AGUAS SUBTERRANEASLas aguas subterrneas son parte del ciclo hidrolgico que comprende el movimiento continuo de agua entre la tierra y la atmsfera por medio de la evaporacin y la precipitacin. Parte del agua que cae por la precipitacin de lluvia y nieve se incorpora a lagos, ros, arroyos y ocanos. Otra parte es absorbida por la vegetacin, la cual transpira el agua de nuevo hacia la atmsfera. El agua que no se evapora directamente de los lagos y ros o es transpirada por las plantas, se filtra a travs del subsuelo y pasa a formar los acuferos subterrneos.

El estudio del agua subterrnea es importante para la realizacin de obras de ingeniera, para la ejecucin de investigaciones geolgicas y muy especialmente para el desarrollo de obras de captacin de dicha agua con fines de abastecimiento para satisfacer las necesidades del hombre.Las formaciones geolgicas en que se acumula el agua subterrnea y que son capaces de cederla reciben el nombre de acuferos. Los acuferos sirven como conductos de transmisin y como depsitos de almacenamiento. Como conductos de transmisin transportan el agua subterrnea de las reas de recarga, hacia lagos, pantanos, manantiales, pozos y otras estructuras de captacin. Como depsitos de almacenamiento, los acuferos actan suministrando agua de sus reservas para ser utilizada cuando la extraccin exceda a la recarga y, a la vez, almacenando agua durante los perodos en que la recarga resulta mayor que la extraccin.

Se distinguen los siguientes tipos de aguas subterrneas:

Aguas de infiltracin: Son aquellos originadas por la penetracin a profundidad de las aguas metericas. Por su volumen es la fuente ms importante de agua subterrnea.Aguas fsiles: Conocidas tambin como aguas congnitas; son las aguas dulces o saladas aprisionadas en los sedimentos durante el depsito de los mismos. A medida que van siendo enterrados y se hacen compactos los sedimentos, se expele gran parte de esta agua fsil, y durante el metamorfismo la mayora de ella es expulsada arrastrando consigo materiales disueltos.Agua juveniles: Es el vapor de agua y el agua caliente cargada de materias minerales liberado durante la actividad gnea y que se supone llega por primera vez a la superficie. Se presentan en zonas de volcanismo activo y en reas de montaas jvenes.

ACUIFEROCapa permeable de roca capaz de almacenar, filtrar y liberar agua. La capa de roca (o estrato) contiene muchos poros que, cuando se conectan, forman una red que permite el movimiento del agua a travs de la roca. Si el acufero se dispone sobre un nivel de roca impermeable, el agua no pasar a niveles inferiores desplazndose lateralmente.De acuerdo con el grado de confinamiento de las aguas que contienen, los acuferos pueden clasificarse en cuatro tipos: a) Acuferos libres, freticos o no confinados. b) Acuferos confinados o artesianos c) Acuferos semiconfinados (leaky aquifers) d) Acuferos semilibres.

ACUIFEROS LIBRESSon aquellos en que el agua subterrnea presenta una superficie libre, sujeta a la presin atmosfrica, como lmite superior de la zona de saturacin. Esta superficie libre se conoce como superficie fretica y el nivel a que ella se eleva, respecto a otro de referencia, nivel fretico. Est formado en general por un estrato permeable parcialmente saturado de agua que yace sobre otro estrato impermeable o relativamente impermeable. En la mayora de los casos existe solamente un nivel fretico, pero en algunos casos, a causa de la presencia de acuicierres o acuitardos de pequeas dimensiones relativas, pueden existir acuferos que se denominan acuferos colgados con niveles freticos adicionales

ACUIFEROS CONFINADOSSon formaciones geolgicas permeables, completamente saturadas de agua, confinadas entre dos capas o estratos impermeables o prcticamente impermeables (una inferior y otra superior). En estos acuferos, el agua est sometida, en general, a una presin mayor que la atmosfrica y al perforar un pozo en ellos, el agua se eleva por encima de la parte superior (techo) del acufero hasta un nivel que se denomina nivel piezomtrico. La superficie imaginaria que representa la carga piezomtrica en los distintos puntos del acufero se conoce como superficie piezomtrica. En algunos casos, la superficie piezomtrica puede estar por encima del nivel del terreno natural, por lo que un pozo perforado en el lugar fluir solo, como si fuera un manantial.

Acufero libre y acufero confinado

ACUIFERO SEMICONFINADOSSon acuferos completamente saturados sometidos a presin que estn limitados en su parte superior por una capa semipermeable (acuitardo) y en su parte inferior por una capa impermeable (acuicierre o acufugo) o tambin por otro acuitardo. En este tipo de acufero, la disminucin de la carga piezomtrica originada por el bombeo, por ejemplo, inducir un flujo vertical del agua contenida en el acuitardo, que actuar como recarga del acufero. Las caractersticas del acuitardo confinante en un acufero semiconfinado son tales que puede ignorarse la componente horizontal del flujo en el acuitardo.

ACUIFEROS SEMILIBRES

Representan una situacin intermedia entre un acufero libre y uno semiconfinado. En este caso, la capa confinante superior es un estrato semipermeable o acuitardo, de caractersticas tales que la componente horizontal del flujo no puede ignorarse.

CARACTERISTICAS GEOLOGICAS GENERALES DE LOS ACUIFEROS

Como es evidente, no todas las formaciones geolgicas poseen las propiedades que caracterizan a un acufero, es decir, que sus intersticios o espacios huecos, sean capaces de almacenar el agua y de servirle de conductos a la vez para transmitirla, permitiendo su aprovechamiento para satisfacer las necesidades del hombre. Las formaciones geolgicas que constituyen acuferos pueden inclurse en uno de estos dos grupos:I. Acuferos formados por depsitos no consolidados. II. Acuferos formados por rocas consolidadas.

DISTRIBUCION VERTICAL DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS ZONA DE AERACION: Conocida tambin como zona vadosa, es aquella en la cual se verifica la infiltracin de las precipitaciones atmosfricas. Los suelos y rocas de esta zona nunca se saturan completamente.ZONA DE SATURACION: Es aquella en la que todos los poros y fracturas disponibles en los sedimentos y las rocas se encuentran llenos de agua. A su vez, podemos subdividir la zona de saturacin en:Zona de saturacin intermitente: comprende desde el nivel ms alto que alcanzarn las aguas subterrneas en poca de lluvias, hasta el nivel ms bajo en poca de sequa.Zona de saturacin permanente: Situada entre el ms bajo nivel-fretico y el lecho impermeable.

La superficie superior de la zona de saturacin es el nivel fretico tambin llamado nivel piezomtrico. La profundidad bajo la superficie la cual se encuentra, vara segn la regin estudiada

MOVIMIENTO DE LAS AGUAS SUBTERRANEAS

El movimiento de un lquido puede ser laminar o turbulento. En el escurrimiento laminar, el movimiento del agua es ordenado y uniforme; en el escurrimiento turbulento, tienen lugar remolinos y movimientos irregulares. En el movimiento del agua subterrnea prevalece el escurrimiento laminar, que se verifica a velocidades reducidas. El escurrimiento laminar del agua subterrnea a travs de la roca se llama percolacin.Los factores ms importantes que influyen en el movimiento de las aguas subterrneas son:

POROSIDAD: La cantidad de agua que puede contener una roca depende de la porosidad de la misma, esto es la proporcin de espacios abiertos con respecto al volumen total. La porosidad de los sedimentos depende del tamao y la uniformidad de los granos, la forma de los granos, el empaque de los granos, de la composicin durante y despus de la depositacin.PERMEABILIDAD: Es la capacidad que tiene los sedimentos y las rocas de dejar pasar el agua, dicho de otra manera, es la capacidad de transmisin de los fluidos. Definimos un acufero como un cuerpo de roca o de sedimento permeable a travs del cual se mueve el agua subterrnea.

Los sedimentos y las rocas, de acuerdo a la facilidad con que dejan pasar el agua, se clasifican en:Permeables: arenas, gravas, areniscas y rocas agrietadas.Semi-permeables: como limos arenosos.Impermeables: arcillas, lutitas, granito, etc.LEY DE DARCY: Para el movimiento de agua subterrnea, se puede aplicar la ley de Darcy.V=K*dh/dl o dichos en palabras: la velocidad (V) con la cual el agua fluye a travs de una seccin unitaria es funcin de un factor (K) (que depende de la permeabilidad) y del gradiente hidrulico (pendiente del nivel fretico).

PROPIEDADES DEL AGUA SUBTERRANEA Temperatura: En general la temperatura es muy constante hasta cerca de 100 m de profundidad, estando aproximadamente desde 1 C a 1,5 C por encima de la temperatura media del aire de la localidad. A mayores profundidades el incremento de la temperatura acompaa al gradiente geotrmico.Salinidad: En general las aguas subterrneas con dulces y aptas para el consumo humano. Pero las aguas subterrneas prximas a las costas son literalmente invadidas por aguas saladas que en algunos casos logran contaminarlas, sin embargo, en otros casos logran rechazar y hasta dominar a las aguas saladas invasoras.

MATERIALES DEPOSITADOS POR LA AGUAS SUBTERRANEAS Las aguas subterrneas transportan en disolucin diversas sustancias, las cuales son depositadas bajo determinadas condiciones.Precipitacin de manantiales: El agua de los manantiales al emerger a la superficie, encuentra un medio fsico-qumico diferente, por lo que puede depositar su carga disuelta. Con un aumento de temperatura, la solubilidad del bicarbonato de calcio disminuye, lo que provoca una precipitacin, de la misma manera, una disminucin des solubilidad que hace precipitar el material disuelto. Las algas tambin pueden jugar un papel en este proceso ya que absorben el bixido de carbono del agua. Fuentes termales pueden llevar slice en solucin, la cual puede depositarse similarmente bajo la forma de incrustaciones slices.

Depositacin de cavernas: Existe por lo general, un lento derrame de agua cargada de CaCO3 procedente de innumerables diaclasas y grietas en el techo de las cavernas, Se deposita CaCO3 cuando el agua pierda parte de su bixido de carbono disuelto en el aire de la grieta. De este modo crecen a partir del techo carmbanos colgantes, llamados estalactitas. Otras gotas caen sobre el piso y forman estalagmitas (agujas que se proyectan hacia arriba), con el tiempo, estalactitas y estalagmitas se unen formando columnas o pilares.Cementacin y reemplazamiento: La cementacin de los sedimentos porosos tienen lugar cuando se efecta el depsito entre las partculas de la roca. De esta manera, las arenas sueltas pueden convertirse en areniscas calcreas, silceas o farriginosas, segn la naturaleza del cemento introducido entre los granos

El reeplazamiento de una sustancia por otra se explica bien en algunas partes de la caliza, en las cuales la calcita ha sido sustituida por dolomita o slice. Con frecuencia el cambio se efecta tomo por tomo, de modo que las estructuras originales quedan perfectamente conservadas.

COMPOSICION DE LAS AGUAS SUBTERRANEASEn un agua subterrnea natural, la mayora de las sustancias disueltas se encuentran en estado inico. Unos cuantos de estos iones se encuentran presentes casi siempre y su suma representa casi la totalidad de los iones presentes; estos son los iones fundamentales.Estos iones fundamentales sonAniones CationesCloruro Cl- Sodio Na+Sulfato SO4-- Calcio Ca++Bicarbonato CO3H- Magnesio Mg++Es frecuente que los aniones nitrato (NO3-) y carbonato (CO3--) y el catin potasio (K+) se consideren dentro del grupo de iones fundamentales aun cuando en general su proporcin es pequea. Otras veces se incluye adems el ion ferroso (Fe++).

Entre las sustancias disueltas poco ionizadas o en estado coloidal son importantes los cidos y aniones derivados de la slice (SiO2).El resto de iones y sustancias disueltas se encuentran por lo general en cantidades notablemente ms pequeas que los anteriores y se llaman iones menores a aquellos que se encuentran habitualmente formando menos del 1% del contenido inico total y elementos traza a aquellos que aunque presentes estn por lo general en cantidades difcilmente medibles por medios qumicos usuales.Los iones menores ms importantes son, adems de los ya citados NO3-, CO3--, K+ y Fe++, el NO2-, F-, NH4+ y Sr++. Suelen estar en concentraciones entre 0.01 y 10 ppm. En concentraciones entre 0.0001 y 0.1 ppm, suelen estar los iones menores:aniones: Br-, S--, PO4-3, BO3H2-, NO2-, OH-, I-, etc.Cationes: Fe+++, Mn++, NH4+, H+, Al+++, etc.

Los iones metlicos derivados del As, Sb, Cr, Pb, Cu, Zn, Ba, V, Hg, U, etc., a veces estn en cantidades medibles, pero en general son elementos traza. El resto de posibles iones estn casi siempre en cantidades menores que 0.0001 ppm.Las aguas subterrneas llamadas dulces contienen como mximo 1000 o quiz 2000 ppm de sustancias disueltas; si el contenido es mayor, por ejemplo hasta 5000 ppm se llaman aguas salobres y hasta 40000 aguas saladas. No es raro encontrar aguas que superen los 40000 ppm de sustancias disueltas llegando a veces hasta 300000 ppm. A estas aguas se les llama salmueras y estn asociadas con frecuencia a depsitos salinos, aguas de yacimientos petrolferos o bien aguas muy antiguas situadas a gran profundidad.