geohidrologia y geotermia

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MATREIA: GEOLOGIA DE EXPLOTACION DEL PETROLEO CATEDRATICO: LIC. BIOL. JUAN RICO PEREZ PRESENTA: VELASCO HIGAREDA PEDRO AZAEL 14500983 GEOHIDROLOGIA Y GEOTERMIA

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Page 1: geohidrologia y geotermia

MATREIA:

GEOLOGIA DE EXPLOTACION DEL PETROLEO

CATEDRATICO:

LIC. BIOL. JUAN RICO PEREZ

PRESENTA:

VELASCO HIGAREDA PEDRO AZAEL

14500983

GEOHIDROLOGIA Y GEOTERMIA

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GEOHIDROLOGÍA.

Ciencia que estudia las leyes que rigen la presencia y movimiento de las aguas

subterráneas. Es decir el acuífero, la migración y volúmenes almacenados, así como los

métodos de su explotación y conservación. La geohidrologia subterránea se ocupa de

analizar la ocurrencia y uso del agua subterránea. Básicamente estudia el comportamiento

del agua a través del medio poroso, desde un punto de vista hidrológico a diferencia de la

hidrología que lo hace con mayor atención y énfasis en los aspectos geológicos y físicos.

En este aspecto corresponde el campo de la Geología, pero la Geohidrología también

tiene que ver con las fuerzas que actúan sobre el agua subterránea y provocan su

movimiento. En este aspecto queda dentro del campo de la Mecánica de Fluidos.

Con respecto a la Geohidrología, la porción superficial porosa de la corteza terrestre

puede ser divida en dos zonas: la de saturación y la supra yacente o de aeración.

La zona de saturación es aquella cuya superficie superior está limitada por el nivel de

aguas freáticas o por una formación impermeable. La zona supra yacente o de aeración,

comprende desde el nivel de aguas freáticas hasta la superficie.

El agua que se encuentra en la zona de saturación se llama generalmente agua del

subsuelo; al agua de la zona de aeración se le denomina agua vadosa o queda incluida en

la designación de humedad del subsuelo.

El término agua subterránea incluye tanto el agua vadosa como a la que se encuentra

debajo del nivel freático.

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7.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Porosidad: Se refiere a los espacios abiertos (poros) en los diferentes tipos de rocas.

Permeabilidad: Se refiere a la capacidad de la roca para transmitir agua.

Hidrología cualitativa

En la hidrología cualitativa el énfasis está dado en la descripción de los procesos. Por

ejemplo en la determinación de las formas y causas que provocan la formación de un

banco de arena en un río, estudio asociado al transporte sólido de los cursos de agua; o al

análisis de la ocurrencia de condensaciones en determinados puntos de una carretera,

que afectan la visibilidad y por lo tanto pueden aconsejar a cambiar el trazado de la

misma.

Hidrología hidrométrica

La hidrología hidrométrica, o hidrometría, se centra en la medición de las variables

hidrológicas, se trata básicamente de trabajos de campo, donde el uso adecuado de los

instrumentos de medición, la selección adecuada de los locales en los cuales las medidas

son efectuadas y la correcta interpretación de los resultados es fundamental para la

calidad de la información recabada. Ayudando en su totalidad a poder calcular aspectos

relacionados con cauces y las dependencias hidrológicas.

Hidrología cuantitativa

El énfasis de la hidrología cuantitativa esta en el estudio de la distribución temporal de los

recursos hídricos en una determinada cuenca hidrográfica. Los instrumentos más

utilizados en esta rama de la hidrología son los instrumentos matemáticos, modelos

estadísticos y modelos conceptuales.

Hidrología en tiempo real

Es la rama más nueva de la hidrología, y se populariza a partir de los años 1960 - 70, con el

auge de las redes telemétricas, donde sensores ubicados en varios puntos de una cuenca

transmiten, en tiempo real los datos a una central operativa donde son analizados

inmediatamente para utilizarlos en auxilio de la toma de decisiones de carácter operativo,

como abrir o cerrar compuertas de una determinada obra hidráulica.

Page 4: geohidrologia y geotermia

Hidrología forestal

Es el estudio del ciclo hidrológico, es decir, la circulación del agua entre la Tierra y la

atmósfera en los montes, bosques o demás áreas naturales.

7.2. EL CICLO HIDROLÓGICO

El ciclo hidrológico es el fenómeno de circulación global del agua producido

fundamentalmente por la energía solar, e influenciado por las fuerzas de gravedad y la

rotación de la Tierra.

Así, a partir de la recepción de energía solar que es la fuente de generación exterior se

puede comenzar a describir el ciclo del agua con la generación de vapor de agua hacia la

atmósfera por evaporación del agua líquida desde lagos, ríos, océanos, mares y por

evapotranspiración desde suelos y vegetación. Luego, bajo determinadas condiciones

meteorológicas (presión, temperatura y humedad) este vapor se condensa –esto es

cambiando nuevamente de estado- formando microgotas de agua líquida que se

mantienen suspendidas en el aire debido a la turbulencia natural. El agrupamiento de

estas microgotas da lugar a los aerosoles y sucesivamente a la formación de nubes. Luego,

a través de la dinámica de las masas de aire (circulación atmosférica) se concreta la

principal transferencia de agua atmosférica hacia las masas continentales en forma de

precipitación.

La idea del Ciclo Hidrológico, que hoy nos parece tan intuitiva, durante siglos no fue

comprendida por filósofos y “científicos”, creyendo que el ciclo se realizaba al revés: el

agua penetraba en la corteza desde el fondo de los océanos, se almacenaba en la

profundidad, probablemente en grandes cavernas, y ascendía después por el calor de la

Tierra hasta las partes altas de las montañas, surgiendo en las zonas de nacimiento de los

ríos. No creían posible que el caudal de un gran río fuera producido exclusivamente por las

lluvias y les maravillaba la existencia de manantiales en lugares topográficamente

elevados y con caudales relativamente constantes. Tales, Platón, Aristóteles,... hasta

Kepler (1571-1630) y Descartes (“Principios de la Filosofía”, 1644) no se limitaban con

esbozar la idea del Ciclo al revés, sino que dedicaban largos textos a pormenorizar las

diversas etapas del proceso. Lo más complicado era la pérdida de la sal marina, pero para

ello invocaban procesos similares a la destilación

El agua de la hidrósfera procede de la desgasificación del manto, donde tiene una

presencia significativa, por los procesos del vulcanismo. Una parte del agua puede

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reincorporarse al manto con los sedimentos oceánicos de los que forma parte cuando

éstos acompañan a la litosfera en subducción.

La mayor parte de la masa del agua se encuentra en forma líquida, sobre todo en los

océanos y mares y en menor medida en forma de agua subterránea o de agua superficial

por ejemplo ríos y arroyos.

El segundo compartimento por su importancia es el del agua acumulada como hielo sobre

todo en el casquete glaciar antártico y groenlandés, con una participación pequeña de los

glaciares de montaña, sobre todo de las latitudes altas y medias, y de la banquisa. Por

último, una fracción menor está presente en la atmósfera como vapor o, en estado

gaseoso, como nubes.

Esta fracción atmosférica es sin embargo muy importante para el intercambio entre

compartimentos y para la circulación horizontal del agua, de manera que se asegura un

suministro permanente a las regiones de la superficie continental alejadas de los

depósitos principales.

FASES DEL CICLO HIDROLÓGICO

El ciclo del agua tiene una interacción constante con el ecosistema ya que los seres vivos

dependen de esta para sobrevivir, y a su vez ayudan al funcionamiento del mismo. Por su

parte, el ciclo hidrológico presenta cierta dependencia de una atmósfera poco

Page 6: geohidrologia y geotermia

contaminada y de un grado de pureza del agua para su desarrollo convencional, y de otra

manera el ciclo se entorpecería por el cambio en los tiempos de evaporación y

condensación. Los principales procesos implicados en el ciclo del agua son:

1. Evaporación: El agua se evapora en la superficie oceánica, sobre la superficie

terrestre y también por los organismos, en el fenómeno de la transpiración en

plantas y sudoración en animales. Los seres vivos, especialmente las plantas,

contribuyen con un 10 % al agua que se incorpora a la atmósfera. En el mismo

capítulo podemos situar la sublimación, cuantitativamente muy poco importante,

que ocurre en la superficie helada de los glaciares o la banquisa.

2. Condensación: El agua en forma de vapor sube y se condensa formando las

nubes, constituidas por agua en pequeñas gotas.

3. Precipitación: Se produce cuando las gotas de agua que forman las nubes se

enfrían acelerándose la condensación y uniéndose las gotas de agua para formar

gotas mayores que terminan por precipitarsea la superficie terrestre en razón a su

mayor peso. La precipitación puede ser sólida (nieve o granizo) o líquida (lluvia).

4. Infiltración: Ocurre cuando el agua que alcanza el suelo, penetra a través de sus

poros y pasa a ser subterránea. La proporción de agua que se infiltra y la que

circula en superficie (escorrentía) depende de la permeabilidad del sustrato, de la

pendiente y de la cobertura vegetal. Parte del agua infiltrada vuelve a la atmósfera

por evaporación o, más aún, por la transpiración de las plantas, que la extraen con

raíces más o menos extensas y profundas. Otra parte se incorpora a los acuíferos,

niveles que contienen agua estancada o circulante. Parte del agua subterránea

alcanza la superficie allí donde los acuíferos, por las circunstancias topográficas,

intersecan (es decir, cortan) la superficie del terreno.

5. Escorrentía: Este término se refiere a los diversos medios por los que el agua

líquida se desliza cuesta abajo por la superficie del terreno. En los climas no

excepcionalmente secos, incluidos la mayoría de los llamados desérticos, la

escorrentía es el principal agente geológico de erosión y de transporte de

sedimentos.

6. Circulación subterránea: Se produce a favor de la gravedad, como la

escorrentía superficial, de la que se puede considerar una versión. Se presenta en

dos modalidades: Primero, la que se da en la zona vadosa, especialmente en rocas

certificadas, como son a menudo las calizas, y es una circulación siempre

pendiente abajo. Segundo, la que ocurre en los acuíferos en forma de agua

intersticial que llena los poros de unaroca permeable, de la cual puede incluso

remontar por fenómenos en los que intervienen la presión y la capilaridad.

Page 7: geohidrologia y geotermia

7. Fusión: Este cambio de estado se produce cuando la nieve pasa a estado líquido

al producirse el deshielo.

8. Solidificación: Al disminuir la temperatura en el interior de una nube por debajo

de 0 °C, el vapor de agua o el agua misma se congelan, precipitándose en forma de

nieve o granizo, siendo la principal diferencia entre los dos conceptos que en el

caso de la nieve se trata de una solidificación del agua de la nube que se presenta

por lo general a baja altura. Al irse congelando la humedad y las pequeñas gotas de

agua de la nube, se forman copos de nieve, cristales de hielo polimórficos (es decir,

que adoptan numerosas formas visibles al microscopio), mientras que en el caso

del granizo, es el ascenso rápido de las gotas de agua que forman una nube lo que

da origen a la formación de hielo, el cual va formando el granizo y aumentando de

tamaño con ese ascenso. Y cuando sobre la superficie del mar se produce una

manga de agua (especie de tornado que se produce sobre la superficie del mar

cuando está muy caldeada por el sol) este hielo se origina en el ascenso de agua

por adherencia del vapor y agua al núcleo congelado de las grandes gotas de agua.

El proceso se repite desde el inicio, consecutivamente por lo que nunca se termina,

ni se agota el agua.

7.3. TIPOS Y CLASIFICACIÓN DE ACUÍFEROS.

El agua subterránea representa una fracción importante de la masa de agua presente en

los continentes. Esta 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 km² (como el acuífero 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.

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 dunas e incluso ciertos tipos de arcilla. El

nivel superior del agua subterránea se denomina tabla de agua, y en el caso de un acuífero

libre, corresponde al nivel freático.

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Según su estructura

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).

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

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

fisúrales.

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

Page 9: geohidrologia y geotermia

"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 fisúrales, 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

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) (poe

ejemplo, arenas porosas y calizas fisurales).

Acuitardos

Buenos almacenes pero malos transmisores de agua subterránea (cantidad pero lentos)

(por ejemplo, limos).

Acuícludos

Pueden ser buenos almacenes, pero nulos transmisores (por ejemplo, las arcillas).

Acuífugos

Son nulos tanto como almacenes como transmisores. (por ejemplo, granitos o cuarcitas no

fisuradas). Según su comportamiento hidráulico.

Acuífero subestimado o libre.

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.

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Acuífero cautivo o confinado.

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.

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.

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7.4. ACUÍFEROS EN MATERIALES NO

CONSOLIDADOS.

La mayoría de los materiales no consolidados pertenecieron en su día al grupo de

materiales transportados. Estos dos grupos se distinguen por el predominio de los

procesos sedimentarios, y por lo tanto la ganancia de materiales (transportados, o de los

procesos erosivos, y por lo tanto la perdida de materiales (no consolidados). Si ocurren

ambos procesos, el que sea dominante durante el periodo significativo, determina la

clasificación. La diferencia fundamental consiste en que en el primer caso (ganancia de

materiales), los horizontes superficiales aumentan gradualmente de espesor gracias a los

nuevos aportes, mientras que en el segundo (perdida de materiales), disminuyen por

erosión. En condiciones de erosión gradual, generalmente se consigue una diferenciación

más pronunciada del perfil del suelo y una mayor caracterización de los horizontes B que

en condiciones de sedimentación.

Los materiales no consolidados más importantes son los depósitos glaciares, eólicos

(especialmente loess) y los sedimentos antiguos acumulados por el agua y actualmente

expuestos a la erosión. La naturaleza de estos últimos será considerada en la sección de

depósitos actuales.

En un principio, la mayoría de los depósitos sedimentarios se hallan disgregados y se

incluyen en la categoría de materiales no consolidados, a menos que haya trasformado en

rocas sedimentarias compactas. Como no precisan la desintegración, los estadios iniciales

de la formación del suelo son mucho más rápidos en estos materiales que en los residuos

de rocas duras. En realidad constituyen ya en el horizonte C y una vez gana aflorado a la

superficie, son permeables al aire, al agua y a las raíces. Los procesos de meteorización

química y biológica que convierten estas materias en verdaderos suelo comienzan a

actuar inmediatamente, sin tener que esperar los efectos de la disgregación física.

Page 12: geohidrologia y geotermia

7.5. ACUÍFEROS EN ROCAS ÍGNEAS.

Se trata de materiales cuya permeabilidad primaria es muy reducida. Sin embargo, este

carácter de acuíferos se ve modificado frecuentemente por la presencia de

discontinuidades que aportan a las rocas una permeabilidad secundaria nada

despreciable, y que da lugar a acuíferos heterogéneos, de pequeñas reservas y recursos,

pero que pueden resolver problemas de abastecimiento de pequeños núcleos urbanos.

Finalmente en las rocas ígneas y metamórficas (granitos, dioritas, gabros, pizarras y

esquistos) las únicas posibilidades de dar buenos acuíferos residen en la zona alterada

superficial o en las regiones muy fracturadas por fallas y diaclasas, de todos modos

constituyen los peores acuíferos, en cuanto a rendimiento de caudal.

Los acuíferos pueden clasificarse atendiendo a varias de sus características. Las

clasificaciones principales que pueden establecerse son: atendiendo al estado energético

del agua o por la variación de la calidad de sus aguas.

De los primeros los acuíferos libres no confinados o freáticos son aquellos en los cuales

existe una superficie libre del agua que contienen, que está en contacto con el aire y por

tanto a presión atmosférica.

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7.6. ACUÍFEROS EN ROCAS SEDIMENTARIAS

Según sus propiedades hidrogeológicas, existe una gran variedad de rocas sedimentarias,

y forman los acuíferos más importantes. Pueden presentar varios tipos de intersticios y

poseen un rango muy grande de permeabilidad. La permeabilidad puede ser anisótropa,

de modo que la modelación del flujo subterráneo regional y el movimiento de los

contaminantes y trazadores son muy complicados. Cuando se está evaluando el flujo

subterráneo y el movimiento de los contaminantes y trazadores en dichos medios se debe

considerar la doble porosidad. Ésta implica componentes rápidos y componentes más

lentos.

Las rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias presentan notables diferencias entre unas y otras, al tratarse de

materiales consolidados:

Las sedimentarias detríticas (conglomerados, areniscas), originadas a partir de

la compactación de sedimentos sueltos, pueden o no consituir buenos

acuíferos dependiendo del tamaño de las parículas, su grado de compactación

y cementación, el tipo de cemento, etc.

Entre las sedimentarias de tipo químico, las calizas tienen una enorme importancia como

rocas en cuyo seno se sitúan importantes acuíferos. Formadas casi exclusivamente por

carbonato cálcico, las calizas son rocas insolubles en agua y, en principio, muy poco

permeables. Pero poseen frecuentemente numerosas superficies de discontunuidad en

forma de planos de estratificación, diaclasas, grietas y fisuras, a favor de las cuales las

aguas pueden infiltrarse.

Estos acuíferos cársticos son en parte conocidos y se han popularizado debido a la belleza

de las grutas, ocupadas parcialmente de agua en forma de lagos y tapizadas con depósitos

calcáreos de estalactitas y estalagmitas (Artá y Drach en Mallorca, Gruta de las Maravillas

de Aracena...).

Como su morfología es conocida, mucha gente cree que las aguas en el subsuelo siempre

circulan como lo hacen en estas formaciones, de forma que es muy habitual que se

identifiquen las aguas subterráneas en general, con algunas de las características más

evidentes de la circulación cárstica en particular. Una de las ideas incorrectas más

comunes en el imaginario colectivo acerca de las aguas subterráneas es la de que, en el

interior de la tierra, éstas circulan siempre a través de grandes oquedades que las aguas

Page 14: geohidrologia y geotermia

recorren en forma de ríos, o en las que se remansan originando lagos, y que, en definitiva,

las aguas subterráneas son una réplica de las superficies.

7.7. ACUÍFEROS EN ROCAS METAMÓRFICAS

Se trata de materiales cuya permeabilidad primaria es muy reducida. Sin embargo, este

carácter de acuífugos se ve modificado frecuentemente por la presencia de

discontinuidades que aportan a las rocas una permeabilidad secundaria nada

despreciable, y que da lugar a acuíferos heterogéneos, de pequeñas reservas y recursos,

pero que pueden resolver problemas de abastecimiento de pequeños núcleos urbanos.

Acuíferos kársticos: Desarrollados fundamentalmente sobre rocas carbonatadas,

aunque también pueden albergarlos formaciones evaporíticas.

El papel de los acuíferos en la regulación de los recursos hidráulicos

Las aguas superficiales y subterráneas pueden realizar funciones complementarias en un

sistema de recursos hidráulicos.

Los acuíferos pueden representar alternativas interesantes para el almacenamiento de

agua y ahorros económicos sustanciales en cuanto a los sistemas de distribución de

superficie. La función de un acuífero como elemento de distribución de agua está asociado

estrechamente a su papel como elemento de almacenamiento.

Page 15: geohidrologia y geotermia

Utilización alternativa

La capacidad de almacenamiento de un acuífero puede aprovecharse si se hace más uso

de los embalses o de los caudales de los ríos en los períodos húmedos, y por el contrario

se extrae más de los acuíferos en períodos secos.

Aprovechamiento del almacenamiento subterráneo mediante la recarga

artificial

Entendemos por recarga artificial un conjunto de técnicas que permiten, mediante

intervención programada e introducción directa o inducida de agua en un acuífero,

incrementar el grado de garantía y disponibilidad de los recursos hídricos, así como actuar

sobre su calidad. Esta técnica pretende contribuir, siempre que técnica y económicamente

sea posible, a una gestión más racional del potencial hídrico que presenta una

determinada cuenca hidrográfica o sistema de explotación.

Los objetivos que persigue son dos:

Aumento y optimización el volumen de los recursos hídricos y,

Prevención o corrección del deterioro de la calidad del agua

Entre las aplicaciones más habituales de recarga artificial de acuíferos están el

almacenamiento de escorrentías superficiales no reguladas, reducción del descenso

piezométrico, mantenimiento hídrico de determinados enclaves ecológicos, etc.

Metamorfismo es el cambio de una clase coherente de roca, en otra, por debajo de la

zona de intemperismo y por encima de la zona de fusión. Esos cambios dan el estado

sólido como consecuencia de intensos cambios de presión, temperatura y ambiente

químico; los cambios están asociados a las fuerzas que pliegan, fallan capas, inyectan

magma y elevan o deprimen masas de roca. Se restringe el metamorfismo a cambios de

textura y composición de la roca porque existe re cristalización (aumento de tamaño de

granos minerales), metasomatismo (cambio de un mineral en otro) y neo cristalización

(formación de nuevos minerales).

El nuevo arreglo atómico de la roca resultante es más compacto, ya que en la profundidad

el material fluye debido a la presión. Igualmente, las rocas de grano fino son más

susceptibles de sufrir las transformaciones señaladas porque los minerales ofrecen más

área a los agentes químicos. También las rocas formadas con minerales típicos de

altaspresiones y temperaturas se resisten a sufrir nuevos cambios a diferencia de otras,

como las arcillas, que son más susceptibles por ser formadas prácticamente en la

superficie. El cuadro siguiente muestra de una manera aproximada las rocas metamórficas

Page 16: geohidrologia y geotermia

con sus correspondientes rocas de base e intermedias. El orden en que se presenta cada

serie de rocas alude al grado de metamorfismo en una escala creciente. Pizarra y filita.

Rocas peloticas de grano muy fino a fino. Está compuestas esencialmente de filosilicatos

(micas blancas, clorita,...) y cuarzo (si es muy abundante puede denominarse entonces

cuarzo filita); los feldespatos (albita y feldespato potásico) también suelen estar

presentes. Este tipo de roca presentan foliación por orientación preferente de los

minerales planares (filosilicatos), y son fácilmente fisibles. Esquisto. Roca pelotica de

grano medio a grueso y con foliación marcada (en este caso de denomina esquistosidad).

Los granos minerales pueden distinguirse a simple vista (en contra de las filitas y pizarras).

Los componentes más abundantes son moscovita, biotita, plagioclasas sódicas, clorita,

granates, polimorfos del silicato de aluminio (andalucita, silimanita, distena), etc. A veces

pueden tener altas concentraciones de grafito, por lo que toman un color oscuro (al igual

que las pizarras y filitas). Gneis. Rocas cuarzo feldespática de grano grueso a medio, con

foliación menos marcada que en los esquistos debido a la menor proporción de

filosilicatos (esencialmente moscovita y/o biotita). Para definir una rocacomo gneis debe

contener más de un 20 % de feldespatos. Su origen es diverso, pudiendo derivar tanto de

rocas ígneas (ortogneis es) como sedimentarias (paragneis es); algunos gneises se

producen en condiciones de alto grado por fusión parcial de esquistos u otros gneises,

denominándose gneises migmatíticos. Anfibolita. Roca compuestas esencialmente por

anfíboles (en general hornablenda) y plagioclasas de composición variable. La

esquistosidad no suele estar muy desarrollada, aunque los prismas de anfíbol suelen estar

orientados linealmente (lo cual genera lineación). Proceden en su mayoría de rocas ígneas

básicas (orto anfibolitas) y margas (para anfibolita). Mármol. Roca de grano fino a grueso

compuesta esencialmente por carbonatos (calcita y/o dolomita) metamórfico.

Normalmente, los mármoles no presentan foliación, debido a la ausencia o escasez de

minerales planares. Su estructura es variada, aunque abunda la masiva y bandeada, y su

textura es típicamente granoblástica. Su color es muy variado, desde blanco, gris, rosa a

verde. Resultan de la re cristalización de rocas calizas de cualquier tipo, por lo que no

pueden observarse los componentes originales como bioclastos, oolitos, etc. Los

mármoles no deben confundirse con calizas esparíticas sedimentarias, que sí presentan

los componentes originales, aunque más o menos modificados por los procesos

diagenéticos. De hecho, gran parte de las rocas que comercialmente se conocen con el

nombre de mármol, son rocas carbonatadas sedimentarias.

Cuarcita. Roca de grano medio a fino,constituida esencialmente por cuarzo (más del 80 %)

y algo de micas y/o feldespatos. Las cuarcitas derivan de rocas sedimentarias detríticas

ricas en cuarzo (areniscas cuarcíticas) con las que no deben confundirse. Son rocas

masivas o bandeadas, sin foliación marcada y textura granoblástica deformada o no.

Page 17: geohidrologia y geotermia

7.8 PROVINCIAS HIDROGEOLOGICAS DE MEXICO

Una región hidrológica es la agrupación de varias cuencas hidrológicas con niveles de

escurrimiento superficial muy similares. En México, las más húmedas son la número 30,

llamada región del sistema Grijalva-Usumacinta; la número 29 o región del Coatzacoalcos;

la número 28 o región del Papaloapan; y la número 23, llamada también región de la

Costa de Chiapas. Las regiones hidrológicas más secas del país son la número 2, llamada

región del Vizcaíno; la número 3 o región de la Magdalena; la número 4 o región de la

Laguna Salada; la región 8 o región Sonora norte y la región 35, llamada comúnmente

región del Mapimí. Las más densamente pobladas son la 29, llamada también región

Tuxpan-Nautla y la región número 12, conocida como Lerma-Santiago. Uno de cada cuatro

habitantes en localidades con más de 100 mil habitantes vive en estas regiones

hidrológicas.

En diversas cuencas existen acuíferos regionales con extensión de cientos a miles de

kilómetros cuadrados y espesor de varios cientos de metros. En sus primeras centenas de

metros, los acuíferos están constituidos por clastos no consolidados de granulometría

variada; mientras que a mayor profundidad están conformados por rocas consolidadas

(ígneas o sedimentarias). A la fecha, se han realizado estudios hidrogeológicos de una

superficie del orden de 1.200.000 km2 (60% del territorio nacional), principalmente en las

zonas que comprenden las porciones planas de las cuencas más importantes del país y las

áreas montañosas adyacentes. La fracción complementaria (40%) corresponde a las

grandes sierras, que por su topografía abrupta, y condiciones hidrogeológicas, en general

no son propicias para la captación de agua subterránea, pero que revisten gran

importancia por ser zonas receptoras de recarga y transmisoras del agua infiltrada a los

acuíferos. La evaluación del recurso hidráulico subterráneo se lleva a cabo con un enfoque

interdisciplinar, utilizando las bases teóricas y las metodologías reconocidas en el campo

de la hidrogeología apoyada conlas herramientas computacionales y de sistemas de

información geográfica, y acorde a la disponibilidad de recursos financieros.

NUMERO DE REGIÓN Y CARACTERÍSTICAS HIDROGEOLÓGICAS

1.-PENÍNSULA DE BAJA CALIFORNIA: Está formada por valles relativamente planos

que tienen como base gruesos depósitos de aluvión separados por montañas alineadas,

compuestas por rocas sedimentarias y metamórficas de edad Mesozoica y rocas

volcánicas del Cenozoico. Por debajo de los cauces de los arroyos predominan rocas

sedimentarias del Plioceno y Pleistoceno constituidas por areniscas y lutitas intercaladas

conglomerados y estratos de arena y arcilla de baja permeabilidad. En las montañas se

genera un flujo subterráneo a partir de un sistema de fracturas. Sus acuíferos, con

Page 18: geohidrologia y geotermia

excepción del de Mexicali, son casi inexistentes debido a las precipitaciones dispersas en

pequeñas áreas de captación y a la baja permeabilidad de las rocas. Área = 143.492 Km2.

2.-PLANICIE COSTERA DEL PACÍFICO: Planicies costeras que en algunas áreas se

internan al continente compuestas por sedimentos arenosos; su base la forman rocas

intrusivas y metamórficas del Mesozoico y volcánicas del Cenozoico. Este conjunto de

rocas están bordeadas por sedimentos aluviales que junto a los derrames volcánicos del

Cenozoico, constituyen los mejores acuíferos asociados a deltas cercanos a las costas. En

las partes altas se presentan acuíferos en los abanicos aluviales formados de materiales

gruesos provenientes de las montañas cercanas. Los espesores más potentes de la planicie

costera se encuentran en sedimentos continentales y marinosintercalados por derrames

basálticos. Área = 104.491 km2.

3.-SIERRA MADRE OCCIDENTAL: Una región disectada relativamente alta,

compuesta por una compleja secuencia de rocas volcánicas del Cenozoico cubiertas por

delgados depósitos de suelos residuales. La porción occidental está constituida por densos

bloques de lava con grandes fallas cuyas rocas de baja permeabilidad constituyen un

acuitardo. El volumen de agua captada en las cadenas montañosas se descarga local y

regionalmente para escurrir a lo largo de las principales corrientes superficiales, e

infiltrarse nuevamente y recargar los grandes acuíferos de las provincias adyacentes. Área

= 358.845 km2.

4.-CUENCAS ALUVIALES DEL NORTE: Valles relativamente planos que tienen como

base gruesos depósitos aluviales separados por discontinuas cadenas de montañas

compuestas de rocas sedimentarias paleozoicas y mesozoicas, y de rocas volcánicas del

Cenozoico. Las montañas están constituidas de granito de edad pre-cámbrica, esquistos,

filitas, pizarras y cuarcitas del pre-Cámbrico al Terciario Inferior; rocas sedimentarias

carbonatadas, areniscas, limonitas y lutitas del Paleozoico al Mesozoico, y diversos tipos

de rocas ígneas del Cretácico Superior. Los principales acuíferos están formados de

sedimentos de cuenca del Cenozoico, contenidos dentro de los grabens y limitados por los

bloques montañosos que actúan como límites hidrogeológicos. Área = 500 Km2.

5.-SIERRA MADRE ORIENTAL: Área relativamente alta de cadenas de montañas

anticlinales y valles sinclinales compuestos por rocas sedimentarias del Mesozoico

cubiertas pordelgadas capas de suelos residuales. Las rocas carbonatadas del Cretácico

Inferior y Medio son altamente solubles, mientras que las rocas del Cretácico Superior de

permeabilidad baja. El flanco este de la Serranía del Burro está cubierto por rellenos

aluviales y conglomerados del Terciario y Cuaternario cuyos depósitos contienen

importantes volúmenes de agua subterránea. Los afloramientos de la Formación Austin,

Page 19: geohidrologia y geotermia

constituidos por rocas calcáreas con pequeñas cantidades de pizarras, representan un

acuífero somero de pequeño potencial. Área =250.096 km2.

6.-Meseta Central: Valles relativamente planos que tienen como base gruesos

depósitos aluviales separados por suaves cadenas de montañas compuestas por rocas

sedimentarias del Paleozoico y Mesozoico y por rocas volcánicas del Cenozoico. Entre las

rocas permeables destacan los conglomerados, areniscas, rocas carbonatadas, rocas

riolíticas y los sedimentos granulares que rellenan los extensos valles. De estos materiales,

los sedimentos granulares constituyen los principales acuíferos. Las rocas en las cuencas

aluviales incluyen metamórficas, ígneas, y sedimentarias del Paleozoico Superior al

Reciente, incluyendo esquistos, calizas, areniscas y lutitas del Mesozoico e ígneas

intrusivas y extrusivas del Mesozoico y Cenozoico, que actúan como barrera para al flujo

subterráneo. Área=102.519 Km2.

7.-Planicies Costeras del Golfo de México: Planicies relativamente bajas poco

disectadas que descansan sobre una interestratificación compleja de arenas, limos y

arcillas del Mesozoico y Cenozoico que progresivamente se hacen más densos hacia

lacosta. Las rocas cenozoicas consisten en arena, limo y arcilla, que han generado diversos

acuíferos regionales. La permeabilidad de las rocas cenozoicas es alta y su contenido de

fluidos corresponde con agua salina o hidrocarburos. En algunas zonas costeras de

Tamaulipas y en la porción norte y noreste de Nuevo León existe una anomalía de alta

presión de fluidos desarrollada por sedimentos del Eoceno cercanos a la costa. Consiste en

un horizonte de producción de hidrocarburos y aguas salinas asociadas con el retiro de los

hidrocarburos. El agua presenta una temperatura mayor a los 100°C y concentraciones

variables de metano. Área = 183.313 Km2.

8.-Faja Volcánica Transmexicana: Consiste en un área de montañas compuesta por

una secuencia compleja de rocas volcánicas del Cenozoico, con fosas profundas rellenadas

con material lacustre del Terciario y Cuaternario. Los derrames basálticos y la mayoría de

rocas se caracterizan por una alta permeabilidad debido a su grado de fracturamiento. A

profundidad las rocas consolidadas forman barreras para el flujo subterráneo. Los

derrames de rocas no fracturadas intercaladas con relleno aluvial forman acuíferos locales

independientes en rocas adyacentes. En las partes más bajas los acuíferos en derrames

volcánicos fracturados están cubiertos por depósitos lacustres y aluviales por lo que

forman acuíferos de tipo semiconfinado En superficie se encuentran los depósitos

lacustres muy porosos y de poca permeabilidad del Plioceno Tardío formando acuitardos.

Área = 130.000 km2.

Page 20: geohidrologia y geotermia

9.-Sierra Madre del Sur: Área montañosa altamente disectada, compuestapor rocas

metamórficas y paleozoicas, rocas sedimentarias del Mesozoico y rocas volcánicas del

Mesozoico y Cenozoico, cubiertas en las altiplanicies por suelos residuales y en las costas

por material granular. Por sus rasgos geomorfológicos, ésta se divide en dos subregiones:

Planicie Costera, franja paralela a la línea costera compuesta de aluvión y que forma

acuíferos de baja producción. Las Sierras transversales alojan a las principales rocas

permeables y el mayor volumen de agua subterránea. Las montañas están formadas por

calizas y dolomías del Cretácico altamente carstificadas y las mesetas y valles altos

compuestas de rocas sedimentarias continentales del Terciario, aluvión del Holoceno y

gruesos depósitos de sedimentos piroclásticos del Cuaternario. Área = 258.274 Km2.

10.-Sierras y Valles del Sureste: Área de cadenas de montañas, anticlinales y valles

sinclinales compuestos por rocas sedimentarias del Mesozoico cubiertas por delgadas

capas de suelos residuales Se caracterizan por su alta precipitación sin embargo, debido a

que ésta se infiltra en las partes bajas, la explotación de los acuíferos es la única opción

para el desarrollo. En la planicie costera predominan las arenas, limos y arcillas, que

constituyen el principal acuífero teniendo como basamento rocas metamórficas y

graníticas. La sierra de Chiapas (un macizo granítico), presenta condiciones desfavorables

para la formación de acuíferos. La Depresión central del estado de Chiapas es un graben

compuesto por rocas sedimentarias de baja permeabilidad. Al sur, dentro de la Depresión,

debido a que los rellenosson de poco espesor y el basamento es de granito, sus

posibilidades acuíferas son prácticamente nulas. Área = 84.280 Km2.

11.-PENÍNSULA DE YUCATÁN: Consiste en una extensa planicie baja constituida por

rocas carbonatadas consolidadas a semiconsolidadas del Cenozoico. Por su condición

cárstica no existen corrientes ni cuerpos de agua superficial. Por sus características

morfológicas, esta provincia se ha subdividido en regiones que son: Planicie Cárstica con

Cenotes del Norte, formada por carbonatos marinos del Terciario con una gran disolución.

El colapso de las rocas produce dolinas y sumideros conocidos localmente como

“cenotes”, palabra de origen maya. Los “cenotes” son de tipo circular, se ensanchan a

profundidad y su diámetro puede alcanzar algunas decenas de metros. Planicie Cárstica

Montañosa del Sur. Formada por carbonatos del Eoceno incluyendo calizas, calizas

dolomíticas y dolomías. La presencia de rocas evaporíticas aflorando en la porción central,

al sur de la península, propicia acuíferos con agua de mala calidad. Región de Bloques

Afallados del Este. Se extiende desde Cabo Catoche, en la parte noroeste de la península

hasta el sur, en el límite con la República de Belice. Las rocas carbonatadas se deben a una

serie de fallas normales formando horst y grabens en cuyo interior, existen depresiones

que forman lagos y regiones pantanosas. Área = 136.240 Km2.

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GEOTERMIA

La geotermia es una rama de la ciencia geofísica que se dedica al estudio de las

condiciones térmicas de la Tierra. Uno de los frutos de la técnica más notables, es la

extracción de la energía geotérmica.

Es la energía termal acumulada bajo la superficie de la tierra en zonas de agua de alta

presión, sistemas de vapor o de agua caliente, así que en rocas calientes. La energía

termal usada consiste en parte de la corriente permanente de calor desde el núcleo de la

tierra, a través del manto y hasta la superficie, dónde la energía está desprendido a la

atmósfera. La otra parte forman procesos de desintegración radiactiva que suceden

naturalmente en el manto y liberan energía.

Geotermia es una palabra de origen griego, que deriva de "geos" que quiere decir tierra, y

de "thermos" que significa calor: el calor de la tierra. Se emplea indistintamente para

designar tanto a la ciencia que estudia los fenómenos térmicos internos del planeta como

al conjunto de procesos industriales que intentan explotar ese calor para producir energía

eléctrica y/o calor útil para el ser humano.

La climatización geotérmica es un sistema de climatización (calefacción y/o refrigeración)

que utiliza la gran inercia térmica (temperatura constante, dependiendo de los diferentes

lugares, desde 10 a 16 ºC) del subsuelo poco profundo. Se utiliza una bomba de calor que

es una máquina térmica que permite transferir energía en forma de calor de un ambiente

a otro según se requiera. Su funcionamiento es muy similar a un aire acondicionado

tradicional que funciona para frío o como calefacción. El subsuelo suele estar a un

temperatura neutra durante todo el año (más fresco en verano que el aire y más

templado en invierno), con lo que el rendimiento de la bomba de calor es muy alto al

necesitar menos trabajo para realizar la trasferencia de energía.

8.1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Temperatura: Es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente o

frío.

Calor: Es la transferencia de energía entre diferentes cuerpos o diferentes zonas

de un mismo cuerpo que se encuentran a distintas temperaturas.

Energía: Es la capacidad para realizar un trabajo.

Corteza terrestre: Es la capa rocosa externa de la tierra.

Magma: Es una mezcla de alta temperatura compuesta de roca fundida y gases.

Page 25: geohidrologia y geotermia

Volcanes: Es una estructura geológica por la cual emergen el magma en forma de

lava y gases del interior del planeta.

Recurso renovable: Es considerado como un recurso renovable si se puede

restaurar por procesos naturales a una velocidad similar o superior a la de

consumo por los seres humanos.

Yacimiento: En geología, es una formación en la que está presente una

concentración estadísticamente anómala de minerales presentes en la corteza

terrestre o litosfera.

Cámara magmática: Es un gran repositorio subterráneo de roca fundida

llamada magma.

Aguas termales. Se llaman aguas termales a las aguas minerales que salen del

suelo con más de 5°c que la temperatura superficial.

8.2. CAUSAS DEL INCREMENTO DE TEMPERATURA

EN EL SUBSUELO.

La energía geotérmica de baja temperatura se aplica a la producción de calefacción, aire

acondicionado y agua caliente. Su funcionamiento es muy simple, y es una forma

económica y eficiente de reducir drásticamente el consumo de energía.

La temperatura media de la Tierra depende, en gran medida, del flujo de radiación solar

que recibe. Sin embargo, debido a que ese aporte de energía apenas varía en el tiempo,

no se considera que sea una contribución importante para la variabilidad de la

temperatura a corto plazo. Las variaciones en el campo magnético solar y, por tanto, en

las emisiones de viento solar, también son importantes, debido al desgaste de la capa de

ozono, entra la energía solar de forma más intensa y directa.

Principio de funcionamiento

Cada media hora, el sol provee energía suficiente a la Tierra para cubrir sus necesidades

energéticas de todo un año. La atmósfera terrestre deja pasar la radiación solar, que

calienta el suelo. La radiación reflejada por el suelo, de menor longitud de onda que la

radiación incidente, no puede volver a atravesar en su totalidad la atmósfera hacia el

espacio exterior. El resultado es que una parte importante de la radiación incidente sobre

la tierra se queda en el subsuelo y en la atmósfera en forma de calor. Es lo que se conoce

como efecto invernadero. La acción humana de quemar ingentes cantidades de

combustibles fósiles ha originado un incremento del contenido de dióxido de carbono en

la atmósfera, con el efecto indeseado de incrementar la capacidad de la atmósfera de

Page 26: geohidrologia y geotermia

retener el calor de la radiación solar, con la consecuencia de un incremento de las

temperaturas medias de la tierra, especialmente en las zonas polares. A este incremento,

de consecuencias imprevisibles, pero cuyos efectos se hacen ya notar en el clima, se le

conoce como Cambio Climático.

Impactos de meteoritos

En raras ocasiones ocurren eventos de tipo catastrófico que cambian la faz de la Tierra

para siempre. El último de tales acontecimientos catastróficos sucedió hace 65 millones

de años. Se trata de los impactos de meteoritos de gran tamaño. Es indudable que tales

fenómenos, pueden provocar un efecto devastador sobre el clima y la temperatura al

liberar grandes cantidades de CO2, polvo y cenizas a la atmósfera y al subsuelo, debido a

la quema de grandes extensiones boscosas. De la misma forma, tales sucesos podrían

intensificar la actividad volcánica en ciertas regiones.

Influencias internas

La deriva continental es un proceso sumamente lento, por lo que la posición de los

continentes fija el comportamiento del clima durante millones de años. Hay dos aspectos

a tener en cuenta. Por una parte, las latitudes en las que se concentra la masa continental:

si las masas continentales están situadas en latitudes bajas habrá pocos glaciares

continentales y, en general, temperaturas medias menos extremas. Así mismo, si los

continentes se hallan muy fragmentados habrá menos continentalidad.

Efecto invernadero

Se denomina efecto invernadero al fenómeno por el cual la atmósfera terrestre retiene

parte de la energía que el suelo emite por haber sido calentado por la radiación solar.

Vulcanismo

El vulcanismo es parte del proceso de extracción de material fundido (magma) desde el

interior de un plantea, y su derrame sobre la superficie a través de grietas, fisuras y

orificios. Las erupciones también liberan hacia la superficie gases frescos provenientes del

material derretido del interior de la Tierra. El volcanismo es parte del proceso mediante el

cual se enfría un planeta. Aun cuando no son volcanes, los géisers y manantiales calientes

son parte del proceso volcánico, involucrando agua y actividad hidrotermal. De acuerdo a

la viscosidad del material, varían las características de la erupción volcánica.

Page 27: geohidrologia y geotermia

INFLUENCIAS EXTERNAS

VARIACIONES SOLARES

La temperatura media de la Tierra depende, en gran medida, del flujo de radiación solar

que recibe. Sin embargo, debido a que ese aporte de energía apenas varía en el tiempo,

no se considera que sea una contribución importante para la variabilidad de la

temperatura a corto plazo. Las variaciones en el campo magnético solar y, por tanto, en

las emisiones de viento solar, también son importantes, debido al desgaste de la capa de

ozono, entra la energía solar de forma más intensa y directa.

IMPACTOS DE METEORITOS

En raras ocasiones ocurren eventos de tipo catastrófico que cambian la faz de la Tierra

para siempre. El último de tales acontecimientoscatastróficos sucedió hace 65 millones de

años. Se trata de los impactos de meteoritos de gran tamaño. Es indudable que tales

fenómenos, pueden provocar un efecto devastador sobre el clima y la temperatura al

liberar grandes cantidades de CO2, polvo y cenizas a la atmósfera y al subsuelo, debido a

la quema de grandes extensiones boscosas. De la misma forma, tales sucesos podrían

intensificar la actividad volcánica en ciertas regiones.

INFLUENCIAS INTERNAS

DERIVA CONTINENTAL

La deriva continental es un proceso sumamente lento, por lo que la posición de los

continentes fija el comportamiento del clima durante millones de años. Hay dos aspectos

a tener en cuenta. Por una parte, las latitudes en las que se concentra la masa continental:

si las masas continentales están situadas en latitudes bajas habrá pocos glaciares

continentales y, en general, temperaturas medias menos extremas. Así mismo, si los

continentes se hallan muy fragmentados habrá menos continentalidad.

EL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE

De la misma forma que el viento solar puede afectar al clima de forma directa, las

variaciones en el campo magnético terrestre pueden afectarlo de manera indirecta ya

que, según su estado, detiene o no las partículas emitidas por el Sol. Se ha comprobado

que en épocas pasadas hubo inversiones de polaridad y grandes variaciones en su

intensidad, llegando a estar casi anulado en algunos momentos. Se sabe también que los

polos magnéticos, si bien tienden a encontrarse próximos a los polos geográficos,en

Page 28: geohidrologia y geotermia

algunas ocasiones se han aproximado al Ecuador. Estos sucesos tuvieron que influir en la

manera en la que el viento solar llegaba a la atmósfera terrestre.

LOS EFECTOS ANTROPOGENICOS

Una teoría es que el ser humano sea hoy uno de los agentes climáticos, incorporándose a

la lista hace relativamente poco tiempo. Su influencia comenzaría con la deforestación de

bosques para convertirlos en tierras de cultivo y pastoreo, pero en la actualidad su

influencia sería mucho mayor al producir la emisión abundante de gases que, en teoría,

producen un efecto invernadero: CO2 en fábricas y medios de transporte y metano en

granjas de ganadería intensiva y arrozales. Actualmente tanto las emisiones se han

incrementado hasta tal nivel que parece difícil que se reduzcan a corto y medio plazo, por

las implicaciones técnicas y económicas de las actividades involucradas.

8.3. CLASIFICACIÓN DE CAMPOS GEOTÉRMICOS.

Se obtiene energía geotérmica por extracción del calor interno de la Tierra. En áreas de

aguas termales muy calientes a poca profundidad, se perfora por fracturas naturales de

las rocas basales o dentro de rocas sedimentarios. El agua caliente o el vapor pueden fluir

naturalmente, por bombeo o por impulsos de flujos de agua y de vapor (flashing). El

método a elegir depende del que en cada caso sea económicamente rentable.

En la mayoría de los casos la explotación debe hacerse con dos pozos (o un número par de

pozos), de modo que por uno se obtiene el agua caliente y por otro se vuelve a reinyectar

en el acuífero, tras haber enfriado el caudal obtenido.

Las ventajas de este sistema son múltiples:

Hay menos probabilidades de agotar el yacimiento térmico, puesto que el agua

reinyectada contiene todavía una importante cantidad de energía térmica.

Tampoco se agota el agua del yacimiento, puesto que la cantidad total se

mantiene.

Las posibles sales o emisiones de gases disueltos en el agua no se manifiestan al

circular en circuito cerrado por las conducciones, lo que evita contaminaciones.

Energía geotérmica de temperaturas medias. La energía geotérmica de temperaturas

medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a temperaturas menos

elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por consiguiente, la conversión vapor-

electricidad se realiza con un rendimiento menor, y debe explotarse por medio de un

Page 29: geohidrologia y geotermia

fluido volátil. Estas fuentes permiten explotar pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor

aprovechamiento puede hacerse mediante sistemas urbanos reparto de calor para su uso

en calefacción y en refrigeración (mediante máquinas de absorción).

Energía geotérmica de baja temperatura. La energía geotérmica de temperaturas bajas es

aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por ejemplo, en todas las cuencas

sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico.

Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °C. Energía geotérmica de muy baja

temperatura. La energía geotérmica de muy baja temperatura se considera cuando los

fluidos se calientan a temperaturas comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta energía se utiliza

para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas.

Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; si se trata de

producir electricidad con un rendimiento aceptable la temperatura mínima está entre 120

y 180 °C, pero las fuentes de temperatura más baja son muy apropiadas para los sistemas

de calefacción urbana.

Tipos de yacimientos geotérmicos según la temperatura del agua.

Energía geotérmica de alta temperatura. La energía geotérmica de alta

temperatura existe en las zonas activas de la corteza. Esta temperatura está

comprendida entre 150 y 400 °C, se produce vapor en la superficie y mediante una

turbina, genera electricidad. Se requieren varios condiciones para que se dé la

posibilidad de existencia de un campo geotérmico: una capa superior compuesta

por una cobertura de rocas impermeables; un acuífero, o depósito, de

permeabilidad elevada, entre 0,3 y 2 km de profundidad; suelo fracturado que

permite una circulación de fluidos por convección, y por lo tanto la trasferencia de

calor de la fuente a la superficie, y una fuente de calor magmático, entre 3 y 15 km

de profundidad, a 500-600 °C.La explotación de un campo de estas características

se hace por medio de perforaciones según técnicas casi idénticas a las de la

extracción del petróleo.

Energía geotérmica de temperaturas medias. La energía geotérmica de

temperaturas medias es aquella en que los fluidos de los acuíferos están a

temperaturas menos elevadas, normalmente entre 70 y 150 °C. Por consiguiente,

la conversión vapor-electricidad se realiza con un rendimiento menor, y debe

explotarse por medio de un fluido volátil. Estas fuentes permiten explotar

pequeñas centrales eléctricas, pero el mejor aprovechamiento puede hacerse

mediante sistemas urbanos reparto de calor para su uso en calefacción y en

refrigeración (mediante máquinas de absorción).

Page 30: geohidrologia y geotermia

Energía geotérmica de baja temperatura. La energía geotérmica de

temperaturas bajas es aprovechable en zonas más amplias que las anteriores; por

ejemplo, en todas las cuencas sedimentarias. Es debida al gradiente geotérmico.

Los fluidos están a temperaturas de 50 a 70 °C.

Energía geotérmica de muy baja temperatura. La energía geotérmica de

muy baja temperatura se considera cuando los fluidos se calientan a temperaturas

comprendidas entre 20 y 50 °C. Esta energía se utiliza para necesidades

domésticas, urbanas o agrícolas.

Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; si se

trata de producir electricidad con un rendimiento aceptable la temperatura

mínima está entre 120 y 180 °C, pero las fuentes de temperatura más baja son

muy apropiadas para los sistemas de calefacción urbana.

8.4. APLICACIONES Y USOS DE LA ENERGÍA

GEOTERMIA.

La energía geotérmica es aquella energía 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 geotérmico, el calor

radiogénico, etc. Geotérmico viene del griego geo, "Tierra", y thermos, "calor";

literalmente "calor de la Tierra".

Ventajas

1. Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior.

2. Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menor impacto ambiental que

los originados por el petróleo y el carbón.

3. Sistema de gran ahorro, tanto económico como energético

4. Ausencia de ruidos exteriores

5. Los recursos geotérmicos son mayores que los recursos de carbón, petróleo, gas

natural y uranio combinados.

6. No está sujeta a precios internacionales, sino que siempre puede mantenerse a

precios nacionales o locales.

7. El área de terreno requerido por las plantas geotérmicas por megavatio es menor

que otro tipo de plantas. No requiere construcción de represas, tala de bosques, ni

construcción de tanques de almacenamiento de combustibles. 8. La emisión de

Page 31: geohidrologia y geotermia

CO2, con aumento de efecto invernadero, es inferior al que se emitiría para

obtener la misma energía por combustión.

Inconvenientes

1. En ciertos casos emisión de ácido sulfhídrico que se detecta por su olor a huevo

podrido, pero que en grandes cantidades no se percibe y es letal.

2. Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoníaco, etc.

3. Contaminación térmica.

4. Deterioro del paisaje.

5. No se puede transportar (como energía primaria).

6. No está disponible más que en determinados lugares.

Esquema de las fuentes de energía geotérmicas.

La energía geotérmica es un tipo de energía renovable que está íntimamente relacionada

con géiseres, volcanes, aguas termales, entre otras cosas. Las zonas que poseen actividad

o que tuvieron actividad durante los últimos 10 años en la corteza terrestre son también

capaces de proveer energía geotérmica. Pero luego de haber definido este tipo de

energía, lo curioso, al menos para muchos individuos, es saber cómo se extra y se utiliza

este tipo de energía.

PLANTA DE ENERGÍA GEOTÉRMICA

Extracción y uso de la energía geotérmica

Para poder extraer la energía geotérmica necesitamos que se hagan presente yacimientos

de agua caliente cerca de la zonas en donde se va a realizar la extracción; se perfora el

suelo y se extrae el líquido, el cual se podrá aprovechar para hacer funcionar turbinas, las

cuales mediante su rotación, mueve un generador que luego nos otorgará la energía

eléctrica. Este líquido que se extrae saldrá en forma de vapor si su temperatura es muy

alta.

Fuente de energía geotérmica

La energía geotérmica utilizada aquí, a través del agua, se devolverá posteriormente al

pozo, a través de un proceso de inyección; para luego, ser recalentada y así sustentar la

reserva. Manteniendo la reserva hace que este recurso de energía se llame renovable,

entre 1995 y 2000 las reservas geotérmicas mundiales crecieron de forma continuada. La

energía geotérmica posee una gran uso doméstico, uno de ellos se relaciona con la

calefacción y la obtención de agua caliente; estos proceso pueden llevarse a cabo

Page 32: geohidrologia y geotermia

mediante un sistema de captación y una bomba de calor. De la misma forma puede servir

para refrigerar, ya que la energía geotérmica puede absorber el calor del ambiente a 40ºC

y desplazarlos al subsuelo mediante el mismo sistema de captación. Una instalación de

esta clase le brinda a una casa con jardín un excelente sistema de calefacción y un

suministro de agua caliente en perfectas condiciones. Es verdad que se necesitará una

obra un poco compleja para poder instalar este sistema, pero su costo se amortizará con

el correr del tiempo y a su vez nos ahorraremos más dinero que si utilizáramos una

caldera tradicional.

Géiser

Un géiser (islandés Geysir, nombre de una terma en Haukadalur, Islandia, del verbo geysa,

«emanar»)es un tipo de fuente termal que erupta periódicamente, expulsando una

columna de agua caliente y vapor en el aire.

El famoso Geysir de Islandia es el que ha dado el nombre común de Géiser a todas las

fuentes termales. Desde 2006, el famoso Geysir está acordonado por posibles erupciones

colindantes. Otro famoso géiser que se encuentra a 25 m, el Strokkur, se puede ver

expulsando chorros de agua caliente cada 14 minutos. En el parque de Haukadalur se

encuentran un total de 6 géiseres.

La formación de géiseres requiere una hidrogeología favorable que existe sólo en algunas

partes del planeta, por lo que son un fenómeno bastante extraño. Existen cerca de 1000

alrededor del planeta, cerca de la mitad están ubicados en el Parque Nacional de

Yellowstone, Estados Unidos (Glennon, J.A. 2005).

La actividad de erupción de los géiseres puede cambiar o cesar debido a la deposición de

minerales dentro de los conductos internos (tuberías) del géiser, intercambio de funciones

con fuentes termales cercanas, influencia de terremotos e intervención humana (Bryan,

T.S. 1995)

Géiser Clepsydra en Yellowstone

Tipos de géiser

Hay dos tipos de géiser:

géiseres de fuente, que eruptan de estanques de agua, típicamente en series de

intensas, incluso violentas, explosiones.

Page 33: geohidrologia y geotermia

géiseres de cono, que eruptan de conos o montículos de aglomerados siliciosos

(también conocidos como geiserita), habitualmente en chorros estables que duran

desde unos pocos segundos a muchos minutos. Old Faithful, probablemente el

más famoso géiser del Parque Nacional de Yellowstone, es un ejemplo de géiser de

cono.

Erupción del géiser White Dome, en Yellowstone.

VixenGeyser en Yellowstone.

Las hipertermófilas producen algunos de los colores brillantes de la Gran Fuente

Prismática (debido al espectro de colores que se genera y puede observarse) del Parque

Nacional de Yellowstone.

Aguas termales

Se llaman aguas termales a las aguas minerales que salen del suelo con más de 5°C que la

temperatura superficial.

Estas aguas proceden de capas subterráneas de la Tierra que se encuentran a mayor

temperatura, las cuales son ricas en diferentes componentes minerales y permiten su

utilización en la terapéutica como baños, inhalaciones, irrigaciones, y calefacción. (ver

Hidroterapia). Por lo general se encuentran a lo largo de líneas de fallas ya que a lo largo

del plano de falla pueden introducirse las aguas subterráneas que se calientan al llegar a

cierta profundidad y suben después en forma de vapor (que puede condensarse al llegar a

la superficie, formando un géiser) o de agua caliente.

Baños del Inca , en la ciudad de Cajamarca en Peru.

Aguas termales de Chalviri en la Laguna Salada en Bolivia.

Clasificación según sus temperaturas

Aguas frías (menos de 20 °C)

Aguas hipotermales (20-35 °C)

Aguas mesotermales (35-45 °C)

Aguas hipertermales (45-100 °C)

Aguas supertermales (100-150 °C) Composición mineral

Page 34: geohidrologia y geotermia

Aguas ferruginosas: presentan fundamentalmente hierro en su composición.

Especialmente eficaz para paliar estados carenciales y dolencias hepáticas.

Aguas cloruradas: presentan cloro. Estimulan las secreciones digestivas, entre

otras.

Aguas sulfuradas y sulfurosas: con azufre. Muy utilizadas en el campo de la

hidrología médica, las primeras son ácidas y lodosas.

Aguas sulfatadas: aparte de azufre pueden incluir sodio, calcio, magnesio o cloro

en su composición. Muy utilizadas.

Aguas bicarbonatadas: con bicarbonato. Frías y alcalinas. Se utilizan en estados de

acidez gástrica. Pueden ser sódicas, cálcicas, mixtas, cloruradas o sulfatadas.

8.5. ZONAS Y YACIMIENTOS DE MÉXICO.

México es el sexto mayor productor de petróleo en el mundo y el décimo en términos de

exportación neta al 2007. Los principales yacimientos de petróleo y gas natural en México

se localizan en las regiones marina y del sudeste, donde el petróleo y el gas natural están

presentes en las mismas formaciones subterráneas. Por esta razón, la principal fuente de

gas natural es el gas asociado que se extrae simultáneamente con el petróleo.

Las principales cuencas por su producción acumulada y reservas remanentes de aceite son

las de Tampico-Misantla y las denominadas Cuencas del Sureste. Las cuencas de Sabinas,

Burgos y Veracruz son primordialmente gasíferas, destacando por su volumetría la de

Burgos. Actualmente, la cuenca con menor conocimiento es la del Golfo de México

Profundo.

Golfo de México profundo:

Más del 50% de los recursos potenciales del país se encuentran en aguas profundas. Las

estimaciones prospectivas se ubican en cerca de 30 mil millones de barriles de crudo

equivalente. La porción profunda de la Cuenca del Golfo de México se ubica en tirantes de

agua superiores a 500 metros, cubriendo una superficie aproximada de 575,000

kilómetros cuadrados. Con base en la información hasta ahora adquirida, se han

identificado 9 provincias geológicas: Delta del Rio Bravo, Franja de Sla Alóctona, Cinturón

Plegado Perdido, Franja Distensiva, Cordilleras Mexicanas, Salina del Golfo Profundo,

Escarpe de Campeche, Cañón de Verazcruz y Planicia Abisal, distribuidas en 3 proyectos

exploratorios: Golfo de México B, Golfo de México Sur y Área Perdido.

Page 35: geohidrologia y geotermia

Sabinas:

Es una importante cuenca gasífera que se extiende bajo el estado de Coahuila. El espesor

estratigráfico cronológicamente abarca desde el Jurásico superior hasta el

Cretácico,Superior.

Burgos:

La de Burgos es la región productora de gas no asociado más importante de México.

Cuenta con cerca de una tercera parte de las reservas de gas no asociado del país. Su

dotación original de reservas es casi el doble de la correspondiente a la cuenca de

Macuspana, en Tabasco, la otra región productora tradicional de gas no asociado.

Tampico-misantla:

La de Tampico-Misantla es una de las cuencas petroleras de México y en ella se

diferencian tres provincias productoras de petroleo: la cuenca, propiamente dicha, la Faja

de Oro y el Paleocanal de Chicontepec.

VERACRUZ:

La de Veracruz ha producido, desde su descubrimiento en 1953, alrededor de 11.4 x 10^6

m'3 (71.5 X 10^6 bls) de crudo, el cual se extrae, principalmente, de calizas del Albiano-

Cenomaniano (For mación Orizaba) y del Campaniano-Maastrichtiano (formaciones

Méndez y San Felipe). Por otra parte, las lentes arenosas del Mioceno han producido 12 x

10^9 m3 (427.9 x 10^9 pies3) de gas. Las reservas probadas de esta cuenca corresponden

al 0.5% de las reservas totales de México.

En esta cuenca se diferencian dos elementos geológicos conocidos como Cuenca Terciaria

de Veracruz, al oriente, y Plataforma de Córdoba, al occidente. En la Plataforma de

Córdoba, los carbonates del Mesozoico fueron fuertemente plegados, fallados

inversamente y erosionados durante el Eoceno Medio, por lo que la poco potente

sedimentación terrígena post-eocénica descansa en discordancia angular sobre el

Mesozoico. En la Cuenca de Veracruz, la tectónica es más tranquila y el espesor del

Mesozoico es menor, mientras que la cubierta de terrígenos terciarios se incrementa

fuertemente hasta 8 ó 9 km.