pies derechos y para armarlo, es necesario contar con soleras corridas cuya sección mínima debe ser de 2" x 4".

El extremo inferior de los pies derechos no debe apoyarse sobre ladrillos pandereta ni cualquier otro material débil, porque pueden fallar por el peso que soportan. Su sección mínima será de 2" x 3" y su separación máxima de 90 cm. (Figura 2).

Nunca apoyes los pies derechos sobre suelos sin compactar.

Los pies derechos deben estar en posición vertical (no inclinados) para que puedan funcionar correctamente en el apuntalamiento del techo.

Luego de asegurar todo lo antes mencionado, se procederá a colocar los tablones sobre las soleras (en sentido contrario a estas). Estos tablones servirán para apoyar los ladrillos y para ser fondo de encofrado de las viguetas.

Los tablones deben estar espaciados 40 cm entre sus ejes. La sección mínima debe ser 1 ½" x 8".

Para delimitar el vaciado del techo, debes colocar frisos en los bordes de la losa con una altura igual a su espesor.

La madera que vas a usar debe estar bien limpia e impregnada con un producto desmoldante (petróleo por ejemplo).

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Al terminar el encofrado verifica que esté perfectamente horizontal, porque si no lo está, luego tendrás que corregir por un lado con el tarrajeo del cielo raso y por el otro, con el contrapiso del nivel superior, lo que ocasionará gastos innecesarios.

Las piezas defectuosas del encofrado deben reemplazarse oportunamente (Figura 3 y 4).

Para la Colocación de los Ladrillos de Techo

Cuando coloques los ladrillos de techo, alinéalos uno detrás de otro, sin que queden espacios vacíos entre ellos, así evitarás que se filtre el concreto durante el vaciado.

Verifica que los ladrillos no estén rajados.

Para evitar que los ladrillos absorban el agua del concreto, mójalos una hora antes del vaciado.

Coloca tablas sobre los ladrillos de la losa para hacer una ruta de tránsito durante el vaciado del concreto.

Colocación del Fierro en Viguetas y Losa

El fierro de viguetas se coloca entre las filas de los ladrillos de techo y se engancha en el fierro de las vigas de confinamiento que van sobre los muros de ladrillo (Figura 5).

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Debes colocar el fierro inferior de las viguetas sobre dados de concreto de 2 cm de espesor a fin de darle el necesario recubrimiento (Figuras 1 y 5).

El fierro inferior y superior de las viguetas debe colocarse en el centro de las mismas. Antes de colocar el concreto, verifica la posición de las varillas de refuerzo (Figura 6).

El fierro de temperatura se coloca sobre los ladrillos, atravesando las viguetas y apoyados sobre dados de concreto de 2 cm de espesor cada 25 cm (Figuras 1 y 7). Es mejor usar los corrugados 4.7 mm o 6 mm de Aceros Arequipa.

Para instalaciones Sanitarias y Eléctricas

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Es importante que tomes precauciones, especialmente con las tuberías de desagüe, para evitar que atraviesen las viguetas y corten su continuidad y resistencia.

Es recomendable convertir las áreas de losa aligerada en losa maciza cuando hay concentración de tuberías de desagüe. Para ello se retiran los ladrillos y se vacia concreto en toda el área con su respectivo refuerzo de fierro (Figura 8).

En el caso de las tuberías de luz, las cajas octogonales no deben colocarse en las viguetas sino en los ladrillos (Figura 6).

Antes de colocar el concreto, verifica la posición de las tuberías.