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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALACENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE
DIVISIÓN DE CIENCIAS DE INGENIERÍA
MEDICIÓN DE LOS NIVELES DINÁMICO Y ESTÁMUNICIPALES DE LA CIUDAD DE QUETZALTENANGO
PRESENTADO A LAS AUTORIDADES DE LADIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
DORIAN VINICIO CAJAS CHÁVEZ
AL CONFERÍ
EN EL GRADO ACADÉMICO DE LICENCIADO
QUETZALTENANGO,
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE
DIVISIÓN DE CIENCIAS DE INGENIERÍA INGENIERÍA CIVIL
AGUAS SUBTERRÁNEAS: DE LOS NIVELES DINÁMICO Y ESTÁ TICO DE LOS POZOS
MUNICIPALES DE LA CIUDAD DE QUETZALTENANGO
TRABAJO DE GRADUACIÓN PRESENTADO A LAS AUTORIDADES DE LA DIVISIÓN DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
POR
DORIAN VINICIO CAJAS CHÁVEZ
AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
INGENIERO CIVIL
EN EL GRADO ACADÉMICO DE LICENCIADO
QUETZALTENANGO, FEBRERO DE 2011.
TICO DE LOS POZOS MUNICIPALES DE LA CIUDAD DE QUETZALTENANGO
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALACENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE
RECTOR MAGNÍFICO LIC. CARLOS ESTUARDO GALVEZ BARRIOS
SECRETARIO GENERAL DR. CARLOS GUILLERMO ALVARADO CEREZO
INTEGRANTES DEL CONSEJO DIRECTIVO
PRESIDENTE MSC. MARÍA DEL ROSARIO PAZ CABRERA
SECRETARIO MSC. CÉSAR
REPRESENTANTES DOCENTES
DR. OSCAR STUARDO ARANGO BENECKE
LIC. TEODULO ILDEFONSO CIFUENTES MALDONADO
REPRESENTANTE DE LOS EGRESADOS
ING. JOSE AROLDO NIMATUJ QUIJIVIX
REPRESENTANTES ESTUDIANTILES
BR. JUAN ANTONIO MENDOZA BARRIOS
BR. EDWARD PAÚL NAVARRO MÉRIDA
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA CENTRO UNIVERSITARIO DE OCCIDENTE
AUTORIDADES DE LA USAC
RECTOR MAGNÍFICO LIC. CARLOS ESTUARDO GALVEZ BARRIOS
SECRETARIO GENERAL DR. CARLOS GUILLERMO ALVARADO CEREZO
INTEGRANTES DEL CONSEJO DIRECTIVO
PRESIDENTE MSC. MARÍA DEL ROSARIO PAZ CABRERA
SECRETARIO MSC. CÉSAR HAROLDO MILIÁN REQUENA
REPRESENTANTES DOCENTES
DR. OSCAR STUARDO ARANGO BENECKE
LIC. TEODULO ILDEFONSO CIFUENTES MALDONADO
REPRESENTANTE DE LOS EGRESADOS
ING. JOSE AROLDO NIMATUJ QUIJIVIX
REPRESENTANTES ESTUDIANTILES
BR. JUAN ANTONIO MENDOZA BARRIOS
R. EDWARD PAÚL NAVARRO MÉRIDA
RECTOR MAGNÍFICO LIC. CARLOS ESTUARDO GALVEZ BARRIOS
SECRETARIO GENERAL DR. CARLOS GUILLERMO ALVARADO CEREZO
PRESIDENTE MSC. MARÍA DEL ROSARIO PAZ CABRERA
LIC. TEODULO ILDEFONSO CIFUENTES MALDONADO
DEDICATORIA
A Dios
Guía en mi camino, esperanza mía y castillo mío, mi Dios en quién confiaré.
A mis padres
Henry Cajas Marín y María Olivia Chávez de Cajas. (QEPD).
A mis Abuelos
En vida demostraron un ejemplo a seguir.
A mis hermanos:
Marisol, Adolfo, Eddy, gracias por todo el apoyo
A los Amores de mi vida:
Andrea y Sofía Abigail
A mis amigos:
Éxitos en la vida
A Quetzaltenango:
Ciudad que me vio nacer
Al Cunoc:
Fuente de conocimiento
i
ÍNDICE GENERAL
Contenido Página 1. INVESTIGACIÓN ................................................................................................................... 2
1.1Monografía del lugar .......................................................................................................... 2
1.1.1Ubicación del lugar ...................................................................................................... 2
1.2 Límites y colindancias....................................................................................................... 2
1.3 Distribución Político Administrativa: .................................................................................. 2
1.4 Extensión.......................................................................................................................... 4
1.5 Clima ................................................................................................................................ 4
1.6 Población e idioma ........................................................................................................... 5
1.7 Aspectos Hidrográficos ..................................................................................................... 5
1.8 Accidentes geográficos ..................................................................................................... 5
1.9 Cubierta Forestal: ............................................................................................................. 6
1.9.1 Fauna y flora silvestre ................................................................................................ 7
1.9.2 Flora ........................................................................................................................... 7
1.10 Economía: ...................................................................................................................... 7
1.11 Infraestructura y servicios ........................................................................................... 8
Drenaje ............................................................................................................................... 8
Eliminación Basura ................................................................................................................. 8
2. DELIMITACIÓN DEL ESTUDIO ............................................................................................. 9
3. AGUA SUBTERRANEA .....................................................................................................12
3.1 Hidrología ........................................................................................................................12
3.2 Geología ..........................................................................................................................12
3.2.1 Hidrogeología ............................................................................................................12
3.2.1.1 Unidades Hidrogeológicas .....................................................................................12
3.3 Agua subterránea ............................................................................................................13
3.3.1 Acuíferos ...................................................................................................................13
3.3.1.1 Acuíferos del área de estudio .................................................................................13
3.3.1.2 Acuíferos de las formaciones cuaternarias .............................................................13
3.3.1.3 acuíferos de las formaciones terciarias ..................................................................14
ii
3.3.2 Acuicludos.................................................................................................................14
3.3.3 Permeabilidad ...........................................................................................................14
3.3.4 Conductividad Hidráulica ...........................................................................................15
3.3.5 Transmisibilidad ........................................................................................................15
3.3.6 Acuífero libre o no confinado .....................................................................................15
3.3.7 Acuífero confinado o artesiano ..................................................................................15
3.4 Escurrimiento ..................................................................................................................15
3.4.1 Flujo superficial .........................................................................................................15
3.4.2 Flujo subsuperficial ...................................................................................................16
3.4.3 Flujo de aguas freáticas o escurrimiento subterráneo ...............................................16
4. ADMINISTRACIÓN DE AGUAS SUBTERRANEAS ...........................................................17
4.1 Abastecimiento de agua ...............................................................................................18
4.2 Consumo de agua ........................................................................................................18
4.4 Fuentes de abastecimiento de agua ............................................................................19
4.5 Normas de calidad para el agua...................................................................................19
4.6 Tratamiento del agua ...................................................................................................19
5. HIDRÁULICA DE POZOS ..................................................................................................20
5.1 Abatimiento .....................................................................................................................20
5.2 Flujo a partir de los pozos ................................................................................................21
5.3 Fórmula de Dupuit-Thiem y Fórmula de Jacob - Theis ....................................................22
5.4 Excavación de pozos .......................................................................................................23
5.5 Equipo de pozos ..............................................................................................................23
5.6 Bombas para pozos .........................................................................................................24
6. RESULTADOS...................................................................................................................25
6.1 Ubicación de los pozos monitoreados .............................................................................25
6.1.1 Chitux ........................................................................................................................25
6.1.2 Chuicavioc ................................................................................................................26
6.1.3 Nombre del Pozo: Choqui Alto (zona 6) ....................................................................27
6.1.4 Nombre del Pozo: Cefemerq .....................................................................................28
6.1.5 Nombre del Pozo: Zona 8 ........................................................................................29
6.1.6 Nombre del pozo: Tierra colorada Baja .....................................................................30
6.1.7 Nombre del Pozo: Salida San Marcos .......................................................................31
iii
7. MEDICIÓN DE LOS NIVELES ESTÁTICO Y DINÁMICO DE LOS POZOS .......................32
7.1 Procedimiento utilizado para medir los niveles estático y dinámico .................................34
7.1.1 Trasladar la sonda eléctrica hacia el lugar donde se ubica el pozo ...........................34
7.1.2 Ubicar el equipo para medir los niveles del pozo.......................................................35
7.1.3 Desenrollar la cinta a través del tubo pvc. .................................................................35
7.1.4 Leer el nivel dinámico del pozo .................................................................................36
7.1.5 Anotar datos ..............................................................................................................36
7.1.6 Enrollar la cinta .........................................................................................................37
7.1.7 Detener el funcionamiento de la bomba del pozo ......................................................37
7.1.8 Tomar el nivel estático ..............................................................................................37
7.1.9 Anotar datos ..............................................................................................................38
7.1.10 Enrollar la cinta .......................................................................................................38
7.1.11 Anotar la lectura del caudal .....................................................................................39
7.1.12 Encender la bomba .................................................................................................39
7.2 Anotación de los datos levantados en campo ..................................................................39
7.2.1 Información de la bitácora .........................................................................................40
7.2.3 Bitácora utilizada .......................................................................................................42
8. DATOS OBTENIDOS ............................................................................................................43
8.1 Resumen de las mediciones de abril a mayo de 2,010 ....................................................43
8.1.1 Mediciones mes de abril ............................................................................................43
8.1.2 Mediciones mes de mayo ..........................................................................................43
8.1.3 Mediciones mes de junio ...........................................................................................44
8.1.4 Mediciones mes de julio ............................................................................................44
8.1.5 Mediciones mes de agosto ........................................................................................45
8.1.6 Mediciones mes de septiembre .................................................................................45
8.2 Gráficas generadas en base a los datos obtenidos .........................................................46
8.2.1 Gráfico de resumen de los niveles estático y dinámico .............................................46
8.2.2 Gráficos comparativos de niveles estáticos entre pozos ...........................................47
9. MAPA DE CURVAS ISOFREÁTICAS ...................................................................................52
9.1 Software utilizado ............................................................................................................52
9.2 Procedimiento .................................................................................................................52
9.2.1 Lectura de coordenadas con gps ..............................................................................52
iv
9.2.2 Ingreso de coordenadas a Civilcad ...........................................................................53
9.2.3 Triangulación de los puntos ......................................................................................55
9.2.4 Curvas Isofreáticas ...................................................................................................57
9.2.5 Perfil Hidrológico .......................................................................................................61
10. BOMBEO DE ENSAYO POR EL MÉTODO DE JACOB .................................................63
10.1 Cálculo de la Transmisividad(T) y Coeficiente de almacenamiento (S) ..........................63
10.1.1 Prueba de bombeo en el pozo Tierra colorada baja ................................................63
10.2 Cálcuo del Radio de influencia entre los pozos Choqui alto y Cefemerq .......................67
v
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
Página Figura 1. Mapa de Guatemala (Fuente: Williams, H. (2)) .......................................................... 3 Figura 2. División Política de Quetzaltenango. (Fuente: IGN 1,998) .......................................... 4 TABLA 1. CUBIERTA FORESTAL (FUENTE: CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO) 6 TABLA 2.FAUNA Y FLORA (FUENTE: ESTUDIO DE CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO) ................................................................................................................ 7 FIGURA 3. UBICACIÓN DE POZOS ........................................................................................10 Figura 4 AREA DE ESTUDIO (FUENTE: INSIVUMEH) ............................................................11 FIGURA 5.CONO DE DESCENSOS.(FUENTE: F. SÁNCHEZ(8) ) ...........................................21 FIGURA 6. POZO CHITUX (FUENTE: EL AUTOR) ..................................................................25 FIGURA 7. POZO CHUICAVIOC (FUENTE: EL AUTOR) .........................................................26 FIGURA 8. POZO CHOQUÍ ALTO: EL AUTOR) .......................................................................27 FIGURA 9. POZO CEFEMERQ (FUENTE: EL AUTOR) ...........................................................28 FIGURA 10. POZO ZONA 8 (FUENTE: EL AUTOR) .................................................................29 FIGURA 11. POZO TIERRA COLORADA BAJA (FUENTE: EL AUTOR) ..................................30 FIGURA 12. SONDA ELECTRICA (FUENTE: DAHO POZOS) .................................................33 FIGURA 13. SONDA UTILIZADA EN EL ESTUDIO (FUENTE: EL AUTOR) .............................34 FIGURA 14. SONDA DEL POZO (FUENTE: EL AUTOR) .........................................................35 FIGURA 15. PROCEDIMIENTO NIVEL DINÁMICO (FUENTE: EL AUTOR) .............................36 FIGURA 16. BOMBILLO (FUENTE: EL AUTOR .......................................................................36 FIGURA 17. PROCEDIMIENTO NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR) .............................37 FIGURA 18. LECTURA DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR) ..................................38 FIGURA 19. PROCEDIMIENTO FINAL (FUENTE: EL AUTOR) ...............................................38 FIGURA 20. MACROMEDIDOR (FUENTE: EL AUTOR) ..........................................................39 FIGURA 21. BITÁCORA DE REGISTRO (FUENTE: EL AUTOR) .............................................42 FIGURA 22. RESUMEN DE NIVELES ESTÁTICO Y DINÁMICO (FUENTE: EL AUTOR) ........47 FIGURA 23. NIVEL ESTÁTICO POZO CHITUX (FUENTE: EL AUTOR) ..................................48 FIGURA 24. NIVEL ESTÁTICO CHUICAVIOC (FUENTE: EL AUTOR) ....................................48 FIGURA 25. NIVEL ESTÁTICO TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR) .........................49 FIGURA 26. NIVEL ESTÁTICO SALIDA SN. MARCOS (FUENTE: EL AUTOR) .......................49 FIGURA 27. NIVEL ESTÁTICO ZONA 8 (FUENTE: EL AUTOR) ..............................................50 FIGURA 28.CAUDAL DE EXTRACCIÓN (FUENTE: EL AUTOR) .............................................51 FIGURA 29. LECTURA DE COORDENADAS CON GPS (FUENTE: EL AUTOR) ....................53 FIGURA 30. IMPORTAR PUNTOS EN CIVILCAD (FUENTE: EL AUTOR) ...............................55 FIGURA 31. TRIANGULACIÓN DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR) ......................56 FIGURA 32. TRIANGULACIÓN (FUENTE: EL AUTOR) ...........................................................57 FIGURA 33. CURVAS DE NIVEL (FUENTE: EL AUTOR).........................................................58 FIGURA 34. MAPA DE CURVAS ISOFREÁTICAS Y DIRECCIÓN DE FLUJO (FUENTE: EL AUTOR) ....................................................................................................................................59
vi
FIGURA 35. VISTA EN 3D CON LA OPCIÓN FLAT SHADED (FUENTE: EL AUTOR) ............60 FIGURA 36. VISTA CON LA OPCIÓN 3D ORBIT (FUENTE: EL AUTOR) ................................61 FIGURA 37. PERFIL HIDROLÓGICO CON CIVILCAD (FUENTE: EL AUTOR) ........................62 FIGURA 38. GRÁFICA DE RECUPERACIÓN TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR) ...65 FIGURA 39. MAPA GEOLÓGICO (FUENTE: MAPAS GEOLÓGICOS (7)) ...............................68
vii
TABLAS Página
TABLA 1. CUBIERTA FORESTAL (FUENTE: CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO) 6 TABLA 2.FAUNA Y FLORA (FUENTE: ESTUDIO DE CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO) ................................................................................................................ 7 TABLA 3. HOGARES CON SERVICIO (FUENTE: INE 2,002) ................................................... 8 TABLA 4. POZOS ESTUDIADOS (FUENTE: EL AUTOR) ......................................................... 9 TABLA 5. FORMAS DE USO DEL AGUA EN QUETZALTENANGO (FUENTE: EMAX (1,998) 18 TABLA 6.MEDICIONES MES DE ABRIL (FUENTE: EL AUTOR) .............................................43 TABLA 7. MEDICIONES MES DE MAYO (FUENTE:EL AUTOR) .............................................43 TABLA 8. MEDICIONES MES DE JUNIO (FUENTE: EL AUTOR) ............................................44 TABLA 9. MEDICIONES MES DE JULIO (FUENTE: EL AUTOR) .............................................44 TABLA 10. MEDICIONES MES DE AGOSTO (FUENTE: EL AUTOR) .....................................45 TABLA 11. MEDICIONES MES DE MAYO (FUENTE: EL AUTOR) ..........................................45 TABLA 12. COORDENADAS GEOREFERENCIADAS DE LOS POZOS (FUENTE: EL AUTOR) .................................................................................................................................................52 TABLA 13. COORDENADAS DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR) .........................54 TABLA 14. PRUEBA DE BOMBEO POZO TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR) ........64
viii
GLOSARIO
Abatimiento Insuficiente agua en el pozo, cuando éste está siendo bombeado,
baja el nivel dinámico hasta la succión de la bomba.
Ademe Encamisado, con tubería de acero al carbón de un pozo mecánico.
Agua Potable Es la que carece de elementos nocivos y es inodora, incolora e
insípida.
Bomba Mecanismo que sirve para aspirar, impeler o comprimir fluidos.
Caudal Cantidad de un líquido o un gas que fluye en un determinado lugar
por unidad de tiempo.
Emax Empresa municipal de aguas de Xelajú, encargada de administrar
los pozos municipales de Quetzaltenango.
Hidráulica Ciencia y leyes que tratan la estabilidad y circulación de los líquidos
y los problemas que platea la utilización de los mismos.
Nivel dinámico Nivel de agua en el pozo, cuando este está siendo bombeado.
Nivel estático Nivel de agua en el pozo, cuando está en reposo.
Presión Cociente entre la fuerza ejercida por un fluido sobre una superficie
entre el valor de dicha área expresada en metros cuadrados.
ix
Piezómetro Mide un diferencial de altura en pulgadas en la descarga del pozo
al momento del aforo.
Pozo mecánico Agujero que se hace en la tierra, ahondándolo hasta encontrar una
vena de agua para su posterior extracción mediante bomba.
Rejilla Tubería ranurada en el encamisado de un pozo.
Sello sanitario Tapadera metálica, que se coloca en la boca del pozo para evitar que entren contaminantes.
x
OBJETIVOS
Generales:
1. Medir y analizar los niveles estático y dinámico de los pozos municipales de
la ciudad de Quetzaltenango.
2. Proporcionar al lector una fuente confiable de datos recogidos en campo
para futuras investigaciones relacionadas al tema abordado.
Específicos:
1. Contribuir al conocimiento del flujo subterráneo del acuífero de la ciudad de
Quetzaltenango.
2. Generar gráficas de los niveles estático y dinámico de los pozos medidos.
3. Generar gráficas del comportamiento del flujo subterráneo.
4. Analizar la información obtenida y de las gráficas generadas en base a datos
de campo para establecer conclusiones.
5. Investigar programas de computación que representen un modelo del flujo
subterráneo.
6. Obtener información real por medio de la captura, tabulación y presentación
de los datos para que sean utilizados en futuras investigaciones.
xi
INTRODUCCIÓN
El agua que se encuentra por debajo de la superficie del suelo se le conoce como agua
subterránea. Es de carácter fundamental en el ciclo hidrológico y de gran importancia
en la ciudad de Quetzaltenango, ya que contribuye al abastecimiento de la población.
La ciudad cuenta con 116 pozos registrados, de los cuales 29 son administrados por la
municipalidad. El agua subterránea es utilizada en diversos campos debido a su fácil
explotación por medio de la extracción del vital líquido a través de la perforación de
pozos.
Este estudio pretende contribuir al conocimiento del recurso subterráneo de la ciudad
de Quetzaltenango, para mejorar el aprovechamiento y ser una fuente de información
para investigaciones futuras. Durante el desarrollo del estudio se investigó y recopiló
información en diversas áreas de estudio como: hidrología, hidrogeología, hidráulica de
pozos, presentando una guía práctica para el medio.
Durante el proceso de investigación se monitorearon 7 pozos municipales de la ciudad,
levantando en campo durante seis meses un registro de los niveles estático y dinámico,
así como el caudal de extracción en una bitácora para cada uno de los pozos. Los
datos recogidos durante el estudio, pueden ser fuente valiosa de información para
investigaciones a nivel de maestría para generar un modelo hidrológico del flujo
subterráneo, proyecciones a futuro de la oferta y demanda del recurso hídrico, lugares
estratégicos en donde es recomendable perforar un pozo, sólo por mencionar algunos.
Debido a la importancia del recurso hídrico en la ciudad de Quetzaltenango, la
investigación del flujo subterráneo es definitivamente objeto de estudio, para saber
cómo aprovecharlo de la mejor manera para darle el debido cuidado y mantenimiento.
2
CAPÍTULO 1. INVESTIGACIÓN
1.1. Monografía del lugar
1.1.1. Ubicación del lugar
La ciudad de Quetzaltenango se encuentra en Guatemala (América Central) y está
situada en la latitud NORTE 14° 50’ 22” y en la lo ngitud OESTE 91° 31’00”.
De acuerdo a la División Política del País, los pozos en estudio se encuentran
localizados en la jurisdicción de los municipios de La Esperanza y Quetzaltenango, en
el departamento de Quetzaltenango. (11)1
Quetzaltenango es la segunda ciudad más grande en Guatemala. Está situada cerca
de varios volcanes en el corazón de la Sierra Madre, 200 kilómetros al Este de la
Ciudad de Guatemala. Tiene una altitud de 2,333 metros (8,000 pies) sobre el nivel del
mar.
1.2. Límites y colindancias
Limita al Norte con los municipios de: Olintepeque, La Esperanza (Quetzaltenango) y
San Andrés Xecul (Totonicapán); al Sur con los municipios de: Zunil y El Palmar; al
Este con los municipios de Zunil, Salcajá y Almolonga y al Oeste con los municipios de
Concepción Chiquirichapa y San Mateo (todos de este departamento).
1.3. Distribución Político Administrativa
01 Ciudad, llamada Xelajú, conformada por 11 zonas (Cabecera municipal y
departamental); 02 aldeas y 13 caseríos.
Categoría de la cabecera municipal: Ciudad.
1 según referencia bibliográfica (11)
3
Figura 1. Mapa de Guatemala (Fuente: Williams, H.)
4
Figura 2. División Política de Quetzaltenango. (Fu ente: IGN 1,998)
1.4. Extensión La ciudad de Quetzaltenango tiene una extensión aproximada de 120 kilómetros
cuadrados.
1.5. Clima Posee un clima promedio de 24° C todo el año, con u na temporada seca de noviembre
a abril y una temporada de lluvia entre mayo y octubre.
5
1.6. Población e idioma % de pobreza: 20.3
Población total: 122,157 habitantes (Censo Municipal 2000)
ÁREA URBANA ÁREA RURAL TOTAL
Hombres: 50,522 7,624 58,146 (47.6%)
Mujeres: 56,006 8,005 64,011 (52.4%)
TOTAL: 106,528 15,629 122,157
Población Indígena: 61,487 (50%)
Hombres: 29,716
Mujeres: 31,771
Tasa de crecimiento: 2.63%.
Densidad Poblacional: 1,018 habitantes/Km. 2.
Idioma Predominante:
Español y se hablan los idiomas indígenas K’iche’ y Mam.
1.7. Aspectos Hidrográficos El municipio está ubicado en la Cuenca Hidrológica del Río Samalá y está bañado por
los ríos Samalá, Siguilá (Xequijel) y Río Seco que es tributario del Samalá en época de
invierno.
1.8. Accidentes geográficos Fisiografía: está compuesta por las tierras altas volcánicas y montañas o colinas.
Orografía: cuenta con los volcanes: Cerro Quemado, Santa María, Santiaguito y Siete
Orejas y los Cerros: Candelaria, Galápago, Huitán, La Pedrera y Tecún Umán (El
Baúl).
6
1.9. Cubierta Forestal Inicialmente estas áreas estaban cubiertas por densos bosques, compuestos por
coníferas y latifoliadas de zonas altas. Sin embargo, a la fecha las áreas de bosque
municipal se encuentran sumamente degradadas, pero se pueden identificar las
siguientes especies:
Nombre Nombre científico
Pino Blanco Pinus ayacahuite
Pino Colorado Pinus hartwegil
Pino Triste Pinus pseudostrobus
Ciprés Común Cupressus lusitanica
Encino y Roble Quercus spp.
Aliso Alnus spp.
Madrón Arbutus xalapensis
Canac Chyranthodendrum pentadactylon
Cerezo Prunus capuli
Leche Amarilla Zinowiemia spp.
Salvias Budleia spp.
Mano de León Boconia volcánica
Arrayán Bacharis Vaccionoides
Pajón Stipa ichu
Mixjal
Palo naranjo
Palo amargo
Tugk
Toc
Cajquix
TABLA 1. CUBIERTA FORESTAL (FUENTE: CARACTERIZACIÓN DE QUETZALTENANGO)
7
1.9.1. Fauna y flora silvestre Este recurso está en estrecha relación con el bosque, en los terrenos municipales
conviven varias especies de fauna silvestre, entre éstas se mencionan las siguientes:
Nombre Nombre científico
Ardillas Sciurus spp.
Armado Dasypus novencintus
Comadreja Muesteta frenata
Conejo Sylvilagus floridanus
Cotuza Dasyprocta punctata
Coyote Canis latrans
Liebre Lepus flavigularis
Mapache Procyon spp.
Tuza Heterogeumus hispidus
Tecolote volcanero Aegolius ridwayi
Lechuzas Otus spp.
Lagartijas Anolis spp.
Varias especies de aves
Varias especies de insectos
TABLA 2.FAUNA Y FLORA (FUENTE: ESTUDIO DE CARACTERI ZACIÓN DE QUETZALTENANGO)
1.9.2. Flora Entre las especies de flora silvestre observadas y que son aprovechadas
especialmente en la época navideña, están: las patas de gallo también llamadas
Bromeliáceas y Tylanzias, helechos y musgos.
1.10. Economía Su economía se basa en la producción agrícola de: maíz, trigo, legumbres, hortalizas,
frutas, etc., crianza de ganado vacuno, ovino, porcino, caballar y aves de corral; en el
sector industrial cuenta con molinos de trigo, fábricas de tejidos e hilados de algodón y
lana, fábricas de licores y cervezas, fábricas de carrocerías, etc.
8
1.11. Infraestructura y servicios Servicios Básicos: la Ciudad de Quetzaltenango, segunda en importancia en la
República de Guatemala, cuenta con todos los servicios públicos y privados necesarios
de una ciudad de esta categoría, hay servicio de correos y telégrafos, agua potable,
energía eléctrica, alumbrado público, hospital regional, hospital de pulmones, 01 Centro
de Salud, 01 Puesto de Salud, localizado en Aldea San José Chiquilajá, Hospital del
IGSS; 17 hospitales privados/Sanatorios y más de 170 clínicas médicas especializadas,
así como laboratorios; 80 farmacias, Escuelas, Colegios, Institutos Técnicos, 06
Universidades: CUNOC/USAC, URL, UFM, UNIVERSIDAD RURAL, UNIVERSIDAD
GALILEO (FISSIC-IDEA),UNIVERSIDAD DE OCCIDENTE, Radiodifusoras, Centros
Comerciales, Edificios de mercados, Hoteles y Hospedajes, Centro de Capacitación
Regional INTECAP, Agencias Bancarias y Financieras, Almacenes y tiendas
especializadas; 03 líneas de buses extraurbanos de primera clase que viajan
diariamente a la Ciudad Capital; 125 buses urbanos y 47 microbuses que prestan
servicio dentro del perímetro urbano, colonias, cantones y lugares aledaños; se cuenta
con una pista de aterrizaje pavimentada, que es utilizada para vuelos de carácter
público y comercial diariamente a la Ciudad de Guatemala y viceversa. Se cuenta con
la infraestructura del Centro de Ferias, Mercado y Recreación de Quetzaltenango
CEFEMERQ, donde anualmente se desarrolla la Feria Centroamericana de la
Independencia y recientemente se habilitó la Autopista Los Altos, para hacer más fluido
al transporte pesado hacia la Ciudad.(4)2
Área Agua Potable Energía eléctrica Drenaje Eliminación Basura Total de
Hogares Sí No Sí No Sí No Camión
Quema
Tirada Otros
Urbana 20,253 1,235 20,871 617 20,958 530 19,494 1,763 231 21,488
Rural 1,714 937 2,136 515 2,115 536 64 2,560 27 2,651
Total 21,967 2,172 23,007 1,132 23,073 1,066 19,558 4,323 258 24,139
TABLA 3. HOGARES CON SERVICIO (FUENTE: INE 2,002)
2 Según referencia bibliográfica (4)
9
CAPÍTULO 2. DELIMITACIÓN DEL ESTUDIO El estudio se esquematiza en presentar de una forma ordenada los niveles estático y
dinámico, así como el caudal de extracción de siete pozos municipales, siendo éstos
los siguientes:
No. NOMBRE DIRECCIÓN
1 TIERRA COLORADA BAJA
Cantón Tierra Colorada Baja
2 CEFEMERQ Campo cefemerq zona 6
3 ZONA 8 39 av. “c” 1-50 zona 8
Xelajú RL 4 CHITUX Cantón Chitux 5 CHOQUI ALTO (ZONA 6) 0 av. y 9na. Calle zona 6 6 CHUICAVIOC Cantón Chuicavioc
7 SALIDA SAN MARCOS 4ta. calle y 4ta. av. Zona
1, La Esperanza.
TABLA 4. POZOS ESTUDIADOS (FUENTE: EL AUTOR)
El área de interés está dentro de varias cuencas, las cuales drenan sus aguas hacia los
depósitos volcánicos cuaternarios que forman parte del valle de Quetzaltenango y que
representan una fuente de recursos de aguas subterráneas importante en la zona de
estudio.
10
FIGURA 3. UBICACIÓN DE POZOS
ZONA 07
ZONA 01
ZONA 03
ZONA 09
ZONA 08
ZONA 10
ZONA 04
ZONA 02
ZONA 06
CHITUX
XETUJTIERRA COLORADA
BAJA
ALTATIERRA COLORADA
CANDELARIA
CHUICARACOJ
XEPACHE
XECARACOJ
LLANO DEL PINAL
65
64
63
62
57
52
60
58
61
56
CHICUA
54
POZO CHOQUI ALTO
POZO CEFEMERQ
POZO ZONA 8
POZO SALIDA SAN MARCOS
POZO CHITUX
POZO CHUICAVIOC
POZOTIERRA COLORADA
UBICACIÓN DEL POZO
UBICACIÓN DE POZOSMAPA DE QUETZALTENANGO
ESCALA 1:50,000
11
FIGURA 4. ÁREA DE ESTUDIO (FUENTE: INSIVUMEH)
12
CAPÍTULO 3. AGUA SUBTERRANEA
Se iniciará por definir los diferentes conceptos utilizados en el estudio del agua en la
corteza terrestre.
3.1. Hidrología La hidrología es el estudio de las aguas del planta, su formación, circulación y
distribución, sus propiedades químicas y físicas, incluyendo su relación con los seres
vivientes. Todo lo referente al ciclo hidrológico; por lo tanto, la hidrología se refiere a la
precipitación, evaporación, infiltración, movimiento de aguas subterráneas,
escurrimientos y circulación de corrientes de agua. (12)3
3.2 Geología Geología (del griego, geo, “tierra” y logos, “conocimiento”, por lo tanto, tratado o
conocimiento de la Tierra), campo de la ciencia que se interesa por el origen del
planeta Tierra, su historia, su forma, la materia que lo configura y los procesos que
actúan o han actuado sobre él. (1)4
3.2.1. Hidrogeología
3.2.1.1. Unidades Hidrogeológicas Desde el punto de vista hidrogeológico, las diferentes formaciones geológicas que
afloran en la zona de estudio se diferencian según el comportamiento del agua en
dichas formaciones. Se presentan dos tipos de estructuras: un medio granular con
porosidad de intersticios con flujo lento y laminar. El otro medio es fracturado con
porosidad de fisuras, con flujo rápido y turbulento.
En el área de estudio se pueden distinguir las unidades hidrogeológicas siguientes:
depósitos volcánicos cuaternarios, rocas volcánicas recientes y las rocas volcánicas
terciarias. Los depósitos volcánicos cuaternarios están formados principalmente por
depósitos fluviales (Qp), rocas piroclásticas y pómez tipo ignimbrita (Qpi). Los
depósitos fluviales están formados por materiales volcánicos variados depositados en
3 Según referencia bibliográfica (12) 4 Según referencia bibliográfica (1)
13
forma de abanicos lodosos fluviales. Las características hidrogeológicas de esta unidad
están definidas por el grado de consolidación de las cenizas, el cual varía tanto vertical
como horizontalmente.
Las rocas volcánicas recientes están formadas por depósitos volcánicos recientes
producto de erupciones volcánicas recientes. Incluyen conos compuestos, conos
cineríticos, coladas y domos de lava (Qvl, Qvc y Qvd). Su comportamiento
hidrogeológico tiene una relación directa con los depósitos cuaternarios y el nivel
freático en ambas unidades tiene el mismo comportamiento.
La unidad de rocas volcánicas terciarias incluye andesitas, basaltos, riolitas, tobas y
conglomerados laháricos de variada composición mineralógica (Tv). Estas rocas por
enfriamiento brusco o por una actividad tectónica intensa afloran sobre el terreno con
una intensa fracturación. (8) y (10)5
3.3. Agua subterránea El agua subterránea es agua subsuperficial en estratos porosos dentro de una zona de
saturación. Cuando el agua subterránea se va a usar como fuente de abasto, deben
determinarse el tamaño de la cuenca subterránea y la razón a la que pueden hacerse
extracciones continuas.
3.3.1. Acuíferos Los acuíferos son formaciones de agua subterránea capaces de abastecer un
suministro económico de agua.
3.3.1.1. Acuíferos del área de estudio En función de lo mencionado en la sección de hidrogeología (3.2.1) y tomando en
cuenta la geometría de las unidades hidrogeológicas, así como las características
hidráulicas conocidas, se pueden distinguir dos tipos de acuíferos.
3.3.1.2. Acuíferos de las formaciones cuaternarias Estos se presentan como acuíferos libres y se extienden prácticamente sobre toda el
área de las cuencas. Para los depósitos fluviales la profundidad del nivel freático
5 Según referencia bibliográfica (8) y (10)
14
normalmente no es mayor de los 40 metros y para los depósitos piroplásticos la
profundidad del nivel freático alcanza valores de hasta 100 metros. Las constantes
hidráulicas que se observan en estos acuíferos se tiene que para los depósitos fluviales
la transmisividad es del orden de los 200 m2/día y el coeficiente de almacenamiento
tiene un valor medio de 0.10., para el relleno de piroclásticos la transmisividad varía
entre los 50 y 250 m2/día y el coeficiente de almacenamiento es del orden de 0.03. (8) y
(10)6
3.3.1.3. Acuíferos de las formaciones terciarias Estos acuíferos están constituidos principalmente por tobas y lavas, las cuales forman
el sustrato del relleno piroclásticos. El nivel freático se encuentra a distintas
profundidades, siendo la más próxima dentro de los 250 metros. Las constantes
hidráulicas son variables y se encuentran entre los 1,000 a 6,000 m2/día y el coeficiente
de almacenamiento varía entre 0.2 a 0.3, presentando así condiciones para una muy
buena calidad de acuífero.
3.3.2. Acuicludos Las formaciones en las cuales no puede hacerse una extracción a precio económico se
llaman acuicludos.
3.3.3. Permeabilidad Indica la facilidad con la cual el agua se mueve a través de un suelo y determina si una
formación es acuífero o acuicludo. (7)7
La rapidez de movimiento del agua subterránea se expresa con la ley de Darcy:
� = � ∗ � ∗ � Ecuación 1 (7)7
Donde: Q = caudal, en gal/día
K = conductividad hidráulica, ft/día o m/día
I = gradiente hidráulico, ft/ft o m/m
A = área transversal, perpendicular a la dirección del flujo, ft2 o m2
6 Según referencia bibliográfica (8) y (10) 7 Según referencia bibliográfica (7)
15
3.3.4. Conductividad Hidráulica Es una medida de la capacidad del suelo para transmitir agua, es función no lineal del
contenido volumétrico del agua del suelo y varía con la textura de éste. Existen muchos
métodos para determinar la conductividad hidráulica.
3.3.5. Transmisibilidad Es otro índice de la tasa de movimiento de aguas subterráneas. Es igual al producto de
la conductividad hidráulica por el espesor del acuífero. La transmisibilidad indica, para
el acuífero como un todo, lo que el coeficiente de permeabilidad indica para el suelo.
3.3.6 Acuífero libre o no confinado Es el acuífero en el cual la superficie del agua está sometida a la presión atmosférica y
puede elevarse y descender con cambios en el volumen.
3.3.7. Acuífero confinado o artesiano Es el que contiene agua a presión hidrostática, debido a las capas impermeables
encima y debajo de ella. Si se perfora un pozo en un acuífero artesiano, el agua en
este pozo se elevará hasta una altura correspondiente a la presión hidrostática dentro
del acuífero. Con frecuencia, esta presión hidrostática es suficiente para que salga en
chorro por encima del nivel del suelo. Esto es por contraste con un acuífero libre, en
donde las extracciones ocasionan un abatimiento del nivel freático.
3.4. Escurrimiento Es la precipitación residual que queda después de restar las pérdidas por intercepción
y evapotranspiración, aparece en los canales, naturales o artificiales, con flujos
perennes o intermitentes. El escurrimiento, de acuerdo con la trayectoria que toma para
llegar a un canal, puede ser superficial, subsuperficial o freático.
3.4.1. Flujo superficial Se mueve por el suelo como flujo terrestre hasta que llega a un canal, por donde
continúa como flujo en canal o río. Después de unirse al caudal del canal, se combina
con los otros componentes del escurrimiento en el cauce para formar el escurrimiento
total.
16
3.4.2. Flujo subsuperficial Llamado también interflujo, escurrimiento subsuperficial, flujo subsuperficial por
tormenta y filtración por tormenta, se infiltra sólo hasta las capas superiores del suelo
sin unirse al cuerpo freático principal. Como tiene movimiento lateral, puede avanzar
debajo de la tierra hasta que llega a un canal o retorna a la superficie y continúa como
flujo sobre tierra.
3.4.3. Flujo de aguas freáticas o escurrimiento sub terráneo Es el aporte producido por la percolación profunda. Es el flujo del cuerpo freático
principal y requiere períodos largos, quizás de años, para llegar a un canal. El flujo
freático es el que ocasiona que sigan corriendo los ríos en tiempo de secas y
permanece casi constante durante una tormenta.
17
CAPÍTULO 4. ADMINISTRACIÓN DE AGUAS SUBTERRÁNEAS Debido a la utilización creciente de las aguas subterráneas, la correcta administración
de las mismas es una necesidad indispensable. La correcta administración de las
aguas subterráneas consiste en tener en cuenta primordialmente la cantidad y la
calidad del agua. En la cantidad es necesario contemplar un estricto control sobre la
extracción, así como la recarga de las mismas. También se debe velar por la no
contaminación de las aguas subterráneas identificando los desechos superficiales, así
como el reciclaje, ya que estos escurrimientos de algún modo estarán presentes bajo la
superficie terrestre, contaminando así las aguas subterráneas.
Son varios los pasos a seguir para una correcta administración del agua subterránea,
siendo éstos:
a) Realizar una investigación geológica muy completa de la cuenca subterránea.
b) Un estudio hidrológico cualitativo y cuantitativo para tener un rendimiento seguro y
no caer en una sobreexplotación.
c) Finalmente formar un plan tentativo para una correcta administración, tomando como
base los dos primeros pasos, así como un análisis de la oferta y la demanda y los
aspectos operativos y económicos. (7)8
Así mismo, es recomendable el uso de computadoras en el desarrollo de un modelo de
la cuenca en estudio. Debe designarse una institución o un organismo encargado de
llevar a cabo el plan coordinando conjuntamente una serie de mediciones y
recopilación de datos, seleccionando algunos pozos para realizar las investigaciones,
tales como la toma de niveles, caudal de extracción, laboratorios del análisis de la
calidad del agua, así como la contaminación debida a la superficie, realizando
periódicamente evaluaciones de dicho plan para que sea flexible y se ajuste a las
necesidades de la población, así como de los recursos naturales.
8 Según referencia bibliográfica (7)
18
4.1. Abastecimiento de agua Un sistema de distribución de agua se crea con el fin de transportar el líquido a una
presión adecuada, desde el punto de extracción hacia el consumidor final para el
distinto uso que se le dé. También se debe tener en cuenta el tamaño de la misma para
que se pueda utilizar en el caso de alguna emergencia de carácter nacional. La ciudad
de Quetzaltenango se abastece aproximadamente en un 70% del agua subterránea.
Los principales usos del agua son: (3)9
a) Doméstico: consumo humano, servicio doméstico.
b) Industrial: agua que sirve para procesos de manufactura.
c) Público: servicio no pagado, contabilizado en beneficio público.
d) Comercial: en entidades que comercian, restaurant.
Siendo el uso de la misma el presentado:(9)10
FORMA DE USO BENEFICIARIOS PORCENTAJE Residencial 24,650 92% Comercial 1,770 6.5% Industrial 425 1.5% TOTAL 26,845 100%
TABLA 5. FORMAS DE USO DEL AGUA EN QUETZALTENANGO (FUENTE: EMAX (1,998))
4.2. Consumo de agua Al desarrollar un proyecto, debe existir un enfoque en el consumo anual promedio por
persona, es por eso que una investigación sobre los pronósticos demográficos son de
suma importancia. Se debe tener en cuenta que todo pronóstico con herramientas
matemáticas está sujeto a cambios, debido a que influyen factores tales como el
9 Según referencia bibliográfica (3) 10 Según referencia bibliográfica (2)
19
desarrollo industrial, antigüedad de la ciudad, etc. El consumo doméstico oscila entre
50 a 60 galones por persona por día. (7)11
4.3. Volumen de demanda de agua En la demanda del agua influyen varios factores, tales como el clima, la
industrialización, estándar de vida, costo, tamaño de la ciudad, por mencionar algunos.
Una ciudad pequeña tiene una baja demanda de agua, especialmente si hay zonas en
donde se carece de drenajes. El clima es otro factor influyente ya que en épocas
cálidas existe una mayor demanda de agua para el riego de jardines o en edificios para
el aire acondicionado. La demanda de agua varía dependiendo del mes, el día y año.
4.4. Fuentes de abastecimiento de agua Las principales fuentes de abastecimiento de agua, son el agua superficial y el agua
subterránea. Hasta hace algún tiempo las aguas superficiales contaban con los ríos,
arroyos y lagos, pero en la actualidad debido al crecimiento de la población debe
tomarse en cuenta también la desalinización de las aguas, así como las aguas de
desecho y las aguas negras.
4.5. Normas de calidad para el agua Para una correcta administración del agua subterránea, deben considerarse normas de
calidad del agua, principalmente las consideradas por la organización mundial de la
salud. Lo anterior no es objeto del estudio llevado a cabo. (Ver anexo 3)
4.6. Tratamiento del agua El agua se trata para eliminar las bacterias patógenas, sabores y olores desagradables,
partículas, así como color y dureza y reducir los niveles de cualquier contaminante
cuando es necesario cumplir con cualquier norma de calidad del agua. Algunos de los
métodos más comunes son la sedimentación simple y almacenamiento, coagulación-
sedimentación, filtración lenta y rápida en arena, desinfección y suavización.
11 Según referencia bibliográfica (7)
20
CAPÍTULO 5. HIDRÁULICA DE POZOS Un pozo de gravedad es un agujero que penetra en forma vertical en un acuífero que
tiene superficie de agua libre a la presión atmosférica. Un pozo a presión o artesiano
atraviesa un estrato impermeable hasta un acuífero confinado que contiene agua a una
presión mayor que la atmosférica (figura 5). Un pozo artesiano que brota es un pozo
que se extiende dentro de un acuífero confinado, el cual está a una presión suficiente
para ocasionar que el agua fluya encima del cabezal. Un pozo horizontal es un túnel,
zanja o tubo horizontal, colocado normal al flujo del agua freática en un acuífero. (9)12
5.1. Abatimiento Cuando se bombea el agua de un pozo, se disminuye, reduce o abate el nivel del agua
alrededor del pozo y se forma lo que es llamado un cono de depresión. La línea de
intersección entre el cono de depresión y la superficie original del agua se llama círculo
de influencia.
La interferencia entre dos o más pozos es ocasionada por la superposición de círculos
de influencia. Debido a lo anterior, el abatimiento de cada pozo de interferencia es
mayor y el caudal de agua se reduce, proporcional al grado de interferencia de los
pozos. La interferencia entre dos o más pozos cercanos entre sí puede aumentar
considerablemente al punto que el sistema de pozos pueda producir un gran cono de
depresión.
12 Según referencia bibliográfica (9)
21
FIGURA 5.CONO DE DESCENSOS. (FUENTE: F. SÁNCHEZ)
5.2. Flujo a partir de los pozos El gasto Q de flujo constante, para un pozo de gravedad, puede encontrarse con la
fórmula de Dupuit: (7)13
� =1.36 ∗ � ∗ (� − ℎ )
log (�/�)
donde:
Q = flujo, en galones por día
K= conductividad hidráulica, en galones por día por ft con un gradiente hidráulico de 1:1
H = profundidad total del agua desde el fondo del pozo hasta la superficie de agua libre
antes de bombear, en ft
h = H menos el abatimiento, en ft
D = diámetro del círculo de influencia, en ft
d = diámetro del pozo, en ft.
13 Según referencia bibliográfica (7)
Ecuación 2 (7)13
22
El flujo constante, en gal /día, para un pozo artesiano se obtiene con:(7)14
� =2.73 ∗ � ∗ � ∗ (� − ℎ)
log (�/�)
En donde t es el espesor del acuífero confinado, en ft.
Transcurre un tiempo largo entre el comienzo del bombeo y el establecimiento de una
condición de un círculo de influencia con diámetro constante. Debido a lo anterior, los
valores correctos de abatimiento y del círculo de influencia sólo pueden obtenerse
después de períodos largos de bombeo continuo.
Para analizar las condiciones de caudal de un pozo, donde no se haya establecido un
equilibrio, se utiliza una fórmula sin equilibrio, creada por Theis y una fórmula sin
equilibrio modificada creada por Jacob. Ambos métodos utilizan un coeficiente de
almacenamiento S y el coeficiente de transmisibilidad T para eliminar complicaciones
debidas al desajuste en tiempo antes de alcanzar un caudal continuo.
5.3. Fórmula de Dupuit-Thiem y Fórmula de Jacob - T heis El francés Dupuit desarrolló la fórmula inicialmente (1,863) mientras que el Alemán
Thiem (1870,1887) la aplicó para el cálculo de la transmisividad del acuífero aplicando
los ensayos de bombeo. La fórmula es la siguiente:(9)15
�� − � = �
2��ln
�
dónde:
S1, S2 = descensos registrados
Q = caudal
T = transmisividad
r2, r1 = distancia entre pozos
14 Según referencia bibliográfica (7) 15 Según referencia bibliográfica (9)
Ecuación 3 (7)14
Ecuación 4 (9)15
23
La primera expresión matemática que refleja la forma del cono de descenso se debe a
Theis que en 1935 la elaboró a partir de la similitud del flujo del agua y el flujo del calor.
Posteriormente en 1946 Cooper y Jacob la simplificaron obteniendo la fórmula
conocida como fórmula de Jacob:(9)16
� = 2.25 ∗ � ∗ �
dónde:
S = coeficiente de almacenamiento
t = tiempo transcurrido del ensayo de bombeo
T = transmisividad
r2 = radio de influencia
5.4. Excavación de pozos Los pozos pueden clasificarse por su método de construcción y su profundidad. Los
pozos poco profundos de menos de 100 ft de profundidad se excavan o perforan. Los
pozos más profundos de más de 100 ft de profundidad suelen perforarse con
perforadora de cable, inyección de agua, sacanúcleos o con métodos hidráulico y
rotatorio.
5.5. Equipo de pozos El equipo esencial para un pozo consta del ademe, rejilla, tubo eductor o elevador,
bomba y motor. El ademe mantiene el material y agua contaminada aislada del pozo y
evita la fuga del agua de buena calidad.
La rejilla se coloca abajo del ademe para contener las paredes del acuífero, permitir
que el agua pase del acuífero al pozo y detener el movimiento de las partículas
16 Según referencia bibliográfica (9)
Ecuación 5 (9)16
24
grandes de arena hacia el pozo. La bomba, el motor y el tubo eductor se utilizan para
mover el agua desde el acuífero hasta los tubos de recolección en la superficie. (7)17
5.6. Bombas para pozos Éstas se clasifican como centrífugas, de hélice, de chorro, helicoidales, rotatorias,
aspirantes e impelentes y elevadoras por aire, aunque las bombas centrífugas son las
más comunes para pozos poco profundos o profundos, las circunstancias pueden dictar
el uso de otros tipos.
17 Según referencia bibliográfica (7)
25
CAPÍTULO 6. RESULTADOS 6.1. Ubicación de los pozos monitoreados
La ciudad de Quetzaltenango cuenta con 116 pozos registrados, de los cuales 29 son
administrados por Emax, los pozos que se utilizaron en el estudio de la medición de los
niveles estáticos y dinámicos fueron 7 y son los siguientes:
6.1.1 Chitux
Este pozo está ubicado en el cantón Chitux y tiene una profundidad perforada de 660
pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 2 pulgadas, el motor de la bomba es
de 20 caballos de fuerza, el cual está instalado a una profundidad de 520 pies. Las
horas de bombeo se encuentran entre 19 a 24 horas, según el requerimiento de los
depósitos a los que provee agua, el caudal de extracción promedio es de 183.83
m3/día.
FIGURA 6. POZO CHITUX (FUENTE: EL AUTOR)
21/04/2010
26
6.1.2. Chuicavioc
Se encuentra ubicado en el cantón Chuicavioc con una profundidad perforada de 740
pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 3 pulgadas, el motor de la bomba es
de 40 caballos fuerza, el cual está instalado a una profundidad de 616 pies. El bombeo
es de 24 horas y el caudal promedio es de 426.90 m3/día.
FIGURA 7. POZO CHUICAVIOC (FUENTE: EL AUTOR)
22/04/2010
27
6.1.3. Nombre del Pozo: Choquí Alto (zona 6)
Se encuentra ubicado en la 0 avenida y 9na. Calle zona 6, con una profundidad
perforada de 600 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 6 pulgadas, el
motor de la bomba es de 60 caballos fuerza, el cual está instalado a una profundidad
de 320 pies. El bombeo es de 24 horas y el caudal promedio es de 2,105.43 m3/día.
FIGURA 8. POZO CHOQUÍ ALTO: EL AUTOR)
21/04/2010
28
6.1.4. Nombre del Pozo: CEFEMERQ
Se encuentra ubicado en el campo CEFEMERQ zona 6, con una profundidad perforada
de 700 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 3 pulgadas, el motor de la
bomba es de 30 caballos fuerza, el cual está instalado a una profundidad de 220 pies.
El bombeo es de 24 horas y el caudal promedio es de 1,026.59 m3/día.
FIGURA 9. POZO CEFEMERQ (FUENTE: EL AUTOR)
21/04/2010
29
6.1.5. Nombre del Pozo: Zona 8
Este pozo se encuentra ubicado en la 39 avenida “C” 1-50 zona 8, Xelajú RL, con una
profundidad perforada de 850 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 6
pulgadas, el motor de la bomba es de 75 caballos fuerza, el cual está instalado a una
profundidad de 400 pies. El bombeo es de 24 horas y el caudal promedio es de
3,165.39 m3/día.
FIGURA 10. POZO ZONA 8 (FUENTE: EL AUTOR)
21/04/2010
30
6.1.6. Nombre del pozo: Tierra colorada Baja
La ubicación del pozo se encuentra en el cantón Tierra Colorada Baja con una
profundidad perforada de 560 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es de 4
pulgadas, el motor de la bomba es de 25 caballos fuerza, el cual está instalado a una
profundidad de 280 pies. El bombeo es de 20 horas y el caudal promedio es de 660.44
m3/día.
FIGURA 11. POZO TIERRA COLORADA BAJA (FUENTE: EL AU TOR)
03/06/2010
31
6.1.7. Nombre del Pozo: Salida San Marcos
Este pozo se encuentra ubicado en la 4ta. Calle y 4ª. Avenida zona 1, La Esperanza y
tiene una profundidad perforada de 600 pies. El diámetro de la tubería de impulsión es
de 4 pulgadas, el motor de la bomba es de 15 caballos fuerza, el cual está instalado a
una profundidad de 540 pies. El bombeo es de 24 horas y el caudal promedio es de
428.01 m3/día.
FIGURA 12. POZO SALIDA A SAN MARCOS. (FUENTE: EL AU TOR)
32
CAPÍTULO 7. MEDICIÓN DE LOS NIVELES ESTÁTICO Y DINÁ MICO DE LOS
POZOS
La medición de los niveles estático y dinámico de los pozos se realizó entre los meses
de abril a septiembre del año 2010.
Para realizar la toma de los niveles estático y dinámico, se utilizó el método por sonda
eléctrica. El método de funcionamiento del instrumento consiste en bajar al pozo los
electrodos del instrumento. Cuando éstos tocan el agua, el circuito se cierra y se
enciende una luz indicativa en el instrumento de control que está posicionado en la
parte superior del pozo. El operador puede entonces registrar la distancia hasta el nivel
del agua midiendo el cable de doble conductor que tiene marcas espaciadas
regularmente y bien definidas.
33
FIGURA 13. SONDA ELÉCTRICA (FUENTE: DAHO POZOS)
34
FIGURA 14. SONDA UTILIZADA EN EL ESTUDIO (FUENTE: E L AUTOR)
7.1. Procedimiento utilizado para medir los niveles estático y dinámico
7.1.1. Trasladar la sonda eléctrica hacia el lugar donde se ubica el pozo La cinta tiene un peso aproximado de 25 libras y se debe trasladar hacia la ubicación
de los pozos y se compone de (ver figura):
1) cinta métrica con espacios graduados
2) manubrio para enrollar y desenrollar
3) bombillo
4) electrodo.
1
2
3
4
20/04/2010
35
7.1.2. Ubicar el equipo para medir los niveles del pozo
Se debe colocar la cinta a través del tubo de PVC (sonda del pozo).
FIGURA 15. SONDA DEL POZO (FUENTE: EL AUTOR)
7.1.3. Desenrollar la cinta a través del tubo PVC Desenrollar la cinta hasta que se sienta liviana entre las manos por el peso de la
misma, levantar y bajar la cinta varias veces para comprobar que la sonda no se haya
atorado a través del tubo PVC.
16/07/2010
36
FIGURA 16. PROCEDIMIENTO NIVEL DINÁMICO (FUENTE: EL AUTOR)
7.1.4. Leer el nivel dinámico del pozo Al momento de que el foco o bombillo de la sonda eléctrica se encienda, se debe
levantar la cinta y volver a bajarla varias veces hasta tomar una lectura fiel del nivel
dinámico del pozo.
FIGURA 17. BOMBILLO (FUENTE: EL AUTOR
7.1.5. Anotar datos Anotar los datos recogidos en la Bitácora de pozo, indicando fecha, hora de lectura,
código del pozo, nombre del operador del pozo, así como algunas observaciones (día
lluvioso, nublado, etc.).
16/07/2010
16/07/2010
37
7.1.6. Enrollar la cinta
Se debe enrollar la cinta una longitud considerable, según el pozo que se esté
midiendo, esto con el objetivo de que en algunos casos el tiempo de recuperación del
pozo es demasiado rápido y tiende a subir algunos metros o centímetros en un tiempo
determinado y esto provocaría que la sonda eléctrica haga contacto con el agua, con lo
cual al permanecer el foco encendido un largo tiempo podría dañarse.
FIGURA 18. PROCEDIMIENTO NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR)
7.1.7. Detener el funcionamiento de la bomba del po zo
Se debe apagar la bomba del pozo, para que se detenga la extracción del agua y así
proceder después de un tiempo determinado tomar la lectura del nivel estático del
pozo.
7.1.8. Tomar el nivel estático
Después de un tiempo estipulado, ya sea 1 hora, 2 horas, o hasta 24 horas o más, se
procede a tomar lectura del nivel estático del pozo en estudio.
16/07/2010
38
FIGURA 19. LECTURA DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL A UTOR)
7.1.9. Anotar datos
Se anotan los datos en la bitácora respectiva del pozo en estudio y se colocan las
lecturas realizadas.
7.1.10. Enrollar la cinta
Se procede nuevamente a enrollar la cinta de la sonda eléctrica, teniendo cuidado de
que no roce con la sonda del pozo (tubo pvc) a manera de que la cinta no se gaste.
FIGURA 20. PROCEDIMIENTO FINAL (FUENTE: EL AUTOR)
16/07/2010
16/07/2010
39
7.1.11. Anotar la lectura del caudal
Se procede a anotar la lectura del medidor de extracción de agua del pozo en estudio y
anotar la lectura en la bitácora correspondiente.
FIGURA 21. MACROMEDIDOR (FUENTE: EL AUTOR)
7.1.12. Encender la bomba
Se enciende nuevamente la bomba para que siga en funcionamiento.
7.2. Anotación de los datos levantados en campo
Para hacer la anotación de los datos de la información de los pozos durante los 6
meses de monitoreo, se colocaron en una bitácora, en donde se registró de manera
ordenada toda la información obtenida.
16/07/2010
40
7.2.1. Información de la bitácora
7.2.1.1. Información general
1. Código de pozo: se debe escribir el código de pozo, el cual se encuentra
registrada en la Empresa Municipal de Aguas de Quetzaltenango.
2. Expediente: Correspondiente al número de expediente con el que se identifica el
pozo.
3. Nombre del pozo: corresponde al nombre del predio donde se localiza el pozo
profundo.
4. Nombre del concesionario: corresponde a la persona natural o jurídica a quien
se le otorga la resolución de concesión. En este caso EMAX.
5. Dirección: se debe escribir la dirección del predio donde se localiza el pozo.
6. Teléfono: se debe escribir el número de teléfono del predio donde se localiza el
pozo.
7.2.1.2. Registro del nivel dinámico
En explotación o funcionamiento el pozo profundo a un caudal fijo para realizar
el registro del nivel dinámico.
7. Nivel de referencia: corresponde al nivel a partir del cual se realiza la medición,
este nivel debe ser el mismo al nivel tomado en el numeral 17.
8. Caudal de extracción: se deberá escribir el caudal al cual es explotado el pozo
en el momento de las mediciones del nivel dinámico, este caudal se registra en
litros por segundo (o metros cúbicos por día) y se podrá identificar en el sistema
de medida a través de un aforo.
9. Caudal hora máxima: caudal de explotación en una hora trabajada.
10. Fecha de registro: se debe escribir la fecha en la cual se realiza el registro del
nivel dinámico.
11. Hora de registro: se debe escribir la hora en la cual se realiza el registro del nivel
dinámico.
41
12. Profundidad: se debe escribir la profundidad exacta a la cual se encuentra el
nivel dinámico registrado en la hora específica.
Las casillas 12, 13 y 14, presentan varias filas ( a, b, c, d, e) teniendo en cuenta
que en ocasiones y a diferentes horas bajo las condiciones de explotación
determinadas por el concesionario , se realizan diferentes mediciones del nivel
dinámico para determinar su comportamiento y descenso a medida que
transcurre el tiempo de explotación.
13. Tiempo total de bombeo: se debe indicar en horas y minutos, el tiempo total del
período de explotación de agua subterránea en el cual se realizó el registro de la
profundidad del nivel dinámico de agua subterránea.
7.2.1.3. Registro del nivel estático
14. Tiempo de no extracción de agua subterránea: se debe escribir el tiempo en
horas y minutos durante el cual el pozo profundo estuvo en reposo, es el mismo
tiempo en el cual no se puso a producir el pozo.
15. Nivel de Referencia: toda medida de registro realizada dentro del pozo deberá
efectuarse siempre desde un mismo punto de referencia (boca del pozo, nivel de
piso).
16. Fecha de Registro: corresponde a la fecha al día, mes y año en el cual se realiza
el registro.
17. Hora de registro: corresponde a la hora a la cual se realiza la primera medición
del nivel estático. Es importante recordar que el pozo debe estar en período de
no – explotación.
18. Profundidad: corresponde a la profundidad a la cual se encuentra el agua en la
hora determinada y bajo las condiciones del pozo en período de no-explotación.
Las casillas 18, 19, 20 presentan varias filas ( a), b) y c) ), teniendo en cuenta
que en ocasiones a diferentes horas y bajo las condiciones de no-explotación
indicadas, se realizan diferentes mediciones para promediar el nivel estático.
19. Observaciones: se debe incluir las dificultades que se tuvieron para el registro
de los niveles o las condiciones climáticas sol llovizna, aguacero, etc. Presente
42
durante el período de no-explotación al igual que al período de explotación del
agua subterránea.
7.2.3. Bitácora utilizada La bitácora utilizada para los registros es la siguiente:
FIGURA 22. BITÁCORA DE REGISTRO (FUENTE: EL AUTOR)
43
CAPÍTULO 8. DATOS OBTENIDOS Durante las mediciones obtenidas entre los meses de abril a septiembre del 2,010 en
los pozos estudiados, se encuentran los datos en las bitácoras en el anexo 1,
presentando a continuación un resumen de las mediciones obtenidas, teniendo como
registro de los niveles estático y dinámico de los pozos, así como del caudal de
extracción un promedio de las mediciones realizadas mensualmente.
8.1. Resumen de las mediciones de abril a mayo de 2 010
8.1.1. Mediciones mes de abril
ABRIL
No. POZO COTA DE BOMBA (m)
estático (promedio)
dinámico (promedio)
VOLUMEN (m³/dia)
1 CHOQUÍ ALTO 2,259 57.96 63.22 2712.35
2 CEFEMERQ 2,293 53.98 54.36 909.70
3 ZONA 8 2,302 97.60 103.58 3348.83
4 SALIDA SAN MARCOS 2,300 128.88 144.53 420.71
5 CHITUX 2,342 137.70 151.89 164.80
6 CHUICAVIOC 2,281 95.39 96.62 495.57
7 TIERRA COLORADA BAJA 2,310 51.36 75.79 1006.00
271739.31
TABLA 6.MEDICIONES MES DE ABRIL (FUENTE: EL AUTOR)
8.1.2. Mediciones mes de mayo
MAYO
No. POZO COTA DE BOMBA (m)
estático (promedio)
dinámico (promedio)
VOLUMEN (m³/dia)
1 CHOQUÍ ALTO 2,259 58.05 63.45 2755.7
2 CEFEMERQ 2,293 54.03 54.42 873.95
3 ZONA 8 2,302 97.93 103.85 3312.22
4 SALIDA SAN MARCOS 2,300 128.69 141.55 460.17
5 CHITUX 2,342 137.78 151.90 163.17
6 CHUICAVIOC 2,281 95.65 96.25 500.55
7 TIERRA COLORADA BAJA 2,310 51.36 75.79 1006.00
281224.94
TABLA 7. MEDICIONES MES DE MAYO (FUENTE:EL AUTOR)
44
8.1.3. Mediciones mes de junio
JUNIO
No. POZO COTA DE BOMBA (m)
estático (promedio)
dinámico (promedio)
VOLUMEN (m³/dia)
1 CHOQUÍ ALTO 2,259 53.74 63.36 2799.05
2 CEFEMERQ 2,293 53.92 54.32 827.56
3 ZONA 8 2,302 98.09 104.41 3403.90
4 SALIDA SAN MARCOS 2,300 129.03 144.88 416.14
5 CHITUX 2,342 137.82 154.48 161.77
6 CHUICAVIOC 2,281 95.69 96.21 510.66
7 TIERRA COLORADA BAJA 2,310 52.19 76.25 998.72
273533.91
TABLA 8. MEDICIONES MES DE JUNIO (FUENTE: EL AUTOR)
8.1.4. Mediciones mes de julio
JULIO
No. POZO COTA DE BOMBA (m)
estático (promedio)
dinámico (promedio)
VOLUMEN (m³/dia)
1 CHOQUÍ ALTO 2,259 57.93 63.56 2842.41
2 CEFEMERQ 2,293 53.91 54.27 776.48
3 ZONA 8 2,302 97.97 104.10 3333.04
4 SALIDA SAN MARCOS 2,300 127.32 140.95 425.36
5 CHITUX 2,342 137.66 151.94 160.48
6 CHUICAVIOC 2,281 95.22 96.32 513.66
7 TIERRA COLORADA BAJA 2,310 50.94 75.42 994.51
280424.389
TABLA 9. MEDICIONES MES DE JULIO (FUENTE: EL AUTOR)
45
8.1.5. Mediciones mes de agosto
AGOSTO
No. POZO COTA DE BOMBA (m)
estático (promedio)
dinámico (promedio)
VOLUMEN (m³/dia)
1 CHOQUÍ ALTO 2,259 57.88 63.59 2893.40
2 CEFEMERQ 2,293 53.83 54.21 728.24
3 ZONA 8 2,302 97.93 104.07 3,335.94
4 SALIDA SAN MARCOS 2,300 128.13 144.89 421.51
5 CHITUX 2,342 137.69 151.48 159.59
6 CHUICAVIOC 2,281 95.17 96.24 524.11
7 TIERRA COLORADA BAJA 2,310 51.78 75.83 1,031.21
281913.94
TABLA 10. MEDICIONES MES DE AGOSTO (FUENTE: EL AUTOR)
8.1.6. Mediciones mes de septiembre
SEPTIEMBRE
No. POZO COTA DE BOMBA (m)
estático (promedio)
dinámico (promedio)
VOLUMEN (m³/dia)
1 CHOQUÍ ALTO 2,259 57.77 63.53 2890.74
2 CEFEMERQ 2,293 53.83 54.23 729.22
3 ZONA 8 2,302 98.10 104.24 3340.21
4 SALIDA SAN MARCOS 2,300 125.94 145.55 427.31
5 CHITUX 2,342 137.59 151.61 159.04
6 CHUICAVIOC 2,281 95.12 96.18 523.78
7 TIERRA COLORADA BAJA 2,310 50.54 75.67 999.57
272096.25
TABLA 11. MEDICIONES MES DE MAYO (FUENTE: EL AUTOR)
46
8.2. Gráficas generadas en base a los datos obtenid os
Con la tabulación de los datos y recopilación en forma ordenada se pueden generar
gráficas para realizar diversos análisis y comparaciones entre los diferentes pozos
monitoreados durante la investigación.
8.2.1. Gráfica de resumen de los niveles estático y dinámico
La gráfica mostrada presenta un resumen de los seis meses de medición de los pozos,
dentro de las cuales se encuentran tres barras, las cuales representan la coordenada
en metros sobre el nivel del mar de cada pozo (coordenada z), el nivel estático
promedio de los seis meses de medición y por último el nivel dinámico promedio,
nombrados de izquierda a derecha respectivamente. Es de gran importancia observar
el comportamiento del nivel freático, representado por el nivel estático en los pozos
Choquí Alto y CEFEMERQ, ya que como puede observarse en estos pozos cercanos
entre sí el nivel freático tiene una diferencia de nivel mínima, lo cual lleva a obtener un
resultado esperado de la investigación. Los pozos zona 8 y salida a San Marcos
aunque tienen diferencia de altura en su coordenada z, de alrededor de los 40 metros,
los niveles freáticos se mantienen con una diferencia de al menos 10 metros, el pozo
de Chitux sobrepasa apenas los 2,350 metros sobre el nivel del mar, dándonos todo lo
anterior un indicador de que el nivel freático en esta área se encuentra entre los 2,325
a los 2,365 metros sobre el nivel del mar. De este análisis se puede deducir,
dependiendo el área en que se desee instalar un pozo la cantidad de metros que hay
que perforar. (ver figura 23).
47
FIGURA 23. RESUMEN DE NIVELES ESTÁTICO Y DINÁMICO ( FUENTE: EL AUTOR)
El nivel freático mínimo se encuentra en el área cercana al pozo Choquí Alto y el nivel
máximo freático se encuentra en el área cercana a Chuicavioc, aunque si se observa la
gráfica, en esta área se debe perforar a más profundidad.
8.2.2. Gráficas comparativas de niveles estáticos e ntre pozos
8.2.2.1. Pozos Chitux y Chuicavioc De las dos gráficas generadas se puede observar que entre el primer y tercer mes de
medición, hay una disminución de los niveles freáticos y entre el cuarto al sexto mes el
nivel freático aumenta.
2100
2150
2200
2250
2300
2350
2400
2450
2500
2550
coordenada z
nivel estatico
nivel dinamico
48
FIGURA 24. NIVEL ESTÁTICO POZO CHITUX (FUENTE: EL A UTOR)
FIGURA 25. NIVEL ESTÁTICO CHUICAVIOC (FUENTE: EL AU TOR)
8.2.2.2. Pozos Tierra colorada baja y salida San M arcos
Puede observarse en las dos gráficas que en los dos primeros meses de medición el
nivel freático se mantiene, en el tercer mes disminuye, en el cuarto mes aumenta, en el
quinto disminuye y en el sexto aumenta.
2,362.052,362.102,362.152,362.202,362.252,362.302,362.352,362.402,362.45
1 2 3 4 5 6
CHITUX
CHITUX
2,373.00
2,373.20
2,373.40
2,373.60
2,373.80
2,374.00
1 2 3 4 5 6
CHUICAVIOC
CHUICAVIOC
49
FIGURA 26. NIVEL ESTÁTICO TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR)
FIGURA 27. NIVEL ESTÁTICO SALIDA SN. MARCOS (FUENTE : EL AUTOR)
2,341.50
2,342.00
2,342.50
2,343.00
2,343.50
2,344.00
2,344.50
2,345.00
1 2 3 4 5 6
TIERRA COLORADA BAJA
TIERRA COLORADA BAJA
2,334.002,334.502,335.002,335.502,336.002,336.502,337.002,337.502,338.002,338.502,339.002,339.50
1 2 3 4 5 6
SALIDA SAN MARCOS
SALIDA SAN MARCOS
50
8.2.2.3. Pozo zona 8
Es de especial atención analizar las mediciones realizadas en el pozo ubicado en la
zona 8, ya que si se observa en los cuatro pozos analizados anteriormente, en el sexto
mes de medición, el nivel freático aumenta, rebasando su nivel estático inicial. Este
pozo es el único que no supera su nivel estático inicial obtenido en el primer mes de
medición. Las razones por las cuales este pozo no recarga sus niveles freáticos
pueden ser varias, tales como la ubicación en la que se encuentre, la sobreexplotación
del pozo, ya que de los siete pozos estudiados éste es el que mayor caudal de
extracción produce: 3,345.69 m3/día en promedio, en base al estudio realizado,
también puede deberse al radio de influencia producido por uno o varios pozos
cercanos a éste. Es de suma importancia estudiar el comportamiento del pozo durante
mayor tiempo y prestar atención al pozo en mención para evitar futuras complicaciones.
FIGURA 28. NIVEL ESTÁTICO ZONA 8 (FUENTE: EL AUTOR)
2,325.60
2,325.70
2,325.80
2,325.90
2,326.00
2,326.10
2,326.20
2,326.30
2,326.40
2,326.50
1 2 3 4 5 6
ZONA 8
ZONA 8
51
8.2.2.4. Caudal de extracción de los pozos en estud io
A continuación, se presenta una gráfica de resumen del caudal de extracción de los
pozos estudiados durante los meses de abril a septiembre del 2010.
FIGURA 29.CAUDAL DE EXTRACCIÓN (FUENTE: EL AUTOR)
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Caudal m3/dia
Caudal m3/dia
52
CAPÍTULO 9. MAPA DE CURVAS ISOFREÁTICAS
9.1. Software utilizado Otra de las aplicaciones de los datos obtenidos dentro de las mediciones se da al poder
obtener un mapa de curvas isofreáticas, por medio de software investigado durante el
estudio. Los programas que son más utilizados para estudios de este tipo son Surfer y
Civilcad. Surfer es un programa utilizado para la interpolación y cartografía en 2 y 3
dimensiones, la cartografía y el análisis se hacen sobre una retícula. Civilcad es un
programa que trabaja sobre Autocad, puede generar rutinas para generar información
útil en los diferentes proyectos, así como trabajar en 2 y 3 dimensiones. Para el estudio
realizado se eligió el programa Civilcad, por ser más conocido en el medio, ya que
como se mencionó anteriormente trabaja en conjunto con autocad.
9.2. Procedimiento A continuación, se describe el procedimiento utilizado para generar el mapa de curvas
isofreáticas utilizando los datos obtenidos durante el estudio y por medio del programa
Civilcad.
9.2.1. Lectura de coordenadas con gps Uno de los pasos más importantes durante el estudio fue la toma de las coordenadas
con gps de los pozos en estudio. El aparato utilizado fue el gps Orbit, con una precisión
satelital de 6 metros. Las coordenadas halladas fueron las siguientes:
No. NOMBRE DE POZO Coordenadas (m)
X Y Z (=cota)
1 CHOQUÍ ALTO 660081 1642701 2357
2 CEFEMERQ 660783 1643475 2360
3 ZONA 8 656715 1643910 2424
4 SALIDA SAN MARCOS 655167 1643804 2465
5 CHITUX 654599 1642751 2500
6 CHUICAVIOC 657637 1634988 2469
7 TIERRA COLORADA BAJA 656195 1638136 2333
TABLA 12. COORDENADAS GEOREFERENCIADAS DE LOS POZOS (FUENTE: EL AUTOR)
53
FIGURA 30. LECTURA DE COORDENADAS CON GPS (FUENTE: EL AUTOR)
9.2.2. Ingreso de coordenadas a Civilcad
Teniendo las coordenadas x, y, z de los pozos en estudio, se procede a ingresarlas al
programa, tomando en cuenta que la coordenada z es a nivel de terreno, pero lo que se
necesita son los datos de los niveles estáticos de los pozos en estudio, entonces a la
lectura tomada en el eje z se le debe restar las lecturas realizadas durante el estudio de
los niveles estático y tomando el promedio de ellas. También es necesario mencionar
que con siete puntos tomados, la fidelidad del mapa generada es menor, por lo cual se
investigaron los puntos y niveles estáticos de otros 7 pozos para incluirlos en los datos
ingresados al programa, para generar un mapa de curvas isofreáticos más fiel. Los
puntos ingresados al programa quedan de la siguiente manera:
GPS
14/05/2010
54
NIVEL ESTÁTICO
No. POZO COORDENADA
X (m) COORDENADA
Y (m) COORDENADA
Z (m)
1 LA DEMOCRACIA 657386 1643342 2,327
2 SAN ISIDRO 657151 1643471 2325.165
3 PACAJA 657537 1640445 2326.190556
4 COLONIA EL PARAISO 657563 1640757 2331.527639
5 ZOOLOGICO 657628 1641896 2314.878438
6 ROTONDA 660687 1641030 2294.337833
7 CENIZAL 659868 1639815 2300.552727
8 CHOQUÍ ALTO 660081 1642701 2299.78
9 CEFEMERQ 660783 1643475 2306.083333
10 ZONA 8 656715 1643910 2326.063
11 SALIDA SAN MARCOS 655167 1643804 2337.000833
12 CHITUX 654599 1642751 2362.293
13 CHUICAVIOC 657637 1634988 2373.625833
14 TIERRA COLORADA BAJA 656195 1638136 2281.6375
TABLA 13. COORDENADAS DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE: EL AUTOR)
Se selecciona la rutina de civilcad para importar puntos de terreno, como se muestra en
la figura, se selecciona el tipo de coordenadas x, y, z, y a continuación se selecciona el
archivo que contiene las coordenadas de los pozos. Con las coordenadas del archivo,
civilcad genera una nube de puntos con los datos que se alimentó al programa.
55
FIGURA 31. IMPORTAR PUNTOS EN CIVILCAD (FUENTE: EL AUTOR)
9.2.3. Triangulación de los puntos
Con la nube de puntos de los pozos se procede a correr la rutina de triangulación de
puntos, que realiza una interpolación en tres dimensiones, que dará el contorno del
mapa hidrológico. Se selecciona en la pestaña de civilcad la opción de Altimetría, luego
Triangulación y Terreno, para generar la triangulación de las coordenadas x, y, z. A
continuación, se selecciona la nube de puntos y se obtiene la triangulación.
56
FIGURA 32. TRIANGULACIÓN DEL NIVEL ESTÁTICO (FUENTE : EL AUTOR)
57
FIGURA 33. TRIANGULACIÓN (FUENTE: EL AUTOR)
9.2.4. Curvas Isofreáticas
Para obtener las curvas se selecciona Altimetría, Curvas de nivel, Terreno, como se
muestra en la figura.
58
FIGURA 34. CURVAS DE NIVEL (FUENTE: EL AUTOR)
Se selecciona la triangulación del paso anterior y se obtienen las curvas isofreáticas,
para luego anotar las elevaciones respectivas. Se genera un mapa de curvas
isofreáticas y también se pueden obtener vistas en 3 dimensiones, aplicando la opción
3d malla de civilcad en combinación con los comandos de autocad.
59
FIGURA 35. MAPA DE CURVAS ISOFREÁTICAS Y DIRECCIÓN DE FLUJO (FUENTE: EL AUTOR)
60
FIGURA 36. VISTA EN 3D CON LA OPCIÓN FLAT SHADED (F UENTE: EL AUTOR)
61
FIGURA 37. VISTA CON LA OPCIÓN 3D ORBIT (FUENTE: EL AUTOR)
9.2.5. Perfil Hidrológico
Si se desea obtener un perfil hidrológico entre dos pozos, se traza una polilínea en
planta y luego se aplica la opción perfil de terreno para obtener dicho perfil, así como
secciones transversales a distancias elegidas por el usuario.
El perfil que se ha trazado se realizó entre los pozos CEFEMERQ y Choquí Alto.
62
FIGURA 38. PERFIL HIDROLÓGICO CON CIVILCAD (FUENTE: EL AUTOR)
63
CAPÍTULO 10. BOMBEO DE ENSAYO POR EL MÉTODO DE JACO B
Al tener finalizada la obra de captación, en este caso los pozos en estudio es de vital
importancia realizar pruebas de bombeo. La prueba consiste en bombear durante cierto
tiempo, a caudal constante o también a caudal variable y hacer un análisis de la
evolución del nivel del agua, tanto en el sondeo donde se realiza la prueba, así como
en otros pozos cercanos llamados piezómetros.
Al tener los datos obtenidos y hacer un análisis de éstos, se obtienen datos sobre el
acuífero tales como la permeabilidad, transmisividad, coeficiente de almacenamiento.
También nos provee datos como el radio de influencia del sondeo y la amplitud de la
zona de captación, la cual es determinante en los perímetros de captación. Respecto
de las características constructivas del pozo, los ensayos permiten conocer la calidad
de la construcción, pérdidas de carga, el caudal más aconsejable de bombeo y la altura
de colocación más eficiente de la bomba.
10.1. Cálculo de la Transmisividad(T) y Coeficiente de almacenamiento (S)
Para calcular la transmisividad se realizaron pruebas de bombeo en los pozos de Tierra
Colorada Baja y en el pozo de Choquí Alto.
10.1.1. Prueba de bombeo en el pozo Tierra Colorada Baja
Se realizó la prueba de bombeo en el pozo Tierra Colorada Baja obteniendo los datos
que se muestran en la tabla 12 y a continuación se elaboró la gráfica de recuperación
de dicho pozo. Los puntos se presentan en una gráfica semilogarítmica: en abscisas
los logaritmos de tiempo y en ordenadas las recuperaciones. (9)18
Para hallar la transmisividad se utilizó el método de Jacob. Se interpola una línea que
se ajuste lo mejor posible a los puntos. Puede ser que los primeros puntos no estén
alineados, ya que la solución de Jacob puede no cumplirse para tiempos pequeños.
18 Según referencia bibliográfica (9)
64
DATOS DE PRUEBA DE BOMBEO (Recuperación)
Nombre del Pozo: Tierra Colorada Baja Fecha: 03 -09 – 2010 Medidas efectuadas por: Dorian Cajas De: 11:00 A: 12:30
HORA
TIEMPO DESDE
EL INICIO
(minutos)
PROFUNDIDAD DEL AGUA
(metros)
ABATIMIENTO / RECUPERACIÓN
(metros)
CAUDAL (litros/seg.)
OBSERVACIONES
11:00 0 75.49 0.00 33.4 1 59.84 15.65
2 56.19 19.3
3 55.34 20.15
4 54.74 20.75 5 54.46 21.03
6 54.12 21.37
7 53.90 21.59
8 53.70 21.79
9 53.44 22.05
10 53.33 22.16
12 53.23 22.26 15 52.94 22.55
18 52.60 22.89
21 52.42 23.07
24 52.28 23.21
27 52.10 23.39
30 51.97 23.52
35 51.85 23.64 40 51.66 23.83
45 51.50 23.99
50 51.40 24.09
55 51.29 24.2
60 51.23 24.26
70 51.14 24.35 80 50.93 24.56
12:30 90 50.80 24.69
TABLA 14. PRUEBA DE BOMBEO POZO TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR)
65
FIGURA 39. GRÁFICA DE RECUPERACIÓN TIERRA COLORADA (FUENTE: EL AUTOR)
15
15.5
16
16.5
17
17.5
18
18.5
19
19.5
20
20.5
21
21.5
22
22.5
23
23.5
24
24.5
25
1 10 100
Rec
uper
acio
n
Tiempo
66
Se toman dos puntos de la recta de modo que t2 = 10*t1 luego se lee la diferencia de la
recuperación para esos dos puntos, siendo ésta: 22.9 – 19.05 = 3.85 metros.
Seguidamente se puede calcular la Transmisividad por medio de la fórmula de Dupuit –
Thiem:(9)19
�� − � = �
2��ln
�
Jacob demostró que la ecuación 4 es equivalente a:
�� − � = 0.183 ∗ �/�
donde:
Q = caudal
T = Transmisividad
S1 , S2 = recuperación
Cambiando de unidades el caudal de litros / seg. a m3 /día
3.85 m = 0.183 * ( 2,883.29 m3/día /T)
Despejando T de la ecuación se obtiene:
T = 137.0499 m2 / día
El coeficiente de almacenamiento se halla por medio de la expresión:
� = 2.25 ∗ � ∗ �
19 Según referencia bibliográfica (9)
Ecuación 4 (9)19
Ecuación 4’ (9)19
Ecuación 5 (9)19
67
donde:
T = transmisividad
to = tiempo de duración del bombeo en m3 /día
r = radio
El máximo descenso registrado en el minuto 90 del ensayo es de 24.69 m y en la gráfica se ve en el minuto 87 el máximo descenso de 25 que es el valor de r.
S = 2.25 * 137.0499 m3 /día * 0.0604
252
S = 0.029808 = 0.03
Estos valores coinciden con la ubicación del pozo dentro del mapa hidrogeológico
(figura 39) presentado, ya que como se observa, se encuentra en la zona de rocas
volcánicas terciarias, donde la Transmisividad varía de 50 a 250 m2 / día y la
transmisividad es de 0.03. (8), (10), (11) y (5)20
10.2. Cálcuo del Radio de influencia entre los pozo s Choquí Alto y CEFEMERQ
Por la posición en la que se encuentran ubicados los pozos según se observa en el
mapa geológico presentado, la transmisividad de los acuíferos en esa zona es de 200
m2 /día y el coeficiente de almacenamiento es de 0.10. (8) y (10)21
El cálculo del radio de influencia se hizo por medio de la expresión:
�� − � = �
2��ln
�
que es la ecuacion de Dupuit – Thiem
donde :
Q = caudal 20 Según referencia bibliográfica (8), (10), (11) y (5) 21 Según referencia bibliográfica (8) y (10)
Ecuación 4 (9)19
68
T = Transmisividad
S1, S2 = recuperación
r1, r2 = distancia de bombeo hacia el pozo de observación
como pozo de observación se tomó el pozo de Choquí Alto el cual mostró en una
prueba de 8 horas 32 minutos un descenso de 0.03 m del minuto 492 al minuto 512. La
distancia entre estos dos pozos es de 1,044.93 m. el caudal de bombeo tomado es de
1,026.59 según registros de Emax. El radio de influencia estará dado por la distancia
en la cual los descensos sean igual a cero, entonces con los datos se procede a
despejar la ecuación para r1.
0 − 0.03 = 1026.59
%3�í'
2�200 %2/�í'ln
1044.93 %
�
0 − 0.03 = 0.8169343651 ∗ ln1044.93 %
�
)*+.+,-. -/-0 = 1044.93 %
�
r2 = 1,084.015 m
como el radio de influencia es mayor que la distancia entre los dos pozos, se deduce
que los conos de abatimiento de los dos pozos se interfieren entre sí.
UBICACIÓN DE POZOS
FIGURA 40. MAPA GEOLÓGICO (FUENTE: MAPAS GEOLÓGICOS (7)
69
POZO TIERRA COLORADA
POZO CEFEMERQ
POZO CHOQUI ALTO
MAPA GEOLÓGICO (FUENTE: MAPAS GEOLÓGICOS (7) )
POZO CEFEMERQ
CHOQUI ALTO
xii
CONCLUSIONES
• El nivel freático de la ciudad de Quetzaltenango oscila entre los 2,275 a los
2,375 metros sobre el nivel del mar.
• Los pozos de Chuicavioc y CEFEMERQ se encuentran dentro de un
magnífico acuífero, ya que los descensos registrados del nivel dinámico
respecto al nivel estático al momento de realizar la extracción, son de 93 y
38 centímetros respectivamente.
• Dentro de los seis meses de estudio, el pozo de la zona 8 no mostró una
recuperación en sus niveles estáticos, observando un descenso de 3
centímetros en el nivel freático del acuífero.
• Los pozos de Chitux, Salida a San Marcos y Tierra Colorada Baja,
muestran descensos considerables en el momento del bombeo. Los
niveles dinámicos registrados son: 14.51 metros, 15.72 metros, y 24.43
metros respectivamente, estos son indicativos de que el acuífero donde se
encuentran es de calidad intermedia baja y que el caudal de extracción es
demasiado alto para el acuífero.
• El nivel estático promedio registrado durante los 6 meses de medición es de
2,326.64 metros sobre el nivel del mar.
• En el mes de septiembre se observó un aumento de 37 centímetros del
nivel estático, determinando un período de recuperación de los acuíferos en
este mes.
• El mes de mayo reportó el mayor descenso promedio de los niveles
estáticos de los pozos, con un registro de 28 centímetros.
xiii
RECOMENDACIONES
• Instalar pozos de observación a distancias de 20 y 30 metros de los pozos
principales, para poder realizar estudios posteriores.
• Formar un equipo de trabajo que se dedique exclusivamente a la medición
de los niveles de los pozos, pruebas de bombeo, caudal de extracción, para
tener información disponible y efectiva.
• Colocar sondas para medir los niveles estático y dinámico de los pozos de
la ciudad de Quetzaltenango.
• Definir un reglamento para la perforación de pozos, con un estudio previo
para determinar caudal de explotación, radio de influencia, para no afectar
pozos cercanos.
• No permitir perforaciones de pozos en un radio menor a 1 kilómetro de
distancia de un pozo ya perforado.
• Tener una especial atención en el pozo de la zona 8 y colocar pozos de
observación a las distancias recomendadas anteriormente.
• De los 29 pozos municipales, se evaluaron un total de catorce pozos en el
estudio realizado, quedando 15 pozos, dentro de los cuáles es de vital
importancia realizar un monitoreo para conocer sus características.
xiv
BIBLIOGRAFÍA
(1) DENGO, GABRIEL. (1,973), GEOLOGIC ESTRUCTURE, HISTORY,
TECTONIC AND MORPHOLOGY OF CENTRAL AMÉRICA, ICAITI,
GUATEMALA.
(2) EMAX (1998) ESTUDIO HIDROGEOLÓGICO DE QUETZALTENANGO,
INFORME LOCAL, 1, 1-25.
(3) GRIJALVA, CÉSAR. (2004), FOLLETO DEL CURSO DE INGENIERÍA
SANITARIA 1, CUNOC.
(4) INE (2,002) XI CENSO NACIONAL DE POBLACIÓN Y VI CENSO DE
HABITACIÓN, INFORME LOCAL.
(5) MAPAS GEOLÓGICOS DE LA REPUBLICA DE GUATEMALA, ESCALA
1:50,000 HOJA GUATEMALA Y QUETZALTENANGO.
(6) MAPAS TOPOGRÁFICOS ESCALA 1:50,000 HOJAS 1860-I
QUETZALTENANGO, 1860-II COLOMBA.
(7) MERRIT S., KENT M., RICKETTS T., CUARTA EDICIÓN, MANUAL DEL
INGENIERO CIVIL, TOMO II
(8) MUÑOZ C., VELASQUEZ E. Y ARAGON R. (1,978), INFORME FINAL
ESTUDIO DE AGUAS SUBTERRANEAS EN EL VALLE DE LA CIUDAD DE
GUATEMALA, INSIVUMEH.
(9) F. JAVIER SÁNCHEZ SAN ROMÁN, DEPARTAMENTO DE GEOLOGÍA,
UNIVERSIDAD DE SALAMANCA, HIDRÁULICA DE CAPTACIONES.
(10) VELÁSQUEZ, ESTUARDO (1,982), EXPLORACIÓN DEL AGUA
SUBTERRANEA EN EL ALTIPLANO GUATEMALTECO, SEPTIMO CONGRESO
DE INGENIERÍA, GUATEMALA.
(11) VELÁSQUEZ, ESTUARDO (1983), GROUND WATER RESEARCH IN
GUATEMALA, INTERNATIONAL SYMPOSIUM GROUND WATER IN WATER
RESOURCES PLANNING, INTERNATIONAL HIDROLOGICAL PROGRAMME,
KOBLENZ, FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY.
(12) WILLIAMS, H. (1960), VOLCANIC HISTORY OF GUATEMALAN,
HIGHLANDS, UNIVERSITY OF CALIFORNIA, E.E.U.U.
xv
ANEXOS
• ANEXO 1: BITÁCORAS DE LAS MEDICIONES REALIZADAS DURANTE
LOS MESES DE ABRIL A SEPTIEMBRE DE 2010.
• ANEXO 2: PERFILES DE LOS POZOS
• ANEXO 3: ANÁLISIS DE LABORATORIO DEL AGUA
• ANEXO 4: FLUJÓMETRO
•
ANEXO 1 MEDICIONES
MEDICIONES MES DE MAYO DE 2010
MEDICIONES MES DE JUNIO DE 2010
MEDICIONES MES DE JULIO
MEDICIONES MES DE AGOSTO
MEDICIONES MES DE SEPTIEMBRE DE 2010
ANEXO 2 PERFIL DE LOS POZOS
N i v e l D i n á m i c o P r o m e d i o = 1 4 3 . 7 3 m .
N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 1 2 7 . 9 9 m .
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
M e d i d o r d e N i v e l D e A g u a P V C
R e j a s d e 8 "C a s i n g 8 " S T P G
D = 8 "
Prof
undi
dad
Tota
l = 1
82.9
2 m
ts
P r o f u n d i d a d T o t a l = 1 8 2 . 9 2 m t s
T a p ó n d e F o n d o d e 8 "
B O M B A E N C E N D I D A
R e c u p e r a c i ó n d e l p o z o : 1 5 . 4 4 m .
P O Z O S A L I D A A S A N M A R C O S
N i v e l D i n á m i c o P r o m e d i o = 5 4 . 3 0 m .
N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 5 3 . 9 2 m .
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
M e d i d o r d e N i v e l D e A g u a P V C
D = 4 "
Prof
undi
dad
Tota
l = 2
13.4
1 m
.
P r o f u n d i d a d T o t a l = 2 1 3 . 4 1 m .
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
B O M B A E N C E N D I D A
R e c u p e r a c i ó n d e l p o z o : 0 . 3 8 m .
P O Z O C E F E M E R Q
N i v e l D i n á m i c o P r o m e d i o = 6 3 . 4 5 m .
N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 5 7 . 2 2 m .
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
M e d i d o r d e N i v e l D e A g u a P V C
R e j a s d e 8 "C a s i n g 8 " S T P G
D = 8 "
Prof
undi
dad
Tota
l = 1
82.9
3 m
ts
P r o f u n d i d a d T o t a l = 1 8 2 . 9 3 m .
T a p ó n d e F o n d o d e 8 "
B O M B A E N C E N D I D A
R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o : 6 . 2 3 m .
P O Z O C H O Q U Í A L T O
(
Z O N A 6
)
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
M e d i d o r d e N i v e l D e A g u a P V C
D = 4 "
Prof
undi
dad
Tota
l = 2
01.2
2 m
.
P r o f u n d i d a d T o t a l = 2 0 1 . 2 2 m .
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
B O M B A E N C E N D I D A
P O Z O C H I T U X
N i v e l D i n á m i c o P r o m e d i o = 1 5 2 . 2 2 m .
N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 1 3 7 . 7 0 m .R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o :1 4 . 5 1 m .
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
M e d i d o r d e N i v e l D e A g u a P V C
R e j a s d e 8 "C a s i n g 8 " S T P G
D = 8 "
Prof
undi
dad
Tota
l =22
5.61
m.
P r o f u n d i d a d T o t a l = 2 2 5 . 6 1 m .
T a p ó n d e F o n d o d e 8 "
B O M B A E N C E N D I D A
P O Z O C H U I C A V I O C
N i v e l D i n á m i c o P r o m e d i o = 9 6 . 3 0 m .
N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 9 5 . 3 7 m .R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o :0 . 9 3 m .
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
M e d i d o r d e N i v e l D e A g u a P V C
D = 4 "
Prof
undi
dad
Tota
l = 2
59.1
5 m
.
P r o f u n d i d a d T o t a l = 2 5 9 . 1 5 m .
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
B O M B A E N C E N D I D A
P O Z O Z O N A 8
N i v e l D i n á m i c o P r o m e d i o = 1 0 4 . 0 4 m .
N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 9 7 . 9 4 m .R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o :6 . 1 0 m .
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
M e d i d o r d e N i v e l D e A g u a P V C
D = 4 "
Prof
undi
dad
Tota
l =17
0.73
m.
P r o f u n d i d a d T o t a l = 1 7 0 . 7 3 m t s
T a p o n d e F o n d o d e 8 "
B O M B A E N C E N D I D A
P O Z O T I E R R A C O L O R A D A B A J A
N i v e l D i n á m i c o P r o m e d i o = 7 5 . 7 9 m .
N i v e l E s t á t i c o P r o m e d i o = 5 1 . 3 6 m .R e c u p e r a c i ó n d e l P o z o :2 4 . 4 3 m .
ANEXO 3 PRUEBAS DE LABORATORIO
ANEXO 4 FLUJÓMETRO
AFORO REALIZADO EN 4 POZOS EN ESTUDIO
Una de las actividades realizadas en el mes de agosto, fuera de la toma de
medidas de los niveles estáticos y dinámicos de los pozos municipales de
Quetzaltenango, fue el aforo de los pozos Chitux, Chuicavioc, Choquí Alto Zona 6
y CEFEMERQ. El aforo no se realizaba en 1 año (2009), para lo cual EMAX no
tiene personal ni recursos para que estas mediciones se puedan realizar. Como
parte del trabajo de EPS, se realizo dicha actividad con un Flujómetro digital y
personal de Emax. Los resultados se presentan en la siguiente tabla.
Nombre del Pozo Caudal (m3/dia) Caudal (L/s) Fecha Chitux 159.84 1.85 24/08/2010 Chuicavioc 522.72 6.05 24/08/2010 Choquí Alto 2,885.76 33.4 24/08/2010 Cefemerq 724.89 8.39 24/08/2010
TOTAL PRODUCCION
4,293.21 49.69
Con los datos anteriores, se puede observar que son cruciales para la oferta y
demanda de los recursos hídricos de Quetzaltenango, por mencionar alguna
aplicación de dicha información.
FLUJÓMETRO
24/08/2010
24/08/2010
TERMINALES DEL FLUJÓMETRO EN TUBERÍA DE POZOS
24/08/2010
24/08/2010
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